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近年来，为了更好地探究AD的发病机制，众多学者依据其发病机制假说，建立多种实验动物模型，比如采用转基因技术构建AD转基因动物模型、通过筛选带有认知和记忆严重缺失个体为代表的衰老认知障碍动物模型、自然发病的老化痴呆鼠模型，因脑供血不足致脑损伤诱导的老年动物慢性脑缺血模型、依靠改变外界因素致长期慢性缺氧状态的AD模型、脑内注射Aβ进行的AD造模，以及采用鹅膏蕈氨酸（ibo tenic acid, IBO）致基底前脑神经元毒性损伤造AD模型等。
归纳起来，AD的动物模型按产生原因大致分为两类：一是先天性动物模型，即动物本身所带有的相关病变，如代谢紊乱或特定蛋白质合成障碍等，常用的有转基因模型、基因敲除模型和快速老化小鼠等；二是后发性动物模型，人为介入物理、化学、生物等致病因素，诱发模型呈现部分或全部疾病特征，如胆碱能损伤模型、D-半乳糖模型、铝中毒模型和Aβ侧脑室注射模型等。
针对鼠科动物构建的单转基因AD小鼠模型包括APP转基因（位于21号染色体）、APOE转基因（位于19号染色体）、早老素1（PS1）（位于14号染色体）和早老素2 （PS2）（位于1号染色体）的PS转基因，常用的方法包括将小鼠受精卵中注射入表现人类Tau蛋白的基因后，再植入假孕母鼠卵巢内培育生产的转基因AD模型等。
（一）单转基因AD建模
1．APP转基因模型： 因Aβ位于β-淀粉样前体蛋白（β-amyloid precursor protein, APP）C末端，因此，大部分选择APP转基因AD模型研究选择C末端的99～104个氨基酸长度的碱基序列构建转基因模型。用于APP转基因模型小鼠多为瑞士双突变型、印第安纳型或伦敦型、荷兰型、极地型等，这些突变的作用有些是为促进Aβ的生成，有些为促进其聚集。比如Games等（1995）便是采用同源重组法将突变的人APP印第安纳型基因整合至小鼠基因组，在血小板源性生长因子启动子的控制下，此突变子过量表达，构建AD转基因模型。Dewachter等（2000）在伴发认知功能的记忆损伤的帕金森（PD）APP转基因模型小鼠脑内发现了标志性的进行性AD神经病理学症状，发现有明显的Aβ堆积和淀粉样斑块沉积，其进一步支持了APP和Aβ在AD发病中的作用机制。在部分研究中，为提高转基因小鼠体内目的基因表达的效率，还会降低具有神经元特异性的启动因子如血小板源生长因子和Thy-1 （或Thy-1,2）等的引入以促进转入基因的转录、翻译。从近年来的国内外科学研究报道结果来看，除了转入携带印第安纳突变的人APP序列的cDNA基因片段造PDAPP模型外，携带Tg2576转基因瑞典型双突变的AD模型也是最常见的APP转基因模型之一，目前该模型已有研究结果证实了包括神经元结构及其信息传递（可塑性）、神经行为学及脑血管等缺陷的评价指标。而携带荷兰型突变的APPDutchAD模型小鼠是遗传性大脑淀粉样沉淀类血管病的典型模型，此模型的特点主要表现在小鼠薄壁组织内可见弥散性的Aβ聚集，但散在的斑块样沉积较少。对比其他类型的APP转基因AD模型，J20是在PDAPP小鼠模型基础上引入瑞典型双突变基因构建，病理学检查可见模型小鼠脑内Aβ沉积更加明显，尤其在早期便可观察到认知行为学及神经系统的缺陷。若在J20模型小鼠基础上再引入极地型突变基因进行造模，便可诱导出ARC转基因小鼠AD模型，这一模型可在PDGF启动子的作用下表达含有印第安纳型、瑞典型和极地型3种突变的APP，而且该模型小鼠出现淀粉样沉积斑块的时间较J20更早。同比同源正常小鼠，APP转基因小鼠存在普遍胶质细胞增生和营养不良性的神经炎、功能障碍性的突触，并有斑块样的沉积聚集、淀粉样血管的病变，及认知行为能力的缺失等。实验研究发现，虽未能在动物脑内观察到神经纤维的明显缠结，但超磷酸化Tau蛋白积累增强显著，可见APP转基因小鼠造模能够较明显的复制出AD的病理改变。
APP转基因小鼠模型的构建虽然常用于AD的发病机制及Aβ淀粉样沉积的调控，但对抗AD药物的验证，及新型AD防治药物的筛选等具有非常重要的价值。但从造模的实际情况来看，其造价昂贵，且成模周期很长，对于新型抗AD药物的筛选及其作用靶点的探索有一定的困难。
2．Tau转基因AD小鼠模型： 有研究发现在AD病变后期，常伴随有异常磷酸化的Tau蛋白聚集成丝状，致使以微管作为主要通道的神经元轴浆的运输功能严重损害，轴浆转运APP的正常代谢过程亦被扰乱，加剧了具有神经毒性的游离Aβ在轴突末梢明显聚集，进一步损害Tau蛋白和微管蛋白功能，据此可以推断轴突运输障碍是引起AD病变的原因之一。可见，由超磷酸化Tau蛋白和不稳定的微管等诱发的轴突运输障碍与Aβ淀粉样蛋白沉积在AD的发病过程中处于同等地位。Gotz等（2004）针对敲除Tau基因并转入表达人类Tau基因后的实验小鼠，构建起表达人类基因突变型的Tau蛋白转基因小鼠模型，发现小鼠脑内高度磷酸化的Tau蛋白不仅仅在轴突中高表达，而且在胞体和树突中也有表达，还表现出AD神经原纤维缠结病理前期的改变，与人类AD患者表现相一致。Lewis等（2000）观察Tau突变转基因小鼠发现在6个半月的时间便出现运动行为异常、脊髓神经原纤维缠结与神经元丢失，10个月左右绝大部分小鼠出现严重的运动行为缺失，脑部缠结前体明显，脑干、小脑及脊髓中出现神经原纤维缠结等，检测结果也显示转基因小鼠Tau蛋白mRNA表达水平超过内源性实验小鼠的5倍，相应部位也呈现出异常的磷酸化Tau蛋白表达。行为学测试也发现异常Tau蛋白聚集即便是未出现神经纤维缠结，也会导致行为学障碍。因此，该模型适合AD治疗药物的筛选，但该类模型只是部分复制了AD模型的某些病理过程，成模周期也不长。
