帕金森病小鼠动物模型铁死亡特征及运动障碍差异比较

doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2025.22.006

摘要/Abstract

摘要：

目的比较不同帕金森病（PD）小鼠模型铁死亡特征及运动功能障碍差异。方法通过动物行为学观察、病理切片、蛋白检测、脂质过氧化和氧化应激检测，分析对照（Control）组、假手术（Sham）组、六羟基多巴胺（6-OHDA）组、1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶（MPTP）组、脂多糖（LPS）组PD动物模型的铁死亡特征和运动功能障碍差异。结果 3组模型患侧黑质TH阳性神经元数量均减少，神经元变性且尼氏小体减少。在行为学检测中，6-OHDA组出现最显著运动障碍；在黑质中，6-OHDA组、LPS组和MPTP组的FTH1蛋白表达量均显著下降（P < 0.01，P < 0.05，P < 0.01）；GPX4表达下降（P < 0.001，P < 0.001，P < 0.01）。6-OHDA组和MPTP组的丙二醛（MDA）含量表达升高（P < 0.05，P < 0.05）；谷胱甘肽（GSH）检测见6-OHDA组、MPTP组和LPS组表达下降（P < 0.01，P < 0.001，P < 0.001）；活性氧（ROS）检测见MPTP组和LPS组表达上升（P < 0.05，P < 0.05）。结论 6-OHDA模型适合PD行为学及运动症状机制研究；MPTP模型适用于铁死亡通路研究；LPS模型可作为神经炎症机制研究的补充。

关键词: 帕金森病, 铁死亡, 6-羟基多巴胺, 1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶, 脂多糖, 动物模型

Abstract:

Objective To compare ferroptosis characteristics and motor dysfunction across different mouse models of Parkinson′s disease （PD）. Methods Animal models of PD were divided into five groups： the control group， sham-operated group， 6-hydroxydopamine （6-OHDA） group， 1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine （MPTP） group， and lipopolysaccharide （LPS） group. Differences in ferroptosis-related features and motor dysfunction across these groups were evaluated through behavioral observation， histopathological examination， protein analysis， and assessment of lipid peroxidation and oxidative stress levels. Results In all three model groups， the number of TH-positive neurons in the substantia nigra on the lesioned side was significantly reduced， accompanied by evident neuronal degeneration and a marked decrease in Nissl bodies. Behavioral assessments revealed that the 6-OHDA group displayed the most severe motor deficits. In the substantia nigra， FTH1 protein expression was significantly downregulated in the 6-OHDA， LPS， and MPTP groups （P < 0.01， P < 0.05， P < 0.01）， respectively， while GPX4 expression was also reduced （P < 0.001， P < 0.001， P < 0.01）. Malondialdehyde （MDA） levels were significantly elevated in both the 6-OHDA and MPTP groups （P < 0.05， P < 0.05）. Glutathione （GSH） assays demonstrated markedly reduced levels in the 6-OHDA， MPTP， and LPS groups （P < 0.01， P < 0.001， P < 0.001）. Reactive oxygen species （ROS） detection revealed a significant increase in the MPTP and LPS groups （P < 0.05， P < 0.05）. Conclusion The 6-OHDA model is well suited for studying PD-related behaviors and the underlying mechanisms of motor symptoms， the MPTP model is particularly effective for investigating the ferroptosis pathway， and the LPS model serves as a valuable complement for research on neuroinflammation mechanisms.

Key words: Parkinson′s disease, ferroptosis, 6-OHDA, MPTP, LPS, animal model

中图分类号:

Q95-33

黎海燕,李萌竹,陈孟璇,高达,段可欣,赵丽君,朱美玲. 帕金森病小鼠动物模型铁死亡特征及运动障碍差异比较[J]. 实用医学杂志, 2025, 41(22): 3501-3509.

Haiyan LI,Mengzhu LI,Mengxuan CHEN,Da GAO,Kexin DUAN,Lijun ZHAO,Meiling ZHU. The comparison of ferroptosis characteristics and motor deficits in Parkinson′s disease mouse models[J]. The Journal of Practical Medicine, 2025, 41(22): 3501-3509.

