第一部分快速老化APP/PS1阿尔茨海默病小鼠模型的建立　　阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是一种与年龄密切相关的神经退行性疾病，其特点是记忆逐渐和永久性丧失。AD的病理遗传原因主要是淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein，APP)和早老素1(presenilin1，PS1)的基因突变。通过对AD病理的逐步加深认知，研究人员模拟相关病理为基础，建立不同的APP转基因模型以研究β-淀粉样蛋白(beta amyloid，Aβ)斑块与AD发病的相互关系。目前，表达嵌合小鼠/人APP和突变型人PS1的APP/PS1模型小鼠已被广泛应用于老年痴呆症相关的研究。尽管该模型小鼠脑内会出现β-淀粉样蛋白及认知功能障碍，但这些改变大都发生在小鼠生命后期。鉴于现今APP/PS1小鼠病理改变及认知功能出现较迟，因此我们建立了一种以快速老化(senescence accelerated mouse，SAMP8)为背景的APP/PS1小鼠，通过结合老化因素及AD相关基因，该模型能更全面的模拟AD的病理及行为学改变的小鼠模型。　　为了验证该模型的行为及病理改变，我们给模型小鼠进行了一系列的行为学及脑病理观察。采用开场及高架十字迷宫实验，我们观察了小鼠的自主活动能力及焦虑水平。为了检测小鼠的学习记忆，我们也对小鼠进行了穿梭箱及morris水迷宫实验。进一步的尼氏染色，刚果红染色及Aβ免疫组织化学法观察了小鼠脑内神经元病变及淀粉样蛋白沉积。最后，采用超氧化物歧化酶，过氧化氢酶，谷胱甘肽还原酶及丙二醛试剂盒，我们也分别测定小鼠脑内的氧化应激水平。　　开场及高架十字迷宫实验结果显示9月龄SAMP8 APP/PS1小鼠表现过度活跃及处于低焦虑状态。穿梭箱分析结果表明，9月龄 SAMP8 APP/PS1小鼠学习记忆出现障碍。Morris水迷宫实验结果也显示9月SAMP8 APP/PS1小鼠空间学习记忆能力受到损害。进一步的形态学结果显示，与同龄正常对照小鼠比较，9月龄SAMP8 APP/PS1小鼠皮质及海马区出现较严重的神经元丢失。刚果红染色显示，大量的淀粉样变性出现在9月龄的SAMP8 APP/PS1小鼠皮质和海马区中。Aβ免疫组化检测结果显示，SAMP8 APP/PS1小鼠皮质和海马区Aβ免疫阳性反应始于6月龄，随着老化加重，更多的Aβ出现在SAMP8 APP/PS1小鼠脑中。结果也显示SAMP8 APP/PS1小鼠脑内超氧化物歧化酶，过氧化氢酶，谷胱甘肽还原酶活性明显较低，而脂质氧化产物丙二醛则明显升高，说明该小鼠脑内氧化水平升高。　　通过行为学及病理学观察，发现SAMP8 APP/PS1小鼠能较好的模拟AD的病理改变，包括脑内较多神经元丢失、淀粉样蛋白沉积和较高的氧化水平。SAMP8 APP/PS1小鼠也出现了较严重的行为学异常，如自主活动增加，低焦虑及学习认知功能的缺失。　　本实验结果表明，快速老化 SAMP8和APP/PS1突变的结合加剧了新型AD模型SAMP8 APP/PS1小鼠的AD病理及行为改变，相比之下传统的C57 APP/PS1及SAMP8模型小鼠的病理及异常行为改变明显较少。因此，SAMP8 APP/PS1为AD的研究提供一个更理想的动物模型。　　第二部分氧化应激调节AD三转基因小鼠D421位点tau切割的研究　　Tau蛋白是一种微管相关蛋白，异常修饰的tau蛋白则是神经原纤维缠结(neurofibrillary tangles，NFTs)的主要组成成分。NFTs被证实为AD的主要病理生理学特征之一，也是导致神经元变性的重要因素之一。研究表明，具有神经毒性的tau蛋白可能不是成熟的NFTs而是以pretangle形式存在的修饰后tau蛋白，其中tau于D421(Asp421)位点的切割与AD的病理进程相关。越来越多的实验表明，由半胱氨酸蛋白酶(caspase)诱导，在D421位点切割的tau是AD主要病理原因之一。　　研究证实小鼠脑内tau蛋白在D421位点的切割与活化的caspase和纤维状的tau是共定位的。研究也表明活性氧水平升高是AD发生的一个早期因素，活性氧水平升高促进小鼠脑内D421位点tau切割；而体外实验中氧化应激提高则可引起细胞caspase6活性增强。相关AD研究也发现，caspase的激活优先于tau蛋白于D421位点的切割，推断 tau蛋白D421的切割可能AD发病中早期的重要过程。因此我们的假说认为氧化应激可能通过激活caspase6催化D421位点tau切割参与AD病人脑内NFTs的形成。　　为了验证以上假说，我们分别给予了APP/PS1/tau AD模型小鼠氧化剂及抗氧化剂的处理。通过水迷宫实验，尼氏染色，刚果红染色及氧化应激相关指标检测（超氧化物歧化酶，过氧化氢酶，谷胱甘肽还原酶及丙二醛测试），我们检测了氧化及抗氧化对该小鼠脑内的神经元，淀粉样蛋白及氧化应激水平的影响。除此之外，我们也采用免疫印迹法检测caspase6蛋白及tau蛋白于D421位点的切割情况，最后通过免疫组织化学及共聚焦显微镜观察以确定氧化应激的升高是否诱导caspase6与tau蛋白于D421位点切割。　　水迷宫实验结果显示氧化应激组小鼠空间学习记忆能力降低。尼氏染色观察小鼠神经元结果显示，氧化应激组小鼠脑内神经元数量明显减少。刚果红染色及Aβ免疫组化结果也显示，与模型及抗氧化剂处理小鼠比较，较多的淀粉样蛋白沉积在氧化应激组小鼠脑内的皮质及海马区。氧化水平相关酶的检测结果显示氧化应激小鼠脑内的相关过氧化酶-超氧化物歧化酶，过氧化氢酶及谷胱甘肽過氧化酶明显降低，而脂质氧化水平则明显升高。免疫印迹结果表明，氧化应激小鼠脑内caspase6明显升高；tau C3的表达水平也明显提高，这提示caspase6的激活诱导了tau蛋白于D421位点的切割。进一步的免疫荧光共定位结果显示caspase6表达区域出现了tau C3的共定位，再次证明了两者之间是存在因果关系的。　　综合本实验结果，我们发现氧化应激能引发脑内一系列的病理改变，同时伴随着行为学和认知功能障碍。我们也发现氧化应激提高小鼠脑内相关氧化水平，导致caspase6表达升高及D421位点tau切割增加。　　通过以上实验结果我们验证了活性氧通过激活caspase6催化D421位点tau切割参与AD病人脑内NFTs形成的假说。