3．PS转基因AD模型： 早老素（PS）是早发性AD的风险基因，在外周组织和脑内均有表达，在AD的发病过程中，PS行使多种生物学功能，除了是r-分泌酶的活性基团外，还参与信号通路、调控细胞分化与胚胎发育。尤其是位于1号染色体上的PS2与位于14号染色体上的PS1都与早发型AD的发生相关。研究人员在一些家族性的AD患者脑组织内发现了PS1与PS2的突变基因，这可能与基因突变导致的分泌酶β或r的代谢改变影响APP的正常代谢过程有关，这一异常的代谢过程又诱导产生Aβ、形成SP，最后神经元出现退行性变性（徐剑文等，2008）。Janu等（2000）为探索实验动物的空间认知感觉，构建了表现有突变型与野生型于一体的人PS1基因型小鼠，并在第6个月、第9个月进行Morris水迷宫测试，结果发现单水迷宫试验的测试结果差别不大，但从游泳速度来看，突变型转基因小鼠明显快于野生型和非转基因小鼠，这可能提示单纯的突变PS1转基因模型并不能单独引起记忆损害。Borchelt通过将表现有人类野生型和A246E突变型PS1的基因分别进行AD转基因建模，结果发现不论是突变型还是野生型，其PS-1均被蛋白水解酶切割成17KD-C和27KD-N的末端。为深入探究突变型PS1对Aβ沉淀的影响，随后实验人员又采用杂交技术让携带突变型与野生型PS1基因小鼠与携带APPswe基因的小鼠分别杂交，结果显示突变型杂交共表达型小鼠脑内Aβ1-40/42/43出现率较野生型杂交共表达型或单独表达APPswe型小鼠高出50%，这一结果提示突变型PS1极有可能增加Aβ沉淀的危险概率（Borchelt,1998）。Dewji等（2015）将人类PS1突变基因与PDGF导入小鼠的受精卵进行的PS1转基因造模，测试结果发现新生小鼠体内Aβ生成增多，但并未形成Aβ沉积（Dewji等，2015）。可见，采用对于PS1转基因造模取决于突变基因类型，但所构建的小鼠模型体内均可检测到Aβ生成增多，提示此类模型比较适用于抑制Aβ产生方面的研究。因此，PS转基因AD模型的构建因其所诱导的病理改变不同，也只能倾向于Aβ生成方面的实验研究。
4．ApOE转基因AD模型： ApoE基因位于19号染色体的长臂，ApoE2、ApoE3、ApoE4 3种等位基因分别编码于ApoE的3种异构体E1、E2、E3，其基因多态性与散发性和家族迟发型AD关系密切。研究发现ApoE2、ApoE3能够保护神经细胞不受损害，但ApoE4的等位基因型则有可能成为AD的主要危险因素，尤其是在晚发型的散发性家族式AD患者中发现ApoE4等位基因与AD的发生与发展密切相关（Zhang等，2006）。Ezra等（2003）为探究ApoE与颅脑损伤的关系，分别将人的ApoE3和ApoE4基因移植入敲除ApoE的小鼠体内，在小鼠脑创伤后急性期对其病理效应进行观察，结果显示颅脑损伤的病理效应与ApoE4型小鼠海马内APP分泌物APPS和APPsa的减少相关。而采取ApoE基因敲除小鼠AD模型，Morris水迷宫测试结果表明脑损伤后1个月ApoE缺陷型小鼠空间记忆力显著衰退，组织学观察可见伤后40d双侧海马神经元死亡明显（Chen等，1997）。Xu等（2006）检测AD患者时发现ApoE4双等位基因型的基因表达与一系列生理过程如线粒体的氧化磷酸化、能量代谢、突触囊泡的融合与锚定以及突触重塑过程等基因转录的下调密切相关。从总的来说，探讨ApoE基因构建AD模型的作用依据在于一方面在患者CSF中发现ApoE与pAI4紧密结合并参与调节淀粉样蛋白的形成，同时在老年斑和神经原纤维缠结中存在有ApoE的活性；另一方面，ApoE4基因影响Tau蛋白磷酸化进而影响神经纤维的结构和神经退行性病变（Brown et al.，2002）。虽然该模型已经研究成功，但该模型所诱导的具体AD病理改变的机制还不十分清楚，有待进一步深入研究。
（二）双转基因模型
已有病理学研究证实AD存在多种基因缺陷，依靠单转基因动物模型仅能部分模拟AD的病理改变，为弥补这一基因缺陷，寻求更为理想的AD模型，近年来的研究已经培养出双重或多重转基因AD模型。相比于单转基因建模的方法，双转基因模型的优势主要在于可以根据建模目的和AD的发病机制等将2个易感基因结合在一起建模，建模成功的实验动物可同时显示双基因与单基因表型的差异。