图/表 10

表1

表2

图1

图2

图3

图4

表3

表4

表5

表6

参考文献 29

[1]	LI G， MA J， CUI S， et al. Parkinson′s disease in China： A forty-year growing track of bedside work ［J］. Transl Neurodegener， 2019， 8（1）： 22. doi:10.1186/s40035-019-0162-z doi: 10.1186/s40035-019-0162-z
[2]	SIMOLA N， MORELLI M， CARTA A R. The 6-hydroxydopamine model of Parkinson′s disease ［J］. Neurotox Res， 2007， 11（3/4）： 151-167. doi:10.1007/bf03033565 doi: 10.1007/bf03033565
[3]	LIN Z H， LIU Y， XUE N J， et al. Quercetin protects against MPP+/MPTP-induced dopaminergic neuron death in Parkinson′s disease by inhibiting ferroptosis ［J］. Oxid Med Cell Longev， 2022， 2022： 1-17. doi:10.1155/2022/7769355 doi: 10.1155/2022/7769355
[4]	周旭，逯冉冉，任芳丽，等. 表没食子儿茶素没食子酸酯通过自噬-溶酶体途径对MPTP诱导帕金森病模型小鼠的作用［J］. 实用医学杂志， 2025， 41（8）： 1097-1104.
[5]	GU C， WANG F， ZHANG Y， et al. Microglial MT1 activation inhibits LPS-induced neuroinflammation via regulation of metabolic reprogramming ［J］. Aging Cell， 2021， 20（6）： e13375. doi:10.1111/acel.13375 doi: 10.1111/acel.13375
[6]	OLIYNYK Z， RUDYK M， DOVBYNCHUK T， et al. Inflammatory hallmarks in 6-OHDA- and LPS-induced Parkinson′s disease in rats ［J］. Brain Behav Immun Health， 2023， 30： 100616. doi:10.1016/j.bbih.2023.100616 doi: 10.1016/j.bbih.2023.100616
[7]	TATTON N A， KISH S J. In situ detection of apoptotic nuclei in the substantia nigra compacta of 1-methyl-4-phenyl-1，2，3，6-tetrahydropyridine-treated mice using terminal deoxynucleotidyl transferase labelling and acridine orange staining ［J］. Neuroscience， 1997， 77（4）： 1037-1048. doi:10.1016/s0306-4522(96)00545-3 doi: 10.1016/s0306-4522(96)00545-3
[8]	LI S， WANG Z， LIU G， et al. Neurodegenerative diseases and catechins：（-）-epigallocatechin-3-gallate is a modulator of chronic neuroinflammation and oxidative stress ［J］. Front Nutr， 2024， 11： 1425839. doi:10.3389/fnut.2024.1425839 doi: 10.3389/fnut.2024.1425839
[9]	胡梦妮，张小蕾，荣臻，等. 电针对MPTP诱导帕金森病小鼠FoXO1/NLRP3通路介导神经炎症的影响［J］. 实用医学杂志， 2024， 40（11）： 1494-1499. doi:10.3969/j.issn.1006-5725.2024.11.005 doi: 10.3969/j.issn.1006-5725.2024.11.005
[10]	DENG I， CORRIGAN F， ZHAI G， et al. Lipopolysaccharide animal models of Parkinson′s disease： Recent progress and relevance to clinical disease ［J］. Brain Behav Immun Health， 2020， 4： 100060. doi:10.1016/j.bbih.2020.100060 doi: 10.1016/j.bbih.2020.100060
[11]	PRASAD E M， HUNG S Y. Behavioral tests in neurotoxin-induced animal models of Parkinson′s disease ［J］. Antioxidants， 2020， 9（10）： 1007. doi:10.3390/antiox9101007 doi: 10.3390/antiox9101007
[12]	BEN-SHLOMO Y， DARWEESH S， LLIBRE-GUERRA J， et al. The epidemiology of Parkinson′s disease ［J］. Lancet， 2024， 403（10423）： 283-292. doi:10.1016/s0140-6736(23)01419-8 doi: 10.1016/s0140-6736(23)01419-8
[13]	TAGUCHI T， IKUNO M， YAMAKADO H， et al. Animal model for prodromal Parkinson′s disease ［J］. Int J Mol Sci， 2020， 21（6）： 1961. doi:10.3390/ijms21061961 doi: 10.3390/ijms21061961
[14]	BHATTACHARYYA D， BHUNIA A. Gut-Brain axis in Parkinson′s disease etiology： The role of lipopolysaccharide ［J］. Chem Phys Lipids， 2021， 235： 105029. doi:10.1016/j.chemphyslip.2020.105029 doi: 10.1016/j.chemphyslip.2020.105029
[15]	JACKSON-LEWIS V， PRZEDBORSKI S. Protocol for the MPTP mouse model of Parkinson′s disease ［J］. Nat Protoc， 2007， 2（1）： 141-151. doi:10.1038/nprot.2006.342 doi: 10.1038/nprot.2006.342
[16]	HEO E J， LEE Y， HYUNG SEO M， et al. Association between SGK1 and α-synuclein in skeletal muscle in an MPTP-induced Parkinson′s disease model ［J］. Neurosci Lett， 2023， 814： 137464. doi:10.1016/j.neulet.2023.137464 doi: 10.1016/j.neulet.2023.137464
