Tau P301S (PS19)小鼠|AD模型

Tau P301S   (Line PS19)

PS19转基因小鼠表达突变的人类微管相关蛋白tau、MAPT，由小鼠朊蛋白 (Prnp)启动子驱动。该转基因体系编码与疾病相关的P301S突变，并包括四个微管结合结构域和一个N末端插入 (4R/1N)。转基因插入于Chr3:140354280-140603283 (Build GRCm38/mm10)，导致249 Kb的缺失，不影响任何已知的基因 (Goodwin et al., 2017)。突变的人类tau的表达量是内源性小鼠蛋白的五倍 (Yoshiyama et al., 2007)。

表型概述

斑块

无。

缠结

6月龄时，在新皮质、杏仁核、海马、脑干和脊髓中出现神经原纤维缠结体，并逐渐积累   (Yoshiyama et al.，2007)。

神经元损失

9到12月龄时，海马和内嗅皮质中的神经元损失，杏仁核和新皮质中的损失更严重，12月龄时更加明显 (Yoshiyama et al.，2007)。

胶质增生

3月龄时，小胶质细胞主要在脑白质和脊髓中出现增生。6月龄时，海马、杏仁核、内嗅皮质和脊髓的白质和灰质中小胶质细胞增生更加明显。小胶质细胞的激活先于星形胶质细胞增生 (Yoshiyama et al.，2007)。

突触损失

自3月龄起，海马CA3区域的突触素免疫反应逐渐减少。突触功能受到损害   (Yoshiyama et al.，2007)。

LTP / LTD的变化

6月龄时海马CA1区域的长时程增强 (LTP) 降低。基础突触传递改变 (较小的纤维电压幅度，fEPSP斜率和振幅) (Yoshiyama et al.，2007)。在自由移动的小鼠中，海马LTP受到损害   (Lasagna-Reeves，2016)。

认知障碍

6月龄的动物在Morris水迷宫中空间学习和记忆能力受损 (Takeuchi et al., 2011)。在关联（情境）条件恐惧 (contextual fear conditioning) 测试中记忆受损 (Lasagna-Reeves，2016).

这个广泛使用的tau病理模型是由Virginia Lee、John Trojanowski和同事在宾夕法尼亚大学 (University of Pennsylvania) 医学院开发的。正如2007年首次报道的那样，PS19小鼠在混合背景下8月龄时出现神经元损失和脑萎缩，主要发生在海马体，但扩散到其他脑区，包括新皮质和内侧颞叶皮质。它们在新皮质、杏仁体、海马体、脑干和脊髓中发展出广泛的神经纤维缠结样包涵体。缠结病理伴随着小胶质细胞增生和星形胶质细胞增生，但没有淀粉样斑块 (Yoshiyama et al., 2007)。

在组织学方法显示明显的tau病理改变之前，这些小鼠的大脑显示出tau种子活性。即，存在于脑匀浆中的tau聚集体可以通过似乎是类似于朊病毒的机制引起进一步的tau聚集。在这些小鼠中，种子活性最早在1.5月龄时首次被检测到，表明蛋白病理式的tau种子是该模型的早期表型 (Holmes et al., 2014)。

在行为上，PS19小鼠表现出与年龄相关的认知障碍的迹象，包括在莫里斯水迷宫中选择性的空间学习和记忆能力下降 (Takeuchi et al., 2011)。其他年龄相关的行为异常包括当尾巴被举起时的握爪 (clasping) 和肢体收缩 (limb retraction)，随后出现肢体无力。这些运动缺陷在7到10月龄时进展到瘫痪，伴随着弓背姿势和进食困难。混合背景小鼠的大约80％的死亡发生在12月龄时，中位存活期约为9月龄 (Yoshiyama et al., 2007)。

最近，一些报告表明混合背景PS19小鼠的病理起病有所延迟。这种延迟已在宾夕法尼亚大学维持的小鼠中报道 (例如Zhang et al., 2012; Iba et al., 2013)，但目前似乎不影响杰克逊实验室的种群 (Iba et al., 2013)。

最初在混合背景下繁殖的PS19小鼠现已与C57BL/6J回交，以生成一个同源系 (见下文相关品系)。这些小鼠也显示出缠结病理和神经元损失。它们在脑干和脊髓中发展出类似于神经纤维缠结的包涵体，开始于6月龄。神经元损失在稍后观察到，大约9月龄左右，特别是在海马体和脑干中 (Maruyama et al., 2013)。它们还在Y型迷宫记忆任务中表现出自发交替行为障碍，增加的过度活动和减少的类焦虑行为，增加的前脉冲抑制 (惊恐反应)和降低的热性伤害阈值 (Takeuchi et al., 2011)。

相关品系

B6N.Cg-Tg(Prnp-MAPT*P301S)PS19Vle/J，The Jackson Lab Stock#024841; 冷冻保存。

Jax资料：jaxmice.jax.org/strain/008169.html

Alzforum资料：www.alzforum.org/research-models/tau-p301s-line-ps19

Goodwin LO, et al. Large-scale discovery of mouse transgenic integration sites reveals frequent structural variation and insertional mutagenesis.bioRχiv preprint first posted online Dec. 18, 2017

Holmes BB, et al. Proteopathic tau seeding predicts tauopathy in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Oct 14;111(41):E4376-85. Epub 2014 Sep 26

Iba M, et al. Synthetic tau fibrils mediate transmission of neurofibrillary tangles in a transgenic mouse model of Alzheimer's-like tauopathy. J Neurosci. 2013 Jan 16;33(3):1024-37.

Maruyama M, et al. Imaging of tau pathology in a tauopathy mouse model and in Alzheimer patients compared to normal controls. Neuron. 2013;79(6):1094-108.

Takeuchi H, et al. P301S mutant human tau transgenic mice manifest early symptoms of human tauopathies with dementia and altered sensorimotor gating. PLoS One. 2011;6(6):e21050.

Yoshiyama Y, et al. Synapse loss and microglial activation precede tangles in a P301S tauopathy mouse model. Neuron. 2007 Feb 1;53(3):337-51.

Zhang B, et al. The microtubule-stabilizing agent, epothilone D, reduces axonal dysfunction, neurotoxicity, cognitive deficits, and Alzheimer-like pathology in an interventional study with aged tau transgenic mice. J Neurosci. 2012 Mar 14;32(11):3601-11.