1．携带5个家族性基因突变的APP/PS1转基因AD模型小鼠： 相对于非转基因模型来说，虽然非转基因模型制备方法相对简单，稳定性和重复性较好，并适合于大规模的实验研究。但其不足主要在于大部分非转基因模型只能针对某单一致病因素进行建模，常缺乏AD脑内特征性的明显变化，但转基因动物模型的制备，是基于遗传背景、繁殖能力、操作难度和经济等方面，费用较高。现大多采用的转基因模型可较好地表现出AD相关的行为学及病理学改变，方便研究体内特定致病基因的干预作用。国内外学者以携带具有AD疾病APP相关的K670N/M671L、1716V、V71713个突变位点，与PSI相关的M146L、L286V2个突变位点，构建家族性基因突变的APP/PS1 AD动物模型实验小鼠（Oakley et al.,2006）。该种类型的基因突变模型可增加Aβ 42 的生成，促进AD的病理过程，常可作为在APP/PSI转基因模型基础上更加贴近临床AD病理特征的新型AD模型。
2．APP共转基因AD模型： 转基因动物能有效地表达APP基因和基因突变，进一步诱导Aβ沉积及其病理改变或展现临床相关症状，尤其是APP转基因小鼠能从分子水平较好地反映出AD的病理损害，是当前研究AD药物开发和治疗的良好动物模型。正是在APP基因的这一特性的基础上结合其基因缺陷，使得APP基因与其他基因进行共转基因建模成为目前研究转基因AD动物模型的常用方法。比如瑞典APP突变转基因鼠包含了670和671两个突变编码，常采用的转基因小鼠模型包括TgCRND8转基因小鼠模型和HuAPP-695基因的双突变动物模型，相比单转基因AD模型来说，APP转基因AD模型的AD病理改变更为典型。宋敏等（2006）采取APP/ACT共转染进行AD造模，发现造模后的3月龄小鼠海马中Aβ水平明显增加，同样与APP单转基因鼠相比，a1抗糜蛋白酶能够促进淀粉样斑沉积，并通过验证和继发性的上调星形细胞的ACT表达促进AD病理进程。Lewis等（2001）将Tg2576与JNPL3转基因小鼠杂交，得到表达双突变基因的TAPP小鼠模型，发现小鼠脑组织可显老年斑和NFT，还出现颗粒状空泡变性、神经元丢失；与此相比，Brion等通过突变型PS1转基因小鼠与Tau变异体转基因小鼠杂交获取Tau/PS1双转基因小鼠，仅发现磷酸化的Tau蛋白聚集及类似AD的缠结前状态，并未发现。
（三）多转基因AD建模
为弥补转基因模型的缺陷，众多学者除了通过双转基因方式进行建模以外，还采取多转基因或在原有的双转基因基础上再进行转基因建模方式进行。比如Van den Haute等（2001）对采取依赖性蛋白激酶（Cdk5）/P35双转基因鼠的基础上再与Tau40转基因小鼠杂交获得三重转基因小鼠，建模后的小鼠免疫组化检测发现神经纤维蛋白在皮质神经元树突棘中重新分布，但未能复制出AD的典型病例特征NFT。Oddo等（2003）应用TauP301L与APP-swe、PS1M146V 3个突变基因共同构建了三重转基因AD小鼠模型。该模型检测结果显示AD病理特征更加完善，不但出现典型的Aβ沉积，而且NFT明显，只是最初的Aβ沉积在皮质，且早于NFT的出现，年老时Aβ沉积于海马，而Tau的病变则恰恰相反。王利利等（2012）在APP/PS1双转基因小鼠模型构建的基础上，进行再杂交技术构建了Tau/APP/PS1三转基因小鼠模型。结果表明三转基因AD小鼠大脑可同时转录和表达Tau、APP、PS1这3种外源性基因，在实验小鼠除发现学习记忆力从6月龄时开始受损外，6～8月龄时大脑皮层与海马区出现明显的神经原纤维缠结和老年斑，可见，该转基因模型具有Tau和Aβ两种病理学改变和学习记忆障碍。
分析AD的转基因动物模型来看，多重转基因模型比单转基因模型的AD病理学和行为学改变特征的模拟程度高，也更受研究者的青睐。就目前的多重转基因小鼠AD建模方法来看，常通过杂交繁育、显微共注射单一方法或两种方法共同进行。转基因动物AD模型的最为明显的优点在于依据AD神经病理学特征出发寻找模拟方法，因此建模后的小鼠模型常见的病理学改变包括胞外Aβ的沉积，神经胶质细胞增生、神经炎的发生、营养不良等。由此可见，转基因小鼠可结合临床症状，依据AD的病理改变等进行建模，为临床应用和实验室基础研究等提供分析Aβ沉积机制和验证AD治疗药物的有利方法。
理想的AD动物模型既要具备AD病理及生理生化方面的改变，还需模拟AD的行为学改变。由于当前AD的确切发病机制不甚明了，因此不同学者依据不同的机制假说，建立的动物模型大多只是片面地复制了AD的特征性改变，难以全方位地模拟AD的所有病理改变机制。从现有的AD动物模型来看，不论是单转基因造模，还是多转基因造模，其方法都有多种，而每种造模方法都能在一定程度上或某一/某些方面模拟出典型的AD病理学和行为学改变的症状，但各建模方法各有其相应的适用范围，又各有利弊。因此，在进行实验研究过程中需要根据实验目的科学选择相应的建模方法。
（一）胆碱能损伤模型
胆碱能神经递质是参与学习和记忆最重要的神经递质之一，乙酰胆碱（Acetylcholine, ACH）在中枢神经系统起着关键性作用，能特异性地作用于各类胆碱能受体。胆碱和乙酰辅酶A在CHAT的催化作用下合成ACH，进入突触间隙的ACH作用于突触后膜发挥生理作用后被ACHE水解成胆碱和乙酸，从而终止胆碱能神经的信号传递，整个过程中ACHE和CHAT共同维持ACH的含量和胆碱能系统的动态平衡。AD患者脑内胆碱能系统发生紊乱，ACH含量减少，是导致记忆力下降的主要原因。因此破坏动物脑内的胆碱能系统，可以重现AD胆碱能衰退的病理特征来制作AD动物模型。但该模型不出现老年斑和神经原纤维缠结等AD的典型病理改变，因此多应用于胆碱能系统的机制研究及药物评价。
