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5xFAD 转基因模型

五个家族性 AD 位点转基因叠加驱动 Aβ 产生,几乎专一产生 Aβ42,脑内 Aβ42 迅速积累至高水平,负荷与积累速率随 APP 表达量递增。1.5月龄起皮层5层与下托等大型锥体神经元的胞体和突起内出现硫黄素S阳性的聚集态 Aβ42;2月龄起出现淀粉样沉积与胶质细胞增生,斑块负荷大且集中于下托与皮层深层,随增龄扩散至皮层、下托与海马大部,丘脑、脑干与嗅球沉积较少,小脑无沉积;斑块直径多为20 μm左右,较 APP 单转基因模型更小但数量更多。突触标志物 synaptophysin、syntaxin、PSD-95 随增龄下降,synaptophysin 自4月龄起降低、9月龄约为非转基因对照的75%;Cdk5 激活亚基 p25 在9月龄显著升高(约为对照150%),3月龄已呈上升趋势;cresyl violet(Nissl 染色)显示皮层5层大型锥体神经元明显减少、1层变薄,下托神经元脱失;斑块周围 GFAP 阳性活化星形胶质细胞与 F4/80 阳性小胶质细胞随增龄增多。Y迷宫自发交替2月龄正常、4~5月龄显著受损,进臂数正常(运动与探索活动不受影响);trace 与情境恐惧条件化及 Morris 水迷宫任务亦有海马依赖性记忆缺损。脑内未见神经原纤维缠结,AT8 异常磷酸化 tau 免疫染色无显著阳性。

研究设计

重复训练后移除平台进行探测,比较训练过程中的学习曲线及探测试验的目标象限偏好。

随机化

每日从 N、S、E、W 四个方位下水,起始方位在动物和训练日之间随机排列。

盲法

实验操作与数据分析对分组设盲。

结局指标

方案输出为灌注固定后形态保存良好的成年小鼠组织(如脑),适用于解剖学观察与免疫组织化学等后续显微检测;用量判据:预洗液约18–20 mL至流出液清亮、肝与四肢苍白,固定液90 mL至器官变硬。

每只动物报告百分比自发交替(交替次数/最大进入数,即三连进入次数/可能的三连总数,单位%)、臂进入总次数与移动距离;百分比交替显著降低提示工作记忆受损,判读以活动量指标与交替率不相关为前提。健康小鼠的百分比交替约为 70%,臂进入次数与移动距离同时反映运动与探索活动水平。

训练期逃避潜伏期、路径长度和游泳速度;探测期目标象限停留时间及搜索路径。

实验动物

Y 迷宫自发交替检测
年龄
2 月龄与 4-5 月龄(5xFAD Tg6799 自发交替行为表型的文献检测窗口)
组织
活体小鼠,在体行为测定,工作记忆读出依赖海马功能
小鼠 Morris 水迷宫空间学习与记忆测定
年龄
4、9 月龄
组织
活体小鼠(行为学)
小鼠 Morris 水迷宫空间学习与记忆测定
年龄
4、9 月龄
组织
活体小鼠(行为学)

实验步骤

灌注前溶液配制 配制以下两种溶液。灌注预洗液:向100 ml 0.9%(w/v)氯化钠溶液中加入1.25 ml 1%(w/v)亚硝酸钠与0.04 ml肝素(5000 IU/ml),临用前配制。灌注固定液:4%多聚甲醛溶于0.1 M磷酸缓冲液(PB,pH 7.4),使用前配制不超过48小时,4摄氏度保存,灌注当日恢复至室温。 麻醉诱导 通过腹腔注射氯胺酮(150 mg/kg)与赛拉嗪(15 mg/kg)诱导麻醉。 开胸与左心室插管 打开胸腔,将与管路(T型接头连接预洗液与灌注固定液)及蠕动泵(设置:18 ml/min)相连的针头插入左心室,并在右心房切一小口,以便操作过程中血液与灌注液流出。 动脉与毛细血管系统标记 如需特异性标记动脉与毛细血管系统,在打开胸腔暴露心脏后立即执行本步骤:使用31G针头将DyLight 649标记的番茄凝集素(Lycopersicon esculentum,1 mg/ml)100 µl在30秒内直接注入左心室,等待一分钟使凝集素循环后再进行预洗液灌注。 预洗液灌注冲洗 以预洗液灌注,直至右心房产出液体清亮、肝脏与四肢苍白(通常约需18–20 ml预洗液)。 固定液灌注 灌注90 ml固定液,灌注完成时器官变硬、各组织得到良好保存。 组织采集与后固定 解剖采集分析所需组织,置于固定液中4摄氏度后固定18–24小时。 PBS漂洗 用磷酸盐缓冲液(PBS;0.1 M,pH 7.2)漂洗组织,每次30分钟,共3次。 保存 置于含0.1%叠氮钠的PBS中4摄氏度保存,直至用于免疫组织化学或其他显微分析。

