2．APP和PS轉基因小鼠
（1）Aβ沉積
早期發病的AD在整個AD病人中所占的比例較少，主要發生于30-60歲，通常帶有家族性。FAD中已發現了3個基因的突變能導致AD，即APP、PS1 和PS2基因。而轉基因小鼠過度表達FAD的APP、PS1和PS2等位基因能提高大腦Aβ水平。4種表達FAD突變型APP等位基因的轉基因鼠系已建 立，能產生SP，其具有雙折射特性及年齡依賴的特點[25，26，30，40 ]。第一個增加小鼠大腦Aβ水平的報道來自于轉人類APP695swe[24]和APP717V-F突變的PDAPP鼠。其APP水平為鼠內源APP的 2~3倍，有Aβ沉積的形成 [25]。用YAC技術和表達3倍于鼠APP水平的人類APPswe(R1.40)小鼠也顯示出總Aβ產量的提高和成比例增加的Aβ42（約占總量的 20%）[41]，與先前體外轉染APPswe細胞系的結果相似[42]。對PDAPP鼠進一步的分析[25]表明APP和APPs-β的區域水平在所有 年齡都是常量，而大腦一些區域中Aβ水平相對其它區域高，這些區域Aβ的沉積隨年齡增加而積累。與預期的結果相一致，APPV717I突變的PDAPP小 鼠產生的Aβ42為Aβ的主要種類[43]，而在含有APPV717I突變的AD病人皮質也有相似的結果報道[44]。國內目前也有此類轉基因動物模型， 秦川[45]等制作的過度表達APP695、751小鼠，與對照組相比，Aβ42免疫組化顯示大腦皮層、小鼠及海馬的神經細胞有Aβ沉積形成，剛果紅染色 可見大腦皮層及皮層間有淀粉樣物質形成。
對雜合子和純合子PDAPP小鼠幾個不同大腦區域APP水平的比較分析表明，純合子小鼠丘腦中全長APP的水平比雜合子鼠海馬中的要高。即使轉入的APP 基因是持續過度表達的，皮質和海馬中由單位全長APP產生的Aβ的水平是最高的。Aβ的沉積發生在這些區域，卻沒有發生在丘腦 [43]，表明轉基因小鼠大腦區域性因素使APP代謝產生Aβ和淀粉樣斑在這些區域的形成變得容易。與AD病人相似，小腦的病理損害是最輕的，直到疾病晚 期才開始發生。一個值得注意的例外是PS1E246A突變小鼠，其小腦病理改變在疾病相對早期的階段就能觀察到[46]。
過度表達PS1M146L或M146V基因小鼠大腦中的Aβ42的水平大約比表達PS1野生型（PS1WT）小鼠的Aβ42要高30%，而Aβ40水平卻 沒有顯著性差異。這些數據與含有PS1突變的FAD中觀察到的Aβ42水平增加的結果相吻合。轉PS2突變基因的小鼠大腦Aβ42水平也比轉PS2野生型 （PS2WT）的小鼠更高。然而，即使在研究中使用相同的夾心ELISA分析方法，在Oyama等研究中，轉PS2基因小鼠的Aβ水平并不與Duff等描 述的PS1轉基因小鼠相一致[47]。另一個不一致是在非轉基因的小鼠其Aβ的水平比PS2轉基因小鼠的更高一些[48] ，而過度表達突變型PS小鼠的大腦中并沒有出現任何的Aβ沉積，至少是在12月齡的時候。在轉PS1和PS2突變型基因小鼠中沒有出現關于Aβ沉積的報 道，這可能歸因于在這些小鼠中產生的Aβ或小鼠Aβ與人類Aβ在第3氨基酸殘基不同。有報道嚙齒類動物Aβ在體外不象人類Aβ那樣具有淀粉源性，并且轉基 因小鼠過多的制造鼠源Aβ顯示出與人類Aβ有共同免疫反應而當成彌散性沉積[49] 。
為檢測突變型PS1基因對轉基因鼠中人類APP代謝的影響，幾個研究小組建立雙轉基因小鼠。同時表達FAD PS1和APP基因的小鼠小鼠顯示出加速的淀粉樣沉積[50]。轉APPswe小鼠[24]和PS1M146L小鼠[47]雜交后產生的后代在13到16 周時，其皮質產生硫磺素S陽性Aβ沉積[43]。相似的，轉APPswe小鼠和PS1A246E小鼠雜交后產生加速的Aβ沉積，能在9個月齡時就能檢測到 [51]。PS1FAD的突變能夠增加Aβ42的產量[52] ，這些小鼠中加速的沉積的彌散斑主要是由Aβ42構成的，與這些斑為AD和Down’s綜合癥SP前身的假說相一致。另外觀察到轉Thy1-APPswe 小鼠——APP23，在彌散斑存在時就產生了具有剛果紅折光性的斑，這表明在小鼠身上從彌散斑到致密斑的成熟可能不是致密斑形成的先決條件[26]。這些 體內實驗結果證實突變型PS1能影響APP的代謝過程，與體外轉基因細胞試驗相一致。這些研究同樣也表明轉突變型PS和 APP雜交鼠提供了小鼠腦內形成Aβ沉積的最快途徑。