1．东莨菪碱诱导胆碱能损伤模型： 东莨菪碱是M型乙酰胆碱受体竞争性阻断药，能够诱发中枢神经系统中的胆碱能神经通路及记忆环路的功能紊乱，从而导致学习记忆的严重损伤。由于东莨菪碱与突触后膜M型乙酰胆碱受体的结合是可逆的，故其阻断学习记忆的作用具有一过性特征。该模型通常采用KM、ICR或C57BL/6J小鼠，于行为学实验前15min或30min腹腔注射东莨菪碱1～3mg/kg。少量文献使用5mg/kg剂量或0.2mg/kg连续6d。后进行跳台、避暗、穿梭箱等实验进行学习记忆行为学检测，并进行病理学检查，以评价模型是否成功。
2．基底前脑胆碱能神经元选择性损伤模型：
兴奋性氨基酸主要存在于神经元的突触末端及各种神经细胞的细胞体和胶质细胞的细胞质中，过量的兴奋性氨基酸可能对神经细胞造成毒性作用。鹅膏蕈氨酸（Ibotenic Acid, IBO）是一种含有异
唑环的兴奋性氨基酸，具有较强的神经毒性，其与神经细胞树突上的N-甲基-D天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid receptor, NMDA）受体相结合而作用于Ca
2+
通道，使大量Ca
2+
内流，造成胆碱能神经元损伤和功能丧失，引起学习记忆能力减退，乙酰胆碱含量降低以模拟AD。该模型采用SD雄性大鼠手术造模，脑部双侧注射鹅膏蕈氨酸，每侧注射时间5min，留针5min，缓慢起针缝合切口并肌注适量庆大霉素。对照组（假手术组）注射等量PBS或生理盐水。造模14d后，通过行为学实验及病理学检查以确定模型是否成功。
（二）Aβ损伤模型
AD的病理特征主要为脑内淀粉样斑块沉积、神经元丢失及神经原纤维缠结形成。正常生理情况下人体中的β-淀粉样前体蛋白降解均会产生少量的Aβ 40 和Aβ 42 ，其以可溶性、低浓度形式存在于脑脊液和血浆中，并不会产生神经毒性。病理状态下，Aβ 42 含量升高且Aβ 42 更易聚集形成淀粉样蛋白，是形成老年斑的主要成分，提示它在AD发病机制中占有更重要的作用。Aβ诱导的AD动物模型，一般采用雄性ICR小鼠或雄性Wistar大鼠，将人工合成的Aβ在微渗透泵的推动下注射入动物的侧脑室或海马组织中，模拟Aβ对中枢神经的毒性。
（三）冈田酸（OA）致Tau蛋白损伤模型
Tau蛋白属于微管相关蛋白（MAPs）家族，于1975年被发现且被鉴定为细胞骨架中装配和稳定微管的必需成分，主要存在于细胞轴突。Tau蛋白的错误折叠和病理改变是神经系统退行性疾病的基础，高度磷酸化的Tau蛋白因为结构的改变可以形成寡聚体，寡聚体进一步形成具有双螺旋纽带结构的成对螺旋丝（PHFs）。PHFs进一步形成神经原纤维缠结，从而导致突触消失，认知能力下降。冈田酸是一种磷酸酯酶抑制剂，可以快速代谢进而改变体内磷酸化-去磷酸化速率。通常采用Wiatar雄性大鼠，向其侧脑室微泵注入磷酸酯酶抑制剂，使磷酸化的Tau蛋白呈现双螺旋细丝状的病理改变，从而导致β-淀粉样蛋白沉积和随后的神经元变性、突触损失和记忆障碍。
（四）D-半乳糖（D-Gal）模型
D-Gal是人体中的一种还原性糖，可以在正常生理浓度下代谢为葡萄糖。但是在高浓度下，D-Gal在醛糖还原酶的作用下生成半乳糖醇，半乳糖醇继而被激活后的半乳糖脱氢酶氧化，生成氧化产物过氧化氢和醛，这一过程共产生3种活性氧自由基（ROS），过量的ROS进一步攻击细胞，引起神经元细胞的损伤，从而动物出现学习记忆障碍和机体衰老等特征。文献报道通过检索1996—2007年CNKI和NCBI文献，D-Gal致衰老模型鼠主要有KM、ICR或BALB/C小鼠，其中KM小鼠所占比例为0.797。D-Gal造模方法主要为颈背部皮下注射或腹腔注射，而颈背部皮下注射占比约为0.824。D-Gal常用浓度为50～500mg/kg不等，其中100～150mg/kg所占比例为0.488。通过NCBI筛查近5年英文文献，发现模型鼠以KM鼠、ICR、BALB/C居多，D-Gal剂量在100～150mg/kg造模时间为8～10周，而D-Gal剂量在500mg/kg造模时间为5～6周，给药方式均为生理盐水溶解后颈背部皮下注射。
（五）铝中毒模型
铝是自然界分布极其广泛的一种金属，一般以化合态存在，有研究表明高水平的铝会增加某些神经退行性疾病的风险，包括透析性脑病、AD和帕金森病（PD）等。动物实验表明铝会导致神经病理、神经行为、神经化学的改变从而导致记忆能力损伤。铝中毒模型一般采用连续或间隔灌胃AlCl 3 溶液10～500mg/kg 6～12周，大鼠通常使用Wistar大鼠，小鼠可使用KM或者ICR小鼠。
（六）常用MCI动物模型
AD在临床上治疗效果不佳的主要原因之一是干预时机太晚，在诊断出痴呆时记忆已经发生不可逆转性损害，同时伴随有大量神经元凋亡。因此一些学者提出，应当把干预时间前移，即在MCI阶段介入治疗。对MCI的干预目的是为了预防、延缓甚至是扭转其向AD转化的进程。针对这一目的的干预措施分为，临床手段和非临床手段。而由于提出MCI这个概念时间尚短和其本身的不确定性，非临床研究开展的较少。
