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方法文章

衰老小鼠模型中的衰弱评估

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DOI:

10.3791/69076

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2025年9月23日

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本文内容

摘要

本实验方案的目的是为评估C57Bl/6x129J实验小鼠的生理衰弱提供操作说明和指导。文中详细解释了生理衰弱指数中所用各项测量指标的具体内容,并介绍了多种报告衰弱结果的方法。

摘要

衰弱指数(FI)是一种评估衰老动物模型的有力方法,可作为生物年龄和健康寿命的替代性测量指标。衰弱代表一种因健康缺陷累积导致独立能力受限,从而对不良结局更易感的状态。这一概念对于指导人类老年科学的动物研究具有重要价值。例如,利用FI评分,可以区分相同实际年龄但生物年龄不同的动物。因此,FI可在临床前研究中用于测量生物年龄、纵向追踪衰弱程度以及评估健康寿命。

最近开发了一种使用31项健康相关缺陷的小鼠衰弱指数。然而,其较长的评估项目以及对专用设备的需求限制了其在实际应用中的使用。本文介绍了一种经过改进的16项衰弱指数,该指数排除了需要特殊仪器或侵入性检测的参数。所选缺陷易于观察或测量,涵盖皮肤、肌肉骨骼、神经肌肉、感觉、泌尿生殖和呼吸系统。体重用于纵向追踪,但不纳入衰弱指数(FI)的计算。每项缺陷根据严重程度评分,记为0、0.5或1分,衰弱指数(FI)为16项缺陷评分的平均值。

这种简化的衰弱指数(FI)可快速评估大规模队列,能够对同一批动物进行纵向应用,且无需特殊设备。我们在C57BL/6×129小鼠中验证了其可行性,结果显示衰弱程度随年龄增长而增加,个体小鼠之间存在差异,并能检测多个系统的功能缺陷。该工具使实验室能够将衰弱评估整合到多种实验设计中,为健康寿命的评估提供了一种实用方法,并增强了老年科学的转化相关性。该衰弱指数借鉴了既往已验证的小鼠临床衰弱评估方法,旨在便于在现有研究基础上进行简单、纵向的应用。

引言

衰弱(frailty)表现为对不良健康结局的易感性增加,通常与高龄相关1,2,3。其特征为对应激源的恢复力下降以及正常生理功能的丧失,可能限制个体独立性,并使老年人更易出现共病及死亡风险3,4,5。衰弱有助于解释同一年龄段个体间常见健康结局的差异6。在人类中,衰弱评估包括衰弱表型(frailty phenotype)7,8和衰弱指数(frailty index)9,10,11,前者评估身体功能表现(如虚弱、耐力下降或体重减轻),后者评估跨器官系统的缺陷数量。动物研究已采用包含五项身体指标的衰弱评分以及包含31项条目的衰弱指数12,1....

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方案

所有小鼠(C57Bl/6x129J)均在中国台湾梅奥诊所(Mayo Clinic)维持的种群中繁育。小鼠按性别与同窝仔鼠共同饲养,在特定无病原体条件下维持12小时光照-黑暗循环,并可自由获取食物和饮水。选取一组便利样本小鼠(n = 46;36只雌性),年龄为12至30个月,每两周评估一次虚弱状态,持续八个月。所有实验方案及动物护理指南均经梅奥诊所机构动物护理与使用委员会批准(方案编号A00003349,2023年10月5日批准),并符合美国国立卫生研究院指南要求。安乐死的人道终点标准包括:体重减轻大于或等于体重的20%、无法自主行走、无法接触食物和/或饮水,以及肿瘤情况,包括单个肿瘤最长径≥2 cm、多个肿瘤的累计肿瘤尺寸(各肿瘤最长径之和)达2 cm,或任何原因导致的肿瘤溃烂或覆盖肿瘤的皮肤完整性丧失。

1. 设置

注意:在进行身体虚弱评估时,确保操作小鼠的工作区域清洁且无任何安全隐患,并穿戴适当的个人防护装备。

  1. 准备所需设备——天平、用于记录数据的笔记本电脑或笔记本,以及小鼠笼具。

2. 身体衰弱评估

  1. 将评估分为三个部分:开放区域检查、手动检查和称重。在固定的时间和地点完成评估,以尽量减少环境或时间因素对缺陷表现的干扰。
    1. 开放区域检查:将待测小鼠转移至开放环境....

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结果

采用本研究描述的衰弱指数,对一组自然衰老的 C57Bl/6x129J 小鼠进行了衰弱评估。共纳入46只小鼠(n = 46;36只为雌性),年龄均超过12个月,每2周评估一次,评估周期持续约6个月。选取四个特定年龄阶段(12、18、24和30月龄)的横断面队列,用于评估不同年龄组的衰弱指数评分,这些年龄组分别代表100%、95%、80%和30%的存活率24。随着年龄增长,衰弱程度呈现持续上升的趋势(图1)。18月龄和24月龄组还被用于分析不同年龄和性别间缺陷的发生频率(图2)。值得注意的是,在所评估的16项缺陷中,仅10项在特定时间点的小鼠中出现,未出现的6项分别为皮炎、尾部僵硬、呼吸频率/深度异常、肿瘤、白内障以及阴道/子宫/阴茎脱垂。在18月龄时,脱发、脊柱后凸和毛色褪失是最常见的缺陷;至24月龄时,体况评分降低和被毛状态不良的发生率也达到相似的高水平。

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讨论

该衰弱指数成功的关键在于评估多种可能存在缺陷的主观标准时保持一致性。为确保结果的质量及该指数的整体可靠性,可采取若干措施。观察过程中可由同一名研究人员完成,以确保对不同动物和不同时间点的缺陷评分判断一致。若实验设计或实际操作无法保证由同一人完成,每位研究人员应在独立熟悉该指数后,通过比较评分和记录,达成共识,以确保对缺陷的判断标准一致。基于缺陷累积的类似衰弱指数在不同研究者之间使用的可靠性已有充分验证。多个实验室团队已证实了Whitehead及其同事12开发的衰弱指数的评分者间信度,本简化指数所采用的缺陷即来源于此18,21。建立可靠性的关键在于对每项标准进行精细化的评分描述15,本文所选的16项标准均已提供相应描述。因此,本论文中对缺陷严重程度的评估反映了现有支持在计算衰弱指数时使用主观测量方法的数据。根据特定研究对衰弱特征的需求,可定制适用于横断面和纵向衰老研究的简化衰弱指数。在本研究中,我们旨在展示一种简化工具的实用性,.......

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披露

所有作者均无利益冲突需要声明。

致谢

由 NIH R01 AG057052 项目支持

....

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
数字电子秤(多单位)TreeKHR3001
Peroxigard 即用型Virox Technologies IncPRTU242101 消毒剂

参考文献

  1. Faulkner, J. A., Larkin, L. M., Claflin, D. R., Brooks, S. V. Age-related changes in the structure and function of skeletal muscles. Clin Exp Pharmacol Physiol. 34 (11), 1091-1096 (2007).
  2. Buford, T. W., et al. Models of....

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