TEL:17312606166（魏經理）
美鳳力臨床前大動物實驗中心
17312606166
衰老是一種自然發生的退行性變化過程，伴隨著腫瘤、糖尿病、心血管疾病、神經退行性疾病（如老年癡呆）的發生，嚴重威脅著人類的健康。據報道，從2020年到2050年，中國超過65歲人口預計將從1.72億（12.0%）增加到3.66億（26.0%）[1]。因此，探尋能有效延緩衰老、預防或治療衰老相關疾病的策略迫在眉睫。
那么在衰老過程中會發生哪些明顯的變化呢？
2023年1月，國際頂級學術期刊Cell 上發表了一篇里程碑綜述長文Hallmarks of aging: An expanding universe，該文概述了機體衰老的十二大特征。這些特征（圖1）彼此密切相關，具體可分為以下三個類型：
1、五大基本特征：基因組不穩定性、端粒損耗、表觀遺傳改變、蛋白質穩態喪失、大自噬失能。
2、三個拮抗特征：營養感知失調，線粒體功能障礙，細胞衰老。
3、四個綜合特征：干細胞耗竭、細胞間通訊改變、慢性炎癥和生態失衡。
圖1：衰老十二大特征[2]
在實驗過程中，應該用什么指標去評價衰老呢？
衰老主要的標志物有以下幾點：
β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）表達增多，活性增強。
核纖層蛋白丟失，細胞核變形，胞核形態標記物 LaminB1 在衰老的人和小鼠細胞中出現表達缺失。
衰老相關蛋白激活，包括p16、p21、p53等。
DNA損傷積累，γ-H2A.X增多。
衰老相關分泌表型（SASP）增多等。
在評價衰老過程中應注意聯合分析
圖2：衰老相關標志物[3]
臨床中的八種抗衰老措施如圖3所示。目前，抗衰老藥物，如Resveratrol（白藜蘆醇）、Rapamycin（雷帕霉素）、Metformin（二甲雙胍）和Aspirin（阿司匹林），主要是針對影響自噬和炎癥的衰老特征。雌激素、孕激素、睪酮等激素類似物廣泛用于改善老年人群心血管代謝疾病、神經退行性疾病和與生活質量相關的各種衰老癥狀。同時，與衰老相關的腸道菌群組成也被證明具有巨大的抗衰老潛力。
圖3. 針對衰老及其相關疾病的人體試驗中的八種干預措施[4]
這些干預措施的臨床前評價都離不開動物模型，其中小鼠因為其①與人類在基因水平上高度同源，發育與代謝過程也與人類十分相似，②易于飼養繁育，③維護費用低等特點，是應用較為廣泛的動物模型之一。隨著動物模型的建立，小鼠衰老模型的建立方法也逐漸豐富，下面就由小編來向大家介紹一些常用的衰老小鼠模型。
1、 自然衰老小鼠模型
不同種系的小鼠壽命有所不同，在衰老相關研究中，應用比較廣泛的是C57BL/6小鼠。根據Jackson實驗室的相關研究，小鼠相對于人的年齡可以分為三個階段（圖3）。一般認為，年齡超過18月的小鼠即為老齡小鼠。
圖4：C57BL/6小鼠月齡vs.人類年齡的對應關系圖
（來源：Jackson Laboratory）
優勢：最為貼近老年人衰老模式，實驗過程簡單，無需處理。
缺點：獲得18月齡小鼠耗時較長，后期實驗個體差異較大。
2、D-半乳糖誘導衰老模型
致病機制：D-半乳糖（D-Galactose）是一種天然存在于體內和許多食物中的小分子單糖，可被氧化為葡萄糖，為機體提供能量；但當機體中D-半乳糖量過量時，D-半乳糖會被氧化成醛糖和過氧化氫，形成超氧陰離子和氧自由基，進而導致機體生理活性和生理功能發生改變，誘導衰老。
圖5：不同劑量D-半乳糖體內代謝模式[5]
品系：C57小鼠，Wistar大鼠，SD大鼠，昆明鼠等。
方式：腹腔注射，皮下注射等。
優勢：應用簡單，存活率高，實驗重復性好。
缺點：化學損傷造成，難真實反映衰老的生理生化改變情況，免疫、行為等方面與自然衰老小鼠相比尚存在較大差異。
需要綜合考慮不同品系，不同實驗目的，根據相關文獻報道確定最終誘導方案。
3、γ-射線誘導衰老模型
γ射線照射能產生多種自由基，導致生物膜損傷，進而誘導衰老的發生。
優勢：操作相對簡單，造模時間與藥物造模相比也明顯縮短。
缺點：γ射線有極強的穿透力，對人體有一定的危險，實驗室難以獲得。