以轻度认知障碍为主题词合并关键词动物在中国知网（CNKI）数据库检索，共有69条结果，有效文章5篇。以Mild Cognitive Impairment为主题词合并Animal在NCBI数据库检索，共有72条结果，有效文章1篇。再以轻度认知障碍和Mild Cognitive Impairment分别在CNKI和BCBI数据库对检索结果进行复筛，发现动物轻度认知障碍模型主要包括姚明江等以大鼠颈背部皮下连续5～10周注射D-半乳糖50mg/kg，后高脂饲料喂养2～5周构建的老年轻度认知障碍模型。
在基础研究方面，AD实验动物模型有多种类型，MCI研究模型应区别于AD模型。原则上AD的动物模型在早期时，可以模拟轻度认知障碍，如已经报道的先天性动物模型，包括转基因鼠和老化鼠等。但是本文主要讨论后发性动物模型，即上述由人为介入物理、化学、生物等致病因素而造成的模型。而以上实验中报道的MCI模型无论是在造模周期、给药剂量、还是给药方式上与AD模型都没有显著的差异，同时在实验中也没有明确给出判断为MCI的指标或标准。毋庸置疑的是在上述模型中一定存在MCI阶段，但是在现阶段还无法准确判断其发生的具体时间。
（七）后发性动物模型的评价
通过模型总结发现，胆碱能神经元选择性损伤诱导的痴呆模型可以模拟人大脑皮层、海马等脑区胆碱能神经系统损害和记忆认知行为的改变，造模时间短，价格便宜。但该模型存在一定的弊端，东莨菪碱引起的胆碱能功能损害是可逆的，具有一过性特征；IBO所诱导的痴呆仅模拟了与认知功能有关的胆碱能神经系统损害相关的信息，并有可能损害邻近注射部位的非胆碱能神经元。Aβ/冈田酸注射模型模拟了痴呆的认知功能障碍和某些病理改变，具有操作简单、时程短、成本低等优点，适用于抗痴呆药物筛选研究。但应注意在脑部导入Aβ/冈田酸的同时动物都有一定的局灶型损伤，且大量Aβ或冈田酸弥散分布到脑是该模型所需要解决的问题，并且动物体内存在Aβ清除机制，因此模型很难达到满意的效果。另外，脑内注射Aβ/冈田酸是一种急性单因素模型，不符合AD慢性起病的特点。D-gal致衰老模型在造模过程中表现出接近自然老化的生理特点，出现学习与记忆能力减退、海马锥体细胞减少、病理细胞增多等现象。又因为其价格低、操作方便、重复性高等特点，广泛用于AD和MCI的D-gal致衰老模型，同时也可以与其他造模方式联合起来制作需要的模型。但其对氧化机制的阐释与AD经典病理特征的呈现仍有不足。铝损伤模型模拟了AD胆碱能神经系统功能下降及记忆力减退的特征，但此模型形成的神经原纤维缠结中Tau蛋白没有磷酸化成PHF，中枢胆碱能活性正常，而且造模周期较长。
现今已经有很多实验室采用复合方法造模。罗焕敏等采用D-gal合并AlCl 3 成功制备符合发病特征的AD模型；曾芳等在腹腔注射D-gal的基础上，采用侧脑室注射Aβ，该模型体现了Aβ沉积和记忆功能损害等AD主要的病理学特征。采用复合多因素模型，更符合痴呆病症的多靶点特征，有可能在抗痴呆领域得到更为广泛的应用。
对于AD或者MCI，临床诊断方法包括生物标志物检测、神经心理学评估量表、基因检测、影像学检查等，并分别制定了详细的诊断和治疗指南。在基础研究方面，由于动物实验的局限性以及可行性问题，即使每年发表大量AD的研究文章，但是缺少明确的评价指标来判断究竟模型是AD模型还是MCI模型。所以在已发表文章中针对基础研究的MCI阶段，存在两个疑虑，其一：MCI模型是否造模成功；其二：如何认定所建立的模型是AD还是MCI模型。
AD由于其疾病本身的复杂性，单一造模存在很大弊端，越来越多的研究趋向于复合造模，目前为止，尚无对复合造模效果的比较研究，由于AD和MCI的发病机制不够明确，且猜想靶点和致病因素较多，世界范围内目前未发现能够全面再现人AD、MCI病理特征的动物模型。但多数学者认为，采用复合方法造模能在很大程度上表现出更为接近AD或MCI特征的模型动物，为痴呆的研究提出了更深入的探索方向。迄今为止没有公认的AD或MCI动物模型，研究者只能从药物和疾病本身的特征出发，选择匹配度较高的模型用于研究。一般而言，基础研究的药效评价多数依赖于动物指标，所以模型的选择、模型成功与否、能否精准造模以符合疾病特征等是实验过程中我们需要慎重考虑的问题。
斑马鱼作为目前一种新型模式脊椎动物，与人类基因组具有高度同源性，斑马鱼基因的核苷酸序列与人类基因的同源性约为70%。与人类疾病相关的基因中有87%与斑马鱼的基因相对应。斑马鱼与人类有着相似的病理特征和信号传导通路。斑马鱼的器官和组织在解剖学、生理学以及分子水平上均已被证实与哺乳动物相似。这些关于斑马鱼的基础性研究促进了斑马鱼作为疾病模型的应用与发展。
（一）斑马鱼的生物学特性