适应行为室 测试前将小鼠带入行为室,适应至少 01:00:00。 70% 乙醇清洁迷宫 每次测试前用 70% 乙醇清洁每个迷宫,晾干后再开始测试。 开始跟踪并放入迷宫中央 先启动 EthoVision 记录,再将动物放入迷宫中央;若有多台 Y 迷宫,同笼鼠可同时测试。 离开房间记录 8 分钟 实验者离开房间,记录 8 min 后将动物放回原饲养笼。 判定一次臂进入 当动物除尾部外全身进入臂内时,判定其进入了该臂。 界定自发交替与可能三连 百分比交替=自发交替次数/可能的三连总数。例如动物按 B、C、A、C、A、B 顺序进入臂时,计 2 次自发交替(BCA 与 CAB),可能三连共 4 个(BCA、CAC、ACA、CAB),即 50% 交替。 以跟踪软件读数计算百分比交替 EthoVision 报告交替次数与最大进入数,后者代表可能的三连数,百分比交替=交替次数/最大进入数;健康小鼠的百分比交替应约为 70%。 活动量混杂对照 对照检查:确认最大进入数或移动距离与百分比交替不相关;若两者存在相关,说明动物活动量使百分比交替判读失真,已不能准确反映工作记忆表现。

训练试次 每天从 N、S、E、W 四个象限边缘的 4 个不同起始位置释放每只小鼠。每次给予至多 100 s 寻找隐蔽平台;到达平台后停留 15 s。若小鼠在 100 s 内未找到平台,引导其到平台并停留 15 s。试次间将小鼠放回铺有干燥垫料的暂养笼,间隔 15–30 min。动物之间及不同训练日的起始位置应随机排列,避免形成固定位置策略。 无平台探测试次 每个工作周结束时移除隐蔽平台,从原平台相对象限释放小鼠,自由游泳 100 s。使用 EthoVision 记录搜索路径。对目标象限的偏好反映空间记忆巩固。 数据分析 使用 EthoVision 自动计算路径长度(cm)、游泳速度(cm/s)及各区域或象限停留时间。分析训练日之间的逃避潜伏期和路径长度,形成学习曲线;探测试验比较目标象限与其他象限的停留时间,并采用适合研究设计的统计检验。WT 小鼠的逃避潜伏期应随训练逐渐下降,探测试验对目标象限的偏好应达到 >25% 停留时间。KO 小鼠若存在空间学习障碍,可表现为逃避潜伏期延长或缺少象限偏好。

模型身份

模型名称
5xFAD 转基因模型
物种
mouse
NCBI Taxonomy ID
10090
品系
B6SJL-Tg(APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V)6799Vas/Mmjax
遗传背景
B6SJL 混合遗传背景:转基因原核注射入 C57BL/6×SJL F1 杂交胚胎建系,建系后与 B6SJLF1 杂交每代回交维持、转基因个体按半合子繁育,品系维持超过10代并稳定遗传双转基因;后代中 C57BL/6J 与 SJL/J 基因型逐代分离,另有同转基因的 C57BL/6J 近交背景配套品系可供选用。
基因型/合子状态
双转基因共表达:携带 Swedish(K670N/M671L)、Florida(I716V)、London(V717I)突变的人 APP695 cDNA 与携带 M146L、L286V 突变的人 PSEN1 cDNA 分别构建入小鼠 Thy1 转基因表达盒(载体构建中将各 cDNA 置于 Thy1 基因第2外显子位点,属表达载体的构建设计,不是对小鼠基因组的定点修饰),两条转基因等摩尔混合后共同原核显微注射;转基因由 Thy1 的神经特异性表达调控元件驱动在脑内过表达,五个家族性 AD 突变叠加提高 Aβ42 生成。
遗传修饰位点
转基因插入事件 Tg(APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V)6799Vas(MGI:3693208),插入位点位于小鼠3号染色体(MGI 标注为 Chr3 syntenic,精确位置尚未确定)。
等位基因
Tg(APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V)6799Vas(transgene insertion 6799,Robert Vassar);Tg6799 为三个 APP/PSEN1 共表达株系(Tg6799、Tg7092、Tg7031)中 APP 表达量最高、Aβ42 负荷最大、病理最早出现的株系。
MGI ID
MGI:3699172