為考察減少的PS1WT對小鼠Aβ42/43水平的影響，PS1敲除小鼠與轉APPswe小鼠進行交配。1月和5月的后代大腦中的Aβ水平與PS1WT小 鼠相比沒有顯著性差異。這表明FAD相聯的PS1突變導致疾病的機制不能歸因于衰老過程中PS1WT的減少[53]。在另一個獨立研究中發現PS1無效基 因小鼠的Aβ40和Aβ42水平減少，表明AD病人中Aβ42的增加不是由于PS1的突變使PS1功能的喪失而引起的。在PS1敲除的無效背景中導入 Thy1-PS1A246E基因的小鼠同樣也進行了Aβ的測量，與Thy1-PS1 WT轉基因或非轉基因的對照相比，其Aβ42/ Aβ43的水平增加了[21]。
（2）Tau的改變
采用銀染的方法對轉APP和PS基因小鼠已存在的神經纖維進行分析，在過度表達PS1和APP的FAD等位基因小鼠中，沒有檢測到NFT。然而，在一些鼠 系出現了NFT的早期改變——tau的高度磷酸化。在Thy1-APPswe小鼠中，采用tau抗體對幾個磷酸化表位進行確認，發現扭曲的軸突含有高度磷 酸化tau[26]。NSE-APP751小鼠也有報道顯示出Alz50染色陽性[54]。
（3）營養障礙軸突、神經元損失和反應性膠質增生
在PrP-APPswe小鼠[24]中，用Gallyas銀染的方法發現斑的鄰近區域存在營養障礙軸突。PDAPP小鼠中使用抗突觸素的抗體觀察到的扭曲軸突與AD病人中的軸突改變相似，其營養障礙軸突具有密集的板狀體和神經絲的聚集，具有AD Ι型營養障礙軸突特
突觸的損失和神經元的死亡是AD的典型特征。神經元的損失可發生在SP附近區域，這已在PDAPP717[25]和Thy1-APPswe[26]小鼠中 報道過。然而對18月齡PDAPP小鼠的立體測量學研究表明，其皮質，海馬或扣狀帶等有斑的區域沒有顯示出明顯的神經元損失；而突觸素、MAP-2、細胞 色素氧化酶-2和細胞色素氧化酶-4的水平沒有減少，而膠質纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）水平卻明顯增加[55]。與之相似，9月和12月的PS1A246E轉基因小鼠其皮質和海馬的神經元的數量沒有明顯的減少 [51]。用相同的研究方法發現14到18月齡的APP23（Thy1-APPswe）轉基因小鼠，其CA1區的金字塔神經元有明顯的減少 （14-25%），與此區域斑的數量呈負相關。其新皮質區域神經元計數與斑的數量之間卻沒有相關性。將同樣的技術應用于AD病人大腦中得到了一個相似的結 論[56]。APP23小鼠和其它APP轉基因小鼠之間的區別是APP23有一個更高的致密斑數量（占到90%）。至今沒有報道表明PS1和APP雙轉基因小鼠中出現有神經元損失的病理改變。
反應性膠質增生已在一些小鼠模型中報道。在PrP-APP695swe小鼠 [24]、PDAPP小鼠[55]和YAC過度表達APPsweR1.40系轉基因小鼠（Lamb et al.NSc.1998）中報道過GFAP染色陽性的星形膠質細胞增生，用細胞形態學方法檢測到小膠質細胞增生以及軸突的異常改變。但僅是在那些含有很高 剛果紅折光性斑的小鼠中才檢測到炎性反應[26]。反應性膠質細胞增生并沒有在9月或12月齡的HuPS1A246E小鼠檢測到，推測是由于Aβ沉積缺乏 所致。在PS1-A246E/APPswe和PS1 M146L/APPswe雙轉基因小鼠中，使用抗GFAP的抗體能檢測到反應性星形膠質細胞包圍著Aβ沉積[51]。因此，反應性膠質增生似乎與Aβ沉積相聯。