斑马鱼是一种淡水热带鲤科鱼类，原产于印度。斑马鱼个体小，易于饲养，成体长4～5cm，饲养所需的空间小，可满足样本需求量大的研究。斑马鱼发育迅速，受精后约40min完成第一次有丝分裂，24h后主要器官基本形成，此时斑马鱼的各脏器发育情况相当于28d的人类胚胎。幼鱼孵出后约3个月达到性成熟。成熟雌鱼每周可产卵1次，产卵量大，卵子体外受精和发育，受精卵直径约1mm，在普通的体视显微镜下即可完成显微注射和细胞移植等操作。斑马鱼的胚胎和幼鱼个体透明，易于观察。1989年Streisinger等提出了斑马鱼作为模式动物的可能性。斑马鱼以其特殊的生理结构、高繁殖率、操作方便等优势，一跃成为最受欢迎的模式生物之一。因斑马鱼在动物疾病模型构建过程中完全符合3R（替代、减少、优化）原则，2009年，斑马鱼被欧洲替代法验证中心推荐为新的替代模式动物。PubMed上的数据统计分析结果提示在过去的30年中，斑马鱼已经迅速成为生物医学研究中一种流行的模式生物，见图3-1-1。
图3-1-1 斑马鱼在实验研究中的优势及应用现状
在现有的AD动物模型中，小鼠是应用最广泛的模式动物。其在多年远交、近交等遗传筛选的基础上已拥有大量遗传背景和不同的品系用于实验研究。但是与斑马鱼相比较，小鼠的生长周期显得漫长，基因操纵的难度大；小鼠的胚胎必须在亲代的子宫内发育，因此很难对胚胎发育的整个过程进行实时观察或实验操作；斑马鱼生理构造具有特殊性，可以利用全脑成像和细胞特异性标记技术轻松地研究斑马鱼大脑任何区域中的任一神经元，但是小鼠模型却不能实现此操作。总的来说，斑马鱼作为一种新兴的模式动物，与小鼠相比有着明显的优势，见表3-1-1。
表3-1-1 斑马鱼与小鼠生物学特性的比较
斑马鱼模型在衰老相关的精神疾病和认知能力下降的临床精神病学中的应用得到了学术界越来越多的认可。运用斑马鱼构建AD模型还有着其独特的优势。从脑形态来说，斑马鱼和哺乳动物（啮齿动物）高度相似，包括脑的一般宏观组织和细胞形态。当斑马鱼的缰核（Habeluna）影响其行为时，所得到的数据与从人类身上得到的数据十分相近。由于缰核在进化过程中高度保守，这说明了斑马鱼和哺乳动物的脑底物之间的高度相似性。从脑神经化学成分来说，在斑马鱼体内存在的所有主要的神经介质系统，包括递体、相对应的受体、转运蛋白和合成与代谢酶，与在人类和啮齿动物中观察到的对应的化学物质高度相似。目前，斑马鱼还是唯一能进行高通量分子药物筛选的脊椎动物，这为AD药物研发前期进行高通量的药物筛选提供了极大的便利。从构建AD转基因模型方面来说，斑马鱼的体外受精方式给基因操纵带来了极大的便利，斑马鱼转基因技术包括显微注射、电穿孔（电脉冲介导）、精子载体法、GAL4/UAS转录激活系统、Tol2转座子介导等，见图3-1-2。
图3-1-2 斑马鱼模型中的显微注射技术
综上所述，在研究AD发病机制及AD新药研发的过程中，模式动物斑马鱼发挥着越来越重要的作用。
（二）针对AD发病机制的斑马鱼模型
针对不同的AD发病机制建立相应的斑马鱼模型，这些模型可供学者对AD发病机制进行深入研究，或进行基于该机制的AD药物的筛选及研发。
1．Aβ级联假说及斑马鱼AD模型的构建及应用： 1992年，Hardy等发现，淀粉样前体蛋白基因的突变会导致脑内Aβ的异常聚集，Aβ和Aβ的聚合物均会对神经造成毒性，从而提出了Aβ级联假说。Aβ斑块是由Aβ组成的不溶性细胞外斑块，其在AD患者的脑中会累积非常高的水平。Aβ衍生自淀粉样蛋白前体蛋白（amyloid precursor protein, APP）。在AD中，这些弥漫性斑块遍布整个中枢神经系统。
（1）侧脑室注射Aβ蛋白构建斑马鱼AD模型：斑马鱼成鱼麻醉后脑室内注射Aβ，随后放入运输容器中，斑马鱼苏醒后将其重新放入循环系统中饲养。注射后1d左右可以观察到淀粉样蛋白的沉积。该模型成功模拟了淀粉样蛋白积聚的过程。可以通过T迷宫对侧脑室注射Aβ后的斑马鱼的学习、记忆和空间认知等方面能力的变化进行检测。实验结束后，将斑马鱼脑组织冰冻切片并进行免疫组化染色，分析其病理学变化和神经元再生反应等。利用成年斑马鱼脑室内注射Aβ构造AD模型，可以帮助研究者深入了解脊椎动物大脑如何自然再生，从而通过靶向内源性NSPCs更好地治疗AD。利用斑马鱼侧脑室注射Aβ建立的淀粉样蛋白毒性模型可以帮助研究者简单高效地进行AD药物的初筛，同时也为深入研究Aβ级联假说机制提供了有效且操作简便的实验模型。
在另一项研究中，研究人员发现通过显微注射Aβ 1～42 ，斑马鱼发生了神经元的再生，特别是神经细胞/祖细胞增殖和神经发生。通过进一步研究年老的鱼和幼鱼的再生能力，研究人员发现，在由Aβ诱导斑马鱼神经变性的过程中，小胶质细胞被激活以防止突触变性和促进神经发生。这项研究表明了神经变性、神经炎症和神经发生之间潜在的联系。
