MPTP hydrochloride可用于诱导帕金森综合症模型

　　MPTP hydrochloride 是可透过血脑屏障的多巴胺 (dopamine) 神经毒素，MPTP hydrochloride 可用于诱导帕金森综合症模型。MPTP hydrochloride 是 MPP+ 的前体，可以诱导凋亡 (apoptosis)。MPTP hydrochloride 已经过 MCE 专业的生物实验验证。

 

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　　生物活性

 

　　体外研究

 

　　用 50 mM 4-苯基吡啶预处理，在小鼠膈神经-膈肌中，将 MPTP hydrochloride 的 IC50 (50% 抑制抽搐振幅的浓度) 值从 53 降低至 18 mM，将 d-tubocurarine 的 IC50 从 0.7 降低至 0.3 mM[2]。

 

　　体内研究

 

　　MPTP hydrochloride 可用于动物建模，构建帕金森综合症模型。MPTP 可复现自然发生的神经变性，可用于研究多巴胺能神经元神经变性，线粒体功能障碍和神经炎症。MPTP 在注射后很快被代谢为 MPP+，而 MPP+ 在羊体内（血清）的半衰期约为 6 天。

 

　　诱导帕金森模型[4][5][6][7]

 

　　致病原理

 

　　MPTP 可以自由通过血脑屏障进入大脑，在大脑内，MPTP 被星形胶质细胞中的单胺氧化酶B (MAO-B) 代谢转化为 MPP+，这是其活性、有毒性的形式。MPP+ 被多巴胺神经元通过多巴胺转运体 (DAT) 摄取，阻断线粒体电子传递链中的复合体 I (Complex I)，引发氧化应激和线粒体破裂，最后导致神经元凋亡。在帕金森病中，主要是多巴胺产生的部位“黑质-纹状体系统”的黑质部分神经元丧失导致病情。由于 (MPTP) 的毒性作用，会导致黑质中的多巴胺神经元死亡，从而诱发出类似帕金森病的症状。

 

　　具体造模方法：

 

　　小鼠：C57BL/6 • 雄性 • 8-12 周龄 (处理：2 周), 高龄小鼠会更易敏感。

 

　　给药方式：

 

　　Acute model：14-20 mg/kg • 腹腔注射 • 每天 4 次，间隔两小时

 

　　Sub-acute model：30 mg/kg • 腹腔注射 • 每天一次，连续 5 天

 

　　Note

 

　　MPTP Hcl 溶解在生理盐水中，现用现配。

 

　　注射后，肉眼可以注意观察小鼠是否有活动性减弱、走路踉跄，抽搐、炸毛，排尿变多等表现，这种行为可能可以持续 24-48 小时，此后小鼠表现基本正常。

 

　　MPTP 通常以 MPTP 盐酸盐的形式售卖。 MPTP 盐酸盐分子量为209.7。 因此，在制备注射液时建议考虑到盐酸盐 (HCl)的存在。HCl 的分子量为 35.4，占 MPTP 的 17%。 因此，如果要制备 20 mg/kg 剂量的 MPTP，则 MPTP 盐酸盐给药剂量为 20 mg kg* 1.17% = 23.4 mg/kg。

 

　　如果在 1 天内进行多次注射，最好交替进行两侧注射。如果每天注射，应保证在同一时间点。每次注射前均需给小鼠称重，调整给药体积。

 

　　造模小鼠不一定会出现帕金森病行为缺陷，小鼠个体差异性也较大,造模成功率一般难达 100%。因此 MPTP 小鼠研究中要监测与神经胶质增生相关的黑质纹状体损伤。

 

　　药物剂量高/小鼠体重小于 22 g/不同批次药物混用/小鼠没有提前适应/动物房太冷 均有可能会导致小鼠死亡，每组动物数目建议增大。

 

　　造模成功指标

 

　　1) 黑质纹状体损伤: 造模成功后黑质和纹状体区域酪氨酸羟化酶 (Tyrosine hydroxylase) 减少 (IHC, IF, WB 等方法都可以);

 

　　2) 其他指标：大脑神经递质 (DA, DOPAC, 5-HT, HVA, etc.) 减少 (可通过HPLC 检测);

 

　　3) 黑质纹状体小胶质细胞 (IBA1+ cells) 和星形胶质细胞 (GFAP+ cells) 激活, 黑质区 α-syn 聚集体数量增加。

 

　　实验参考方法

 

　　动物给药[3]

 

　　为了准备 LPS 大鼠模型和 MPTP 小鼠模型，对动物进行了处理。简要来说，成年大鼠接受单侧注射 LPS（0.5 μL 的 10 μg/μL 溶液稀释在 0.9% 生理盐水中），注射位置为内侧前脑束（MFB），坐标为 AP-4.2 mm、L 1.5 mm 和 V 7.8 mm，同时对侧注射相同体积的 0.9% 生理盐水。成年小鼠每日腹腔注射 MPTP（25 mg/kg），连续五天，同时作为对照注射相同体积的生理盐水。所有动物在 LPS 或 MPTP 注射后第 1、2、3 或 4 周被牺牲，采集大脑样本用于后续的免疫组化和 Western blot 实验。

 

　　MCE 并未独立确认这些方法的准确性。这些方法仅供参考。

 

　　参考文献

 

　　[1]. Langston J W, Irwin I. MPTP Neurotoxicity: An Overview and Characterization of Phases of Toxicity. II. Selective Accumulation of MPP in the Substantia Nigra: A Key to Neurotoxicity (Question). Life Sci., 1985, 36, No. 3, 201-12. 

 

　　[2]. Hsu K S, et al. Potentiation of MPTP by 4-Phenylpyridine on the Neuromuscular Blockade in Mouse Phrenic Nerve-Diaphragm. Neuropharmacology, 1993, 32, No. 9, 877-83. 

 

　　[3]. Sun XL, et al. Gas1 up-regulation is inducible and contributes to cell apoptosis in reactive astrocytes in the substantia nigra of LPS and MPTP models. J Neuroinflammation. 2016 Jul 8;13(1):180. 

 

　　[4]. Jackson-Lewis V, Przedborski S. Protocol for the MPTP mouse model of Parkinson's disease. Nat Protoc. 2007;2(1):141-51. 

 

　　[5]. Rabaneda-Lombarte N, et al. The CD200R1 microglial inhibitory receptor as a therapeutic target in the MPTP model of Parkinson's disease. J Neuroinflammation. 2021 Apr 6;18(1):88. 

 

　　[6]. Lee, et al. MPTP-driven NLRP3 inflammasome activation in microglia plays a central role in dopaminergic neurodegeneration. Cell Death Differ. 2019 Jan;26(2):213-228. 

 

　　[7]. Zhang QS, et al. Reassessment of subacute MPTP-treated mice as animal model of Parkinson's disease. Acta Pharmacol Sin. 2017 Oct;38(10):1317-1328.