4、快速衰老模型
快速衰老小鼠（senescence accelerated mouse，SAM）是由日本京都大學研究人員培育的一種近交系衰老模型小鼠，分為抗快速老化的R系統（SAMR）和快速老化的P系統（SAMP）。
SAMP系小鼠在4 ~ 6月齡后迅速出現行動遲緩、脫毛、脊柱彎曲等老齡化特征，SAMR系則表現為正常衰老，因此常作為SAMP的對照。與SAMR相比，SAMP 的衰老過程更快，壽命更短。SAMP系小鼠有多種不同的亞系，不同亞系常用于不同的研究方向，具體如下表：
表1：不同快速衰老品系的適用范圍
優勢：飼養周期短，衰老特征明顯。
缺點：價格較貴，且SAM動物繁殖能力較弱，來源較少，具有一定的局限性。
5、Hutchinson-Gilford早衰綜合癥小鼠模型
除上述常規模型鼠及誘導模型外，對衰老相關基因進行基因編輯進而獲得早衰小鼠模型也是常用手段之一。
HGPS（Hutchinson-Gilford progeria syndrome）是一種罕見的早衰綜合征，呈現加速衰老的特征，包括體型矮小、皮膚萎縮、骨骼畸形、關節彎曲、心血管疾病和早期動脈硬化等。早衰綜合征主要有以下兩種小鼠模型：
5.1 Lmna點突變小鼠模型
LmnaG609G小鼠，也叫Lmna-c.C1827T小鼠
小鼠Lmna基因第11號外顯子609位氨基酸由G替換為G（GGC→GGT），該點突變導致核纖層蛋白A前體（prelamin A）肽鏈C端50個氨基酸殘基被切除，該被截短的prelamin A被稱為早衰蛋白（progerin）。
LmnaG609G小鼠在出生后迅速出現生長速度減慢，體重下降，脊柱后凸等現象，且100天左右死亡。
圖6：Phenotypes of LmnaG609G mice[6]
5.2 金屬蛋白酶ZMPSTE24缺失型小鼠模型
Zmpste24是一種金屬蛋白酶，參與核纖層蛋白A的成熟。Zmpste24缺失的小鼠在出生時正常，但是很快就出現了生長遲緩、脫發、肌肉無力、擴張型心肌病和過早死亡等早衰綜合癥特征[7]。
圖7：Post-translational processing of pre-lamin A in (A) normal condition and of truncated pre-lamin A (“pre-progerin”) in (B) HGPS[8]
圖8：Generation of Zmpste24-deficient mice[9]
6、Werner綜合征小鼠模型
Werner綜合征（Werner syndrome，WS）又稱成人早老癥，是一種罕見的常染色體隱性遺傳病，由WRN（一種ATP依賴性解旋酶基因）基因突變所致。該病會導致患者出現一些加速衰老的病理學表征，如眼部變化、皮膚病變、頭發灰白稀疏等，還可能產生糖尿病、骨質疏松、腫瘤等并發癥。
目前應用較多的是Wrn△hel/△hel小鼠。實驗結果表明，WrnΔhel/Δhel小鼠的壽命大約為18.7個月，Wrn純合敲除小鼠的壽命大約為21.4個月，同窩野生型小鼠的壽命大約為22.8個月。
圖9：Phenotypic traits of Wrn△hel/△hel and Wrn-/- mice[10]
7、其他
還存在一些DNA修復缺陷小鼠如Ercc1-/Δ、PolgTG/TG、LAKITG/TG、Xpg-/-；其他基因編輯小鼠Klotho-/-等均被報道與小鼠衰老相關。
圖10：(a) Schematic representation of premature mouse strains, tissues collected, and timepoints taken. (b) Evolution of body weight until the euthanize point. (c) Methylation biological age of Ercc1?/Δ, Xpg?/?, LAKITG/TG, and PolgTG/TG mice[11]
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