（2）转基因构建APPsw型斑马鱼AD模型：在基础Tol2质粒载体上插入斑马鱼的APPb启动子，启动人源APP的表达。通过点突变斑马鱼中的人源APP ，得到APPsw（APP Swedish mutation, KM595/596NL）型目标质粒。将目标质粒与Tol2mRNA以1∶1的比例混合后注入至斑马鱼胚胎细胞其中，挑选阳性表达的斑马鱼进行下一步实验。APPsw型斑马鱼在体内过表达APP，从而产生更多的Aβ使斑马鱼出现AD的表型。利用荧光影像、免疫组化、RT-PCR和蛋白质印迹分析均证实了其在转基因斑马鱼的脑、心脏、眼睛和脉管系统中成功表达；行为学观察表明转基因斑马鱼的学习记忆能力明显下降具有AD样症状；组织病理学观察发现APPsw型转基因斑马鱼AD模型存在脑淀粉样血管病（cerebral amyloid angiopathy, CAA），诱导神经元丢失和血管周围腔扩大。在APPsw型斑马鱼AD模型中神经元和脑微管系统中的超微结构改变提示血管损伤和神经元损伤之间的密切关系，这在其他文献中也有相关报道。与同样携带APPsw的转基因AD小鼠模型（Tg2576）相比，斑马鱼表现出了同样的Aβ沉积，神经胶质增生和神经炎性营养不良，行为学方面都表现为多动以及学习记忆能力减退。从造模时间、造模成本等方面考虑，APPsw型斑马鱼明显优于Tg2576小鼠，因此可以看作是此小鼠模型的优化模型之一。在此模型基础上给予受试药物，从蛋白表达、行为学和组织病理学等层面研究药物所带来的影响，探究受试药物治疗AD的可能性及可能的机制。
2．Tau过度磷酸化假说及斑马鱼AD模型的构建及应用： 在AD大脑中神经纤维病变是一个重要特征指标。对这类结构进行分析发现，它是由异常的6种Tau蛋白异构体组成的，Tau蛋白作为一类微管相关蛋白，能够与微管蛋白共聚，促进微管的形成并发挥稳定微管的作用。与正常的Tau蛋白相比，成对螺旋丝由异常磷酸化的Tau蛋白组成。过度磷酸化的Tau蛋白一方面会失去与微管蛋白结合的能力，丧失稳定微管的功能，另一方面由此产生的神经节缠结阻断了正常的Tau蛋白发挥功能，直接导致了微管动力学的改变。神经节缠结还可以产生物理空间的阻断，妨碍了囊泡及其他相关物质的运输并与微管的功能改变造成轴突运输的受损，从而加深对神经的损害。
（1）冈田酸（okadaic acid, OKA）诱导斑马鱼AD模型：OKA是一种蛋白磷酸酶2A（protein phosphatase 2A, PP2A）抑制剂。而PP2A是Tau蛋白的主要去磷酸化酶，对Tau蛋白的去磷酸化可以抑制其微管的解离，最终抑制NFTs的形成。因此，OKA可以通过抑制PP2A、增加糖原合成酶激酶3（kinase glycogen synthase 3β, GSK 3β）使Tau蛋白过磷酸化造成更多的NFTs，进而使认知能力下降诱导AD模型。
将斑马鱼成鱼置于10nmol/L～1mol/L OKA条件下饲养9d以诱导斑马鱼AD模型，实验证明，在100nmol/L OKA条件下诱导的斑马鱼AD模型最为有效。在OKA诱导的斑马鱼AD模型中通过免疫组化、免疫印迹等手段检测到了Aβ的聚集、Tau的过磷酸化以及GSK 3β含量的增加。通过OKA诱导的基于Tau过磷酸化的斑马鱼AD模型，该模型制作过程简便、经济，可用于相关AD药物的初筛，也可用于深入研究该发病机制，以寻找高效的治疗策略。
（2）转基因A152T型斑马鱼AD模型：Tau突变体p.A152T是额颞叶痴呆谱和AD的危险因素，它的存在明显增加了进行性核上性麻痹综合征和额颞叶痴呆的风险。通过构建表达A152T-Tau的转基因斑马鱼AD模型评估该变体的功能和生物化学后果。与野生型（wild type, WT）斑马鱼相比，A152T-Tau型斑马鱼中Tau蛋白水平显著增加，从外观上表现出不同程度的背脊异常弯曲和运动缺陷。相关学者通过构建A152T-Tau型斑马鱼，得出了自噬诱导可能是针对Tau蛋白过磷酸化的有效治疗策略。
3．胆碱能学说及斑马鱼AD模型的构建及应用： 胆碱能神经元的作用遍及哺乳动物的整个大脑，包括在皮质和海马区的处理、注意力、决策以及记忆的编码和检索方面有着关键作用。作为最早被提出的学说，AD患者脑部表现出显著的胆碱能功能障碍，其主要表现为大面积胆碱能神经元的丢失、乙酰胆碱受体（acetylcholine receptor，AChR）功能异常等。有学者利用免疫组织化学法检测了胆碱乙酰转移酶（choline acetyltransferase, ChAT）在斑马鱼体内的位置，为后续的研究提供了参考。
非特异性胆碱能激动剂卡巴胆碱（carbachol, CCh）多应用于脑切片制备和神经元细胞培养中，以检测AChR、细胞内蛋白激酶、突触可塑性和疾病发病机制之间的联系。将成年斑马鱼的脑取出后放置于12孔组织培养板中，每孔装有2 mL的人工脑脊液（artificial cerebrospinal fluid, ACSF），造模组给予10μmol/L的CCh，在95% O 2 、5%CO 2 下培养。此模型的建立，对于分别在哺乳动物模型中获得的和在组织培养模型中获得的胆碱能功能相关的脑疾病研究数据的相关性提供了依据。该造模方法给药量少、给药方式便捷，因此是一种性价比很高的造模方式。其次，该方法使用的样本是基本上具有完整内部电路的成年斑马鱼的脑部，因此也可以用作研究大脑衰老过程的模型。基于该模型探索斑马鱼AChRs、GSK3β之间潜在的联系，有助于深入探讨斑马鱼作为复杂脑疾病的模式生物的应用前景。
4．其他假说及其斑马鱼AD模型及应用：
（1）金属离子假说及斑马鱼AD模型：近年来，随着对金属离子和AD病症的深入研究，金属离子假说也得到了越来越多的学者的认可。
