D-半乳糖（D-Galactose；D-gal）是一種天然存在的六碳單糖（己糖），與葡萄糖同屬于醛糖家族。它是哺乳動(dòng)物乳汁中乳糖的重要組成部分，在自然界中廣泛分布于奶制品、某些水果和蔬菜中。在正常生理濃度下，D-半乳糖是維持生命活動(dòng)的必需營(yíng)養(yǎng)素，是能量和重要生物大分子的來(lái)源。而過(guò)量的D-半乳糖通過(guò)誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和糖基化反應(yīng)，成為加速衰老的誘導(dǎo)劑。

D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老模型原理

D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老模型（Aging Models）是一種通過(guò)長(zhǎng)期、大劑量給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物（如小鼠、大鼠）注射D-半乳糖，通過(guò)外源性D-半乳糖過(guò)量攝入，導(dǎo)致機(jī)體代謝紊亂，產(chǎn)生過(guò)量活性氧（ROS），引發(fā)氧化應(yīng)激和慢性炎癥，從而在短時(shí)間內(nèi)模擬出類似自然衰老的生理、生化及行為學(xué)變化的實(shí)驗(yàn)方法。它是一種建立衰老模型的經(jīng)典手段。

圖1 衰老的特征^[1]

 

1、氧化應(yīng)激（Oxidative Stress）

過(guò)量D-半乳糖在體內(nèi)被半乳糖氧化酶氧化，在此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧（ROS），如超氧陰離子（O??）和過(guò)氧化氫（H?O?）。當(dāng)ROS的產(chǎn)生超過(guò)機(jī)體抗氧化系統(tǒng)（如SOD、GSH-Px）的清除能力時(shí)，就會(huì)引發(fā)氧化應(yīng)激。氧化應(yīng)激會(huì)損傷細(xì)胞的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA，特別是線粒體功能，導(dǎo)致細(xì)胞功能紊亂、衰老和凋亡。這與自然衰老的核心機(jī)制高度一致^[2]。

2、晚期糖基化終末產(chǎn)物（AGEs）的形成

高濃度D-半乳糖可與蛋白質(zhì)、氨基酸的游離氨基發(fā)生非酶促糖基化反應(yīng)，形成AGEs。GEs的積累會(huì)破壞蛋白質(zhì)的正常功能，并通過(guò)與其受體（RAGE）結(jié)合，激活炎癥通路，導(dǎo)致慢性低度炎癥，這也是衰老的一個(gè)重要特征（“炎癥衰老”）^[3]。

圖2 D-半乳糖在正常劑量和高劑量下的代謝^[4]

 

 D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老模型建立方法

 

(1)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

通常使用6–8周的嚙齒類動(dòng)物，而不是老年動(dòng)物。這樣可以觀察其從“年輕”到“衰老”的變化過(guò)程。實(shí)驗(yàn)常用昆明鼠（KM），其對(duì)許多致衰老因素（如D-半乳糖）誘導(dǎo)的衰老模型反應(yīng)良好，能夠較快地表現(xiàn)出類似自然衰老的生理和生化指標(biāo)變化。

(2)給藥途徑

最常用的是皮下注射（s.c.） 或者是腹腔注射（i.p.）。

(3)給藥劑量與周期

劑量：小鼠的常用劑量為200-300mg/kg/天。劑量過(guò)高可能導(dǎo)致急性毒性，過(guò)低則效果不明顯。

周期：連續(xù)給藥6-10周。通常認(rèn)為連續(xù)給藥6周以上可以成功建立衰老模型。

 

D-半乳糖誘導(dǎo)的衰老模型優(yōu)點(diǎn)

 

造模成本低、周期短：僅需6周以上即可模擬出衰老表型，而自然衰老模型需要飼養(yǎng)18-24個(gè)月以上，成本極高。

造模操作簡(jiǎn)單、易重復(fù)：給藥方案標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)果穩(wěn)定。

模型表型典型：能較好地模擬學(xué)習(xí)記憶衰退、氧化應(yīng)激和炎癥增加等核心衰老特征。

模型應(yīng)用廣泛：常用于篩選具有抗衰老、抗氧化、增強(qiáng)記憶力功能的藥物或保健品。

 

文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

 

文獻(xiàn)一 

1、實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：雄性昆明鼠

動(dòng)物飼養(yǎng)：在恒溫(25℃)下，12h光/12h暗周期

給藥方式：皮下注射

藥物劑量：500 mg/kg/天

給藥時(shí)間：連續(xù)8周，每天一次^[5]

^{2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果}

圖3 飲食中添加三種油可改善

D-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠的認(rèn)知行為

圖4 飲食中添加三種油可修復(fù)

D-半乳糖誘導(dǎo)的小鼠海馬區(qū)損傷

圖5 飲食中添加三種油可抑制D-半乳糖誘導(dǎo)的

小鼠的氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥，并調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)

 

文獻(xiàn)二

1、實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：雄性昆明鼠

動(dòng)物飼養(yǎng)：相對(duì)恒定的環(huán)境(溫度25±1℃，濕度60%±5%)中交替光照和黑暗循環(huán)12h

給藥方式：腹腔注射

藥物劑量：300 mg/kg/天

給藥時(shí)間：連續(xù)42天^[6]

^{2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果}

圖6 GAS對(duì)D-半乳糖小鼠記憶

和認(rèn)知功能的保護(hù)作用

 

圖7 GAS對(duì)D-半乳糖小鼠腦形態(tài)結(jié)構(gòu)的

保護(hù)作用(A：H&E，B：Nissl)

 

圖8 小鼠(×200)海馬β-半乳糖苷酶染色結(jié)果

 

相 關(guān) 產(chǎn) 品

IG0541

D-半乳糖(用于動(dòng)物造模)