（4）記憶力障礙
在小鼠的行為學研究中，Morris 水迷宮經常被用來檢測空間參考記憶；Y迷宮去檢測空間近期記憶；而放射狀迷宮用來檢測空間工作記憶。采用這些測試方法，在APP轉基因小鼠上發現學習和記 憶障礙。Tg2576小鼠在10月齡時，與對照的非轉基因小鼠相比，在Y迷宮和Morris水迷宮顯示出明顯成績下降。Tg2576小鼠回交到S
從Tg2576與APPswe雜交獲得的雙轉基因小鼠[57]在3-3.5月齡時，在Y迷宮測試中成績明顯下降。這個雙轉基因的小鼠中發生的行為學障礙并 不比Tg2576 和APPswe小鼠發生得更早。Tg2576雙親鼠系3月齡的更早期分析表明，Y形迷宮測試中幾乎有確定的數值改變，但數據卻沒有統計學差異，這可能是由 于研究的老鼠數量偏少的原因[24]。這表明Tg2576小鼠在Y迷宮的出現的行為學改變既不是年齡依賴性的，也不因PS1M146L基因突變的存在而加 速。NSE-APP751小鼠同樣在水迷宮測試中表現出空間學習障礙。其行為學障礙在6-12月齡時變得明顯起來[58]。這表明認知的損害是由于APP 的過度表達引起的，而此時還沒有淀粉樣沉積的出現。與此相似，PrP-APPswe鼠回交到C57B6/L背景中制造出的小鼠用Morris水迷宮檢測， 其行為學障礙發生于12月齡，與對照組相比具有更長的逃避潛伏期[59]，而這些行為學障礙的小鼠卻缺乏Aβ沉積。這些小鼠產生最早的Aβ沉積部位是在齒 狀回分子層外部，與AD病人大腦SP經常發生在齒狀回分子層外部相似。綜上所述，轉基因小鼠在Morris水迷宮和Y迷宮所表現出認知功能的下降開始于任 何分子層偵測到淀粉樣沉積以前。需要進一步確定的是，淀粉樣沉積是否進一步加重了小鼠在Y-迷宮中的行為學損害。
3. Aβ和C100-4轉基因小鼠
轉基因小鼠也通過使用Aβ，100或104個氨基酸的APP片段來產生。C100是β分泌酶剪切APP的產物，能夠被γ分泌酶所水解而產生C端的Aβ。 FVB/N轉基因小鼠過度產生Aβ42，表現在整個皮質、齒狀回、丘腦和后腦的神經元都有Aβ的免疫反應[60]。和Hsiao APPswe FVB/N小鼠相似[52]，這些FVB/N小鼠表現出神經系統的異常和幼年的死亡，用TUNEL染色方法檢測到神經細胞凋亡和神經細胞發生的變性 [60]。推測可能是過多的Aβ42直接引起了神經元的變性和凋亡，導致這些小鼠身上所觀察到的神經學上的異常，但也可能是FVB/N遺傳背景產生的特殊 表現[32]。
三個研究小組產生了過度表達APP片段C100（或C104）的轉基因小鼠[61，62，63]。APP的C100區域含有APP的跨膜區域和α、β、γ 分泌酶的酶切位點。有一個是與信號肽設計在一起，以確保C100片段進入細胞的膜內室，在那里與分泌酶發生作用。C100的表達在啟動子的控制下制造出年 齡依賴的神經變性和海馬齒狀回區域的突觸損失。表達C104的B6C3鼠使用的是神經絲輕鏈啟動子，大腦結構中檢測到年齡依賴的Aβ聚集的免疫反應。然 而，在免疫雜交和免疫沉淀中卻沒有檢測到4kD的Aβ蛋白。這些小鼠海馬CA1區表現出年齡依賴星形膠質、小膠質增生反應和神經元損失。其在Morris 水迷宮中出現了空間學習障礙以及減少的長時程增強（LTP），而長時程抑制（LTD）卻沒有變化[62]。以上結果中產生出這樣的問題，究竟APP哪一方 面的代謝產生神經變性和認知障礙？一些轉基因小鼠發展成行為學障礙而沒有Aβ沉積的形成，這表明神經元功能障礙起源于APP的水解及運輸與Aβ的產量有關 聯，但卻不依賴于Aβ的產量。相反，在含有一個信號肽轉基因的C100小鼠，Aβ的產量能在C57BL/6×DBA鼠中檢測到[63]。該鼠到9月齡時沒 有產生明顯的淀粉樣沉積，也沒AchE活性的下降。在這些小鼠中，Aβ的沉積是否呈現年齡依賴的模式將是一個值得深入研究的問題。