铝（aluminum, Al）是一种已知的神经毒素，铝暴露被认为是AD发病的危险因素。Al造成神经毒性的机制复杂，其在脑内蓄积可导致乙酰胆碱活性下降，从而引起胆碱能神经功能受损；Al也会与神经末梢的蛋白结合，从而影响神经元间的信号传递，造成神经元细胞的氧化应激损伤等。有学者将斑马鱼胚胎（6h post-fertilization,6hpf）和斑马鱼幼鱼（72hpf）分别暴露于不同浓度的AlCl 3 ·6H 2 O溶液中，结果发现胚胎对于Al暴露的耐受性更强，可能原因是胚胎外的卵膜在胚胎发育的早期为胚胎提供了较大的保护作用。而将斑马鱼幼鱼暴露于pH 5.8的铝离子条件下，斑马鱼的游弋距离、平均速度显著降低，表现出了学习记忆能力的下降。
铜（copper, Cu）是已知的最古老的金属之一。有研究结果表明，在AD患者大脑中细胞外神经毒性Aβ寡聚体中有大量Cu富集。Cu 2+ 能使Aβ的产生速率加倍，促进其纤维的成核和延长，进而导致神经元死亡，是AD的危险因素之一。Cu作为一种有害物质与AD相关分子结合产生毒性；Cu在脑部皮质中降低，在血清中升高。将斑马鱼暴露于含有Cu的环境中检测发现斑马鱼显现出了AD的相关特征。
（2）神经炎症假说及斑马鱼AD模型：在AD中，神经炎症被证实其并不是Aβ斑块或NFTs的继发产物，而是与这2个产物几近同时发生的病理过程。与AD密切相关的TREM2和CD33基因的发现为神经炎症假说提供了有力的支持。
中性粒细胞在先天免疫反应中起关键作用。已知小细胞因子Cxcl8（也称为IL-8）是最有效的化学引诱物分子之一，它负责引导嗜中性粒细胞通过组织基质直至它们到达损伤部位。与缺乏Cxcl8同源物的小鼠和大鼠不同，斑马鱼具有2种不同的Cxcl8同源物，Cxcl8-l1和Cxcl8-l2。基于斑马鱼建立的神经炎症模型有助于研究Cxcl8在中性粒细胞募集中所发挥的作用。
（3）ApoE学说及对应的斑马鱼AD模型：载脂蛋白e（apolipoprotein E, ApoE）在AD中被认为是一个关键蛋白，它与特定受体结合并介导脂蛋白的摄取。协同的ApoEε4等位基因与SAD的发病机制相关联，是一个主要的危险因素。ApoE表达于卵黄合胞层，在功能上对斑马鱼的营养具有重要意义。敲低（Knock-down）或敲除（Knock-out）ApoEε4可用于研究ApoE在AD发病过程中发挥的作用。
（4）自然老化学说及对应的斑马鱼AD模型：老龄化也是引起AD的因素之一。关于斑马鱼的自然老化模型有相关报道，但由于造模时间过长一般很少采用。
（三）斑马鱼在AD中的应用前景
在AD疾病模型的复制过程中，与其他模式动物相比较，斑马鱼的繁殖量大，养殖技术简单，是目前实验领域十分重要的模式动物。其次，斑马鱼体积小、渗透性好，这意味着它可以在96孔细胞培养板中养殖以用于高通量筛选。在给药方面，由于斑马鱼对二甲基亚砜（DMSO）有着很强的耐受性，因此对于溶解性差的脂溶性药物可以通过DMSO溶解后直接给予，这种给药方式不会对实验结果产生影响。斑马鱼的血脑屏障在受精后3天即形成，这使得研究者在短期内就可以在斑马鱼身上开展药物筛选工作。
AD斑马鱼模型在AD药物筛选方面有着很高的价值，转基因或非转基因斑马鱼AD模型均有相关报道和证实。与斑马鱼模型相比，如果在药物筛选时使用小鼠或大鼠等哺乳类动物作为模式动物，则实验等待的时间和投入的成本将显著增加，这对于争分夺秒的药物开发研究工作来说无疑是一个不利因素。
尽管斑马鱼作为构建AD模型的模式动物有着众多的优势，但是同样存在着一些问题。例如，目前虽然已经有强大的基因操纵手段允许研究者随机或针对性地引入突变和鉴定突变基因，但在对斑马鱼进行基因操纵时必须面对一个问题，与拥有大量标准和高度不同的近交系的小鼠不同，斑马鱼在亲代时可以选择的品系相对较少。大多数斑马鱼品系或是远交（遗传变异），或是其繁殖历史和纯合性水平没有很好的记录。虽然许多目前可用的远交品系（例如AB和TU）是良好繁殖的优良种群，但它们在多个标记基因座处的可变性暗示着潜在的问题，这也许是今后需要努力研究的一个方向。
随着科学技术的发展，人们对斑马鱼的研究越来越深入。由于它具有与人类基因组的高度相似性的特点，并且易于培育、成本低廉，必将成为今后动物模型开发运用的重点。此外，斑马鱼具有完整的神经系统，在学习和记忆方面和人类有着很高的相似性，并且它在与AD相关的基因位点中与人类有着极高的相似性，综上所述，利用斑马鱼构建AD动物模型是可行的。特别是在基因编辑层面，斑马鱼的易操作性为实验带来了很大的便利，因此它非常适合使用生化方法来检查正常环境中的结果。虽然全基因组关联研究揭示了其他参与斑马鱼AD病理学发展的基因，但这些基于生物化学的方法可以快速帮助我们理解这些基因的相关性，同时减少组织培养系统实验结果的误差，以及在体内看到结果可以实现。
当然，对于AD这种涉及多个器官和多个过程的疾病，研究者不能仅仅关注单一通路所带来的病变，而是应该将整个有机体统一考虑，这可能会产生意想不到的结果。也就是说，追求单一机制下的最优动物模型可能导致研究停滞不前。未来的研究仍应致力于寻找有效、合理的AD模式动物，发展与之相匹配的动物模型，从而促进AD病因学、病理学和治疗学的快速发展，推动AD新药的研发进程。