動物模型誘導(dǎo)——D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老模型
D-半乳糖（D-Galactose；D-gal）是一種天然存在的六碳單糖（己糖），與葡萄糖同屬于醛糖家族。它是哺乳動物乳汁中乳糖的重要組成部分，在自然界中廣泛分布于奶制品、某些水果和蔬菜中。在正常生理濃度下，D-半乳糖是維持生命活動的必需營養(yǎng)素，是能量和重要生物大分子的來源。而過量的D-半乳糖通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和糖基化反應(yīng)，成為加速衰老的誘導(dǎo)劑。
D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老模型原理
D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老模型（Aging Models）是一種通過長期、大劑量給實驗動物（如小鼠、大鼠）注射D-半乳糖，通過外源性D-半乳糖過量攝入，導(dǎo)致機體代謝紊亂，產(chǎn)生過量活性氧（ROS），引發(fā)氧化應(yīng)激和慢性炎癥，從而在短時間內(nèi)模擬出類似自然衰老的生理、生化及行為學變化的實驗方法。它是一種建立衰老模型的經(jīng)典手段。
圖1 衰老的特征[1]
1、氧化應(yīng)激（Oxidative Stress）
過量D-半乳糖在體內(nèi)被半乳糖氧化酶氧化，在此過程中會產(chǎn)生大量的活性氧（ROS），如超氧陰離子和過氧化氫（H?O?）。當ROS的產(chǎn)生超過機體抗氧化系統(tǒng)（如SOD、GSH-Px）的清除能力時，就會引發(fā)氧化應(yīng)激。氧化應(yīng)激會損傷細胞的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA，特別是線粒體功能，導(dǎo)致細胞功能紊亂、衰老和凋亡。這與自然衰老的核心機制高度一致[2]。
2、晚期糖基化終末產(chǎn)物（AGEs）的形成
高濃度D-半乳糖可與蛋白質(zhì)、氨基酸的游離氨基發(fā)生非酶促糖基化反應(yīng)，形成AGEs。GEs的積累會破壞蛋白質(zhì)的正常功能，并通過與其受體（RAGE）結(jié)合，激活炎癥通路，導(dǎo)致慢性低度炎癥，這也是衰老的一個重要特征（“炎癥衰老"）[3]。
圖2 D-半乳糖在正常劑量和高劑量下的代謝[4]
D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老模型建立方法
(1)實驗動物
通常使用6–8周的嚙齒類動物，而不是老年動物。這樣可以觀察其從“年輕"到“衰老"的變化過程。實驗常用昆明鼠（KM），其對許多致衰老因素（如D-半乳糖）誘導(dǎo)的衰老模型反應(yīng)良好，能夠較快地表現(xiàn)出類似自然衰老的生理和生化指標變化。
(2)給藥途徑
常用的是皮下注射（s.c.） 或者是腹腔注射（i.p.）。
(3)給藥劑量與周期
劑量：小鼠的常用劑量為200-300mg/kg/天。劑量過高可能導(dǎo)致急性毒性，過低則效果不明顯。
周期：連續(xù)給藥6-10周。通常認為連續(xù)給藥6周以上可以成功建立衰老模型。
D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老模型優(yōu)點
造模成本低、周期短：僅需6周以上即可模擬出衰老表型，而自然衰老模型需要飼養(yǎng)18-24個月以上，成本高。
造模操作簡單、易重復(fù)：給藥方案標準化，結(jié)果穩(wěn)定。
模型表型典型：能較好地模擬學習記憶衰退、氧化應(yīng)激和炎癥增加等核心衰老特征。
模型應(yīng)用廣泛：常用于篩選具有抗衰老、抗氧化、增強記憶力功能的藥物或保健品。
文獻實驗驗證
文獻一
1、實驗方法
實驗動物：雄性昆明鼠
動物飼養(yǎng)：在恒溫(25℃)下，12h光/12h暗周期
給藥方式：皮下注射
藥物劑量：500 mg/kg/天
給藥時間：連續(xù)8周，每天一次[5]
2、實驗結(jié)果
圖3 飲食中添加三種油可改善
D-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠的認知行為
圖4 飲食中添加三種油可修復(fù)
D-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠海馬區(qū)損傷
圖5 飲食中添加三種油可抑制D-半乳糖誘導(dǎo)的
小鼠的氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥，并調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)
文獻二
1、實驗方法
實驗動物：雄性昆明鼠
動物飼養(yǎng)：相對恒定的環(huán)境(溫度25±1℃，濕度60%±5%)中交替光照和黑暗循環(huán)12h
給藥方式：腹腔注射
藥物劑量：300 mg/kg/天
給藥時間：連續(xù)42天[6]
2、實驗結(jié)果
圖6 GAS對D-半乳糖小鼠記憶
和認知功能的保護作用
圖7 GAS對D-半乳糖小鼠腦形態(tài)結(jié)構(gòu)的
保護作用(A：H&E，B：Nissl)
圖8 小鼠(×200)海馬β-半乳糖苷酶染色結(jié)果
相 關(guān) 產(chǎn) 品
IG0541
D-半乳糖(用于動物造模)