[17]	SONG S， JIANG L， OYARZABAL E A， et al. Loss of brain norepinephrine elicits neuroinflammation-mediated oxidative injury and selective caudo-rostral neurodegeneration ［J］. Mol Neurobiol， 2019， 56（4）： 2653-2669. doi:10.1007/s12035-018-1235-1 doi: 10.1007/s12035-018-1235-1
[18]	MATSUMOTO M， LIU J， IWATA K， et al. NOX1/NADPH oxidase is involved in the LPS-induced exacerbation of collagen-induced arthritis ［J］. J Pharmacol Sci， 2021， 146（2）： 88-97. doi:10.1016/j.jphs.2021.01.009 doi: 10.1016/j.jphs.2021.01.009
[19]	ISENBRANDT A， COULOMBE K， MORISSETTE M， et al. Three-dimensional analysis of sex- and gonadal status- dependent microglial activation in a mouse model of Parkinson′s disease ［J］. Pharmaceuticals， 2023， 16（2）： 152. doi:10.3390/ph16020152 doi: 10.3390/ph16020152
[20]	ZHOU X， GAO Y， WEI J， et al. The intestinal microbiota exerts a sex-specific influence on neuroinflammation in a Parkinson′s disease mouse model ［J］. Neurochem Int， 2024， 173： 105661. doi:10.1016/j.neuint.2023.105661 doi: 10.1016/j.neuint.2023.105661
[21]	SUN J， LIN X M， LU D H， et al. Midbrain dopamine oxidation links ubiquitination of glutathione peroxidase 4 to ferroptosis of dopaminergic neurons ［J］. J Clin Invest， 2023， 133（13）： e173110. doi:10.1172/jci173110 doi: 10.1172/jci173110
[22]	WARD R J， ZUCCA F A， DUYN J H， et al. The role of iron in brain ageing and neurodegenerative disorders ［J］. Lancet Neurol， 2014， 13（10）： 1045-1060. doi:10.1016/s1474-4422(14)70117-6 doi: 10.1016/s1474-4422(14)70117-6
[23]	JIANG H， WANG J， ROGERS J， et al. Brain iron metabolism dysfunction in Parkinson′s disease ［J］. Mol Neurobiol， 2017， 54（4）： 3078-3101. doi:10.1007/s12035-016-9879-1 doi: 10.1007/s12035-016-9879-1
[24]	THAKKAR H， CHATTERJEE S， VERMA A， et al. Malondialdehyde mediated alpha-synuclein aggregation： A plausible etiology of Parkinson′s disease in oxidative stress ［J］. Chem Res Toxicol， 2025， 38（4）： 573-582. doi:10.1021/acs.chemrestox.4c00348 doi: 10.1021/acs.chemrestox.4c00348
[25]	BJØRKLUND G， PEANA M， MAES M， et al. The glutathione system in Parkinson′s disease and its progression ［J］. Neurosci Biobehav Rev， 2021， 120： 470-478. doi:10.1016/j.neubiorev.2020.10.004 doi: 10.1016/j.neubiorev.2020.10.004
[26]	PAJARES M， ROJO A I， MANDA G， et al. Inflammation in Parkinson′s disease： Mechanisms and therapeutic implications ［J］. Cells， 2020， 9（7）： 1687. doi:10.3390/cells9071687 doi: 10.3390/cells9071687
[27]	AGRAWAL S， KUMARI R， SOPHRONEA T， et al. Design and synthesis of benzo［d］thiazol-2-yl-methyl-4-（substituted）-piperazine-1-carbothioamide as novel neuronal nitric oxide inhibitors and evaluation of their neuroprotecting effect in 6-OHDA-induced unilateral lesioned rat model of Parkinson′s disease ［J］. Biomed Pharmacother， 2022， 156： 113838. doi:10.1016/j.biopha.2022.113838 doi: 10.1016/j.biopha.2022.113838
[28]	WANG A， ZHONG G， YING M， et al. Inhibition of NLRP3 inflammasome ameliorates LPS-induced neuroinflammatory injury in mice via PINK1/Parkin pathway ［J］. Neuropharmacology， 2024， 257： 110063. doi:10.1016/j.neuropharm.2024.110063 doi: 10.1016/j.neuropharm.2024.110063
[29]	LI Y， JIANG J， LI J， et al. Exosome‐derived CDC42 from hypoxia‐pretreated neural stem cells inhibits ACSL4‐related ferroptosis to alleviate vascular injury in Parkinson′s disease mice models ［J］. J Neurochem， 2025， 169（3）： e70027. doi:10.1111/jnc.70027 doi: 10.1111/jnc.70027