生物学特性

表型出现阶段
半合子 Tg6799 株系的时间线:1.5月龄胞内 Aβ42 聚集开始出现;2月龄淀粉样沉积与胶质细胞增生起始;4月龄起突触素下降、4~5月龄 Y迷宫记忆受损;6月龄斑块负荷达极高水平;9~12月龄突触标志物显著减少、p25 升高、皮层5层与下托神经元脱失明显。低表达株系病理起点相应延迟(分别约4月龄与6月龄起沉积)。
适用研究问题
Aβ42 过量生成、胞内 Aβ 聚集在淀粉样斑块形成与神经退变中的作用;斑块负荷与突触标志物下降、神经元脱失、胶质活化的关系;海马依赖性工作记忆与条件化记忆缺损的病理基础;以及与 P301L tau 或 ApoE 型转基因鼠杂交研究 Aβ 与 tau 缠结、ApoE 背景互作等问题的模型用途。
模型局限
转基因过表达模型:五个家族性 AD 突变的组合叠加驱动 Aβ42,人 AD 中不存在该突变组合,Aβ42/Aβ40 比值高于人 AD,Aβ42 毒性可能高于典型人脑,向散发性 AD 外推需保持谨慎。参考品系按 B6SJLF1 每代回交维持、转基因半合子繁育,C57BL/6J 与 SJL/J 基因型在后裔中逐代分离:SJL 来源的 Trem2 S148E 变异、视网膜变性等位基因 Pde6b rd1 与老年性听力丧失等位基因 Cdh23 ahl 在各代个体中可为杂合、纯合或野生型,并非所有动物均携带,解读 TREM2 相关、视觉与行为学结果前需按个体基因型核对;C57BL/6J 近交背景配套品系的半合子病理弱于混合背景(MMRRC 观察)。有研究报道 C57BL/6 背景的 5xFAD 半合子中,父源遗传转基因的个体斑块负荷约为母源遗传者的两倍,该结果未在本条混合背景品系中评估,不能无条件外推。本条品系名称、遗传背景、表型时间线与配套资源描述均来自公开参考品系记录,用于说明模型科学身份,不构成吉田实际动物来源、库存、供应条款或本群落遗传 QC 与实验结果。

实验方法

实验方案

  • 实验小鼠心脏灌注固定:解剖学研究组织标本制备

    成年小鼠经腹腔注射氯胺酮(150 mg/kg)与赛拉嗪(15 mg/kg)麻醉后开胸,经左心室插管依次灌注预洗液与4%多聚甲醛磷酸缓冲液固定液,流程中包含经左心室注射荧光标记番茄凝集素以在体标记动脉与毛细血管系统的步骤。目标组织采集后于固定液内4°C后固定,经0.1 M PBS(pH 7.2)漂洗后转入含0.1%叠氮钠的PBS于4°C保存,输出形态保存良好的组织,供解剖学观察及免疫组织化学等显微分析使用。实施本方案前须获得相应的动物实验伦理批准。

  • Y 迷宫自发交替检测

    本方案记录小鼠在对称 Y 迷宫中 8 min 的自由探索,以自发交替百分比评估工作记忆:动物进入行为室适应至少 01:00:00 后,放入经 70% 乙醇清洁并晾干的迷宫中央,由 EthoVision 视频跟踪记录臂进入;百分比交替由交替次数与最大进入数之比得出,并以进入次数或移动距离与交替率的相关检查判断活动量是否干扰结果。

  • 小鼠 Morris 水迷宫空间学习与记忆测定

    记录训练期逃避潜伏期、路径长度和游泳速度,以及无平台探测试验的目标象限停留时间,评价小鼠空间学习与记忆。

  • 小鼠 Morris 水迷宫空间学习与记忆测定

    记录训练期逃避潜伏期、路径长度和游泳速度,以及无平台探测试验的目标象限停留时间,评价小鼠空间学习与记忆。

配套试剂与材料

参考文献

  1. Oakley H, Cole SL, Logan S, et al. Intraneuronal beta-amyloid aggregates, neurodegeneration, and neuron loss in transgenic mice with five familial Alzheimer's disease mutations: potential factors in amyloid plaque formation. J Neurosci. 2006;26(40):10129-10140. DOI:10.1523/JNEUROSCI.1202-06.2006; PMID:17021169.(5xFAD Tg6799 自发交替测定:8 分钟自由探索、臂进入顺序与总次数记录、按基因型设盲,支持工作记忆判读与活动量对照的关系)
  2. MGI Mouse Strain Detail MGI:3699172: B6SJL-Tg(APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V)6799Vas/Mmjax (Synonym B6SJL-Tg(APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V)6799Vas/J; Other IDs JAX:006554, MMRRC:034840-JAX).
  3. MGI Mouse Allele Detail MGI:3693208: Tg(APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V)6799Vas (transgene insertion 6799, Robert Vassar); mutation type insertion, chromosome 3, strain of origin (C57BL/6 x SJL)F1; APP cDNA carries Swedish K670N/M671L, Florida I716V, London V717I, PSEN1 cDNA carries M146L and L286V, each cloned into mouse Thy1 exon 2.
  4. The Jackson Laboratory strain record 006554: B6SJL-Tg(APPSwFlLon,PSEN1*M146L*L286V)6799Vas/Mmjax, common name 5XFAD/Tg6799, hosted at MMRRC (stock 034840-JAX), maintained on B6SJLF1/J, background and marker segregation (Trem2 S148E, Pde6b rd1, Cdh23 ahl), pathology timeline and behavioral readouts, retrieved 2026-10-17.
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  20. ARRIVE 2.0 官方规范