组别	每分钟旋转圈数
Control组	1.44 ± 1.13
Sham-6-OHDA组	1.11 ± 0.78
6-OHDA组	8.89 ± 1.83^?#
F值	99.45
P值	< 0.001

组别	转棒停留时间/s	旷场运动总路程/cm	旷场运动速度/（cm/s）
Control组	300.00（184.50，300.00）	583.10 ± 156.30	1.63 ± 0.40
Sham-6-OHDA组	277.00（243.00，300.00）	469.40 ± 67.19	1.57 ± 0.23
6-OHDA组	23.00（14.50，68.50）^be	326.80 ± 85.54^cf	1.08 ± 0.29^adf
Sham-MPTP组	278.00（216.00，300.00）	521.90 ± 98.63	1.76 ± 0.34
MPTP组	27.00（8.50，56.50）^be	475.40 ± 93.15	1.57 ± 0.31^fg
Sham-LPS组	262.00（233.00，299.00）	495.60 ± 70.02	1.67 ± 0.24
LPS组	15.00（5.50，52.50）^be	582.60 ± 152.50	2.26 ± 0.39^be
F/H值	44.47	5.77	10.73
P值	< 0.001	< 0.001	< 0.001

组别	TFR	ACSL4	TH	SLC7A11	FTH1	GPX4
Control组	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
Sham-6-OHDA组	0.87 ± 0.17	1.07 ± 0.09	0.89 ± 0.06	1.03 ± 0.09	1.00 ± 0.05	1.06 ± 0.05
6-OHDA组	1.63 ± 0.19^ac	1.23 ± 0.39	0.15 ± 0.03^be	0.69 ± 0.03^c	0.71 ± 0.12^ad	0.76 ± 0.01^be
Sham-MPTP组	0.97 ± 0.19	1.10 ± 0.06	0.84 ± 0.02	1.01 ± 0.13	0.98 ± 0.13	0.90 ± 0.07
MPTP组	1.50 ± 0.20	1.71 ± 0.38^ac	0.50 ± 0.05^bd	0.64 ± 0.23^ac	0.74 ± 0.11^ac	0.61 ± 0.02^bef
Sham-LPS组	1.14 ± 0.21	0.89 ± 0.04	0.91 ± 0.18	1.12 ± 0.07	1.07 ± 0.03	0.88 ± 0.06
LPS组	1.13 ± 0.37	1.57 ± 0.06^c	0.41 ± 0.13^be	0.81 ± 0.02	0.72 ± 0.05^ad	0.71 ± 0.04^bd
F值	5.13	6.22	37.73	8.52	10.75	41.33
P值	< 0.01	< 0.01	< 0.001	< 0.001	< 0.001	< 0.001

组别	TFR	ACSL4	TH	SLC7A11	FTH1	GPX4
Control组	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00	1.00
Sham-6-OHDA组	1.00 ± 0.07	0.82 ± 0.06	0.96 ± 0.03	0.94 ± 0.07	0.98 ± 0.20	0.95 ± 0.04
6-OHDA组	1.42 ± 0.10^ad	1.71 ± 0.12^cf	0.71 ± 0.05^ce	0.69 ± 0.08^bd	0.55 ± 0.03^ce	0.62 ± 0.03^cf
Sham-MPTP组	1.09 ± 0.07	1.30 ± 0.90	1.12 ± 0.12	1.00 ± 0.14	0.92 ± 0.05	1.05 ± 0.06
MPTP组	1.44 ± 0.90^bd	1.85 ± 0.12^ce	0.56 ± 0.02^cfh	0.74 ± 0.01^aeg	0.54 ± 0.13^ce	0.75 ± 0.12^be
Sham-LPS组	1.02 ± 0.18	1.05 ± 0.18	1.05 ± 0.07	0.86 ± 0.09	0.96 ± 0.01	1.05 ± 0.07
LPS组	1.53 ± 0.22^be	1.78 ± 0.25^cf	0.81 ± 0.05^ae	0.49 ± 0.04^cf	0.61 ± 0.01^be	0.76 ± 0.10^ae
F值	11.07	26.87	33.52	19.66	16.15	18.01
P值	< 0.001	< 0.001	< 0.001	< 0.001	< 0.001	< 0.001

组别	MDA/（nmol/g）	GSH/（μmol/L）
Control组	503.10 ± 111.40	0.92 ± 0.06
6-OHDA组	747.60 ± 37.64^a	0.45 ± 0.11^b
MPTP组	759.20 ± 64.98^a	0.07 ± 0.07^cd
LPS组	600.20 ± 96.67	0.21 ± 0.14^c
F值	6.64	42.12
P值	< 0.05	< 0.001