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5xFAD小鼠

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5xFAD小鼠：快速淀粉样蛋白病理研究模型

5xFAD通过共同表达携带家族性阿尔茨海默病相关变异的人源APP与PSEN1，形成突出的Aβ病理，适合研究淀粉样蛋白沉积、胶质反应及相关神经功能变化。

基因信息

本文的5xFAD指C57BL/6J同源背景版本、转基因半合子为主要研究状态；5xFAD是常用模型名，不是完整规范品系名。

项目	遗传构型与特点	科研意义
物种与背景	小鼠；C57BL/6J同源背景，转基因邻近区段仍可能保留供体背景	不应与B6SJL混合背景版本混用表型时间
人源APP	APP695表达序列；Swedish K670N/M671L、Florida I716V、London V717I	变异沿用常见APP编号；Swedish是一个双位点变异组合
人源PSEN1	M146L、L286V	与APP变异共同促进Aβ病理
表达方式	两个外源表达构建均受小鼠Thy1调控元件控制	属神经元偏向的外源过表达模型
改造类型	两个构建共同导入，作为同一转基因遗传单元稳定传递	不是内源App/Psen1定点突变或基因替换
插入定位	已定位于3号染色体；所核对资料未明确完整断点与阵列结构	不依据模型简称推算拷贝数
基因型	以下表型以半合子研究为主	半合子不等于“只有一个DNA拷贝”

品系简介：用集中的遗传驱动力建立Aβ病理

“5x”指五组家族性疾病相关突变：APP中的三组与PSEN1中的两组。其中Swedish包含两个氨基酸替换，因此不能把模型解释为恰好五个单氨基酸变化。突变组合与外源表达共同推动Aβ，尤其是Aβ42的生成和积累，使病理能够在较短的研究周期内被观察到（Oakley et al., 2006）。

它的突出价值是提供可测量的淀粉样蛋白病理及伴随的细胞反应。研究者可以在同一体系中比较Aβ负荷、斑块周围胶质细胞状态和神经功能指标，但不同终点不一定同步变化。模型中的外源APP和PSEN1没有替代小鼠内源基因，也不能完整代表散发性阿尔茨海默病的遗传和衰老过程。

构建方法：共同导入两个表达构建

构建时分别制备Thy1调控的人源突变APP和PSEN1表达构建，并共同进行受精卵原核导入；筛选稳定共同表达、共同遗传的转基因家系。随后经遗传背景转育形成本文所述C57BL/6J同源背景版本。不能把这一路线写成“两条独立转基因品系杂交后得到”，也不能写成在小鼠内源基因上进行五处编辑（Oakley et al., 2006）。

所核对的公开资料未明确足以重建完整转基因阵列的精确插入边界与拷贝结构；涉及位点效应或结构变化的研究，应对实际实验群体另行验证。

5xFAD的遗传设计与Aβ病理原理

主要表型：把观察条件与病理终点一起报告

表型	观察条件与检测	解释边界
Aβ斑块及随龄变化	C57BL/6J背景研究在4、8、12、18月龄，雌雄分层进行组织学与生化分析	这些是取样月龄，不是统一的起病节点（Forner et al., 2021）
胶质反应与神经突异常	同一背景的年龄序列研究结合IBA1、GFAP及斑块等检测	胶质细胞数量、标记强度和功能状态应分别解释（Forner et al., 2021）
突触可塑性受损	研究在4、8、12月龄急性海马切片中观察到LTP降低	离体电生理异常不等同于所有行为任务均出现缺陷（Forner et al., 2021）
体重及运动表现改变	随龄研究观察到增重不足及高龄运动指标变化，存在性别影响	行为结果须考虑运动能力、体况和任务设置（Forner et al., 2021）
斑块负荷受转基因亲本来源影响	同源背景研究比较父系与母系传递；部分主要比较采用6月龄雄鼠，并在其他队列验证	研究中父系传递组负荷更高；不是所有年龄和脑区均有固定倍数（Sasmita et al., 2025）

早期文献中约1.5月龄的胞内Aβ积累、约2月龄的沉积观察，主要来自原始混合背景模型，不能直接写成本背景版本所有群体的保证性时间表（Oakley et al., 2006）。

应用领域

**Aβ生成、沉积与清除研究。**可结合可溶/不溶Aβ测定和组织学，判断干预影响的是蛋白水平、斑块负荷还是空间分布。单一抗体信号下降，需要排查表位或检测条件变化。

**胶质细胞与神经损伤研究。**该模型已有小胶质细胞干预的应用证据。研究显示，在特定干预阶段，神经元和记忆相关终点的改善可以与斑块负荷变化分离；这一结果支持联合评估多个终点，不能推出抑制小胶质细胞在所有病程阶段均有益（Spangenberg et al., 2016）。

**候选干预的机制验证。**适合检验干预能否改变本模型中的Aβ相关过程。建议将病理、功能和靶点作用证据配套分析；模型内有效不等于临床有效，也不等于覆盖全部阿尔茨海默病机制。

5xFAD的观察终点与实验解释边界

使用要点与模型局限

优先采用背景匹配的同窝非转基因对照；与其他等位基因组合时，设置能够分离各遗传因素作用的同窝对照。年龄、性别、转基因状态及由父方还是母方传递转基因应进入实验记录与分组方案。亲本来源不匹配可能造成看似干预效应的斑块差异；其分子机制目前仍有待进一步确认，不能直接宣称已证明发生基因组印记（Sasmita et al., 2025）。

本模型以Aβ病理为核心，没有导入人源致病性MAPT构建，不能直接称为兼具完整人类神经原纤维缠结病理的模型。过表达、突变组合及病程压缩均会影响外推。开展行为学研究前，应对本群体的体重、运动表现和目标病理进行预验证，而不是仅凭常用模型名选定“必然有效”的检测月龄。

参考论文

Forner, S., Kawauchi, S., Balderrama Gutierrez, G., Kramár, E. A., Matheos, D. P., Phan, J., Javonillo, D. I., Tran, K. M., Hingco, E., da Cunha, C., Rezaie, N., Alcantara, J. A., Baglietto-Vargas, D., Jansen, C., Neumann, J., Wood, M. A., MacGregor, G. R., Mortazavi, A., Tenner, A. J., . . . Green, K. N. (2021). Systematic phenotyping and characterization of the 5xFAD mouse model of Alzheimer’s disease. Scientific Data, 8, Article 270. https://doi.org/10.1038/s41597-021-01054-y

Oakley, H., Cole, S. L., Logan, S., Maus, E., Shao, P., Craft, J., Guillozet-Bongaarts, A., Ohno, M., Disterhoft, J., Van Eldik, L., Berry, R., & Vassar, R. (2006). Intraneuronal β-amyloid aggregates, neurodegeneration, and neuron loss in transgenic mice with five familial Alzheimer’s disease mutations: Potential factors in amyloid plaque formation. The Journal of Neuroscience, 26(40), 10129–10140. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1202-06.2006

Sasmita, A. O., Ong, E. C., Nazarenko, T., Mao, S., Komarek, L., Thalmann, M., Hantakova, V., Spieth, L., Berghoff, S. A., Barr, H. J., Hingerl, M., Börensen, F., Hirrlinger, J., Simons, M., Stevens, B., Depp, C., & Nave, K.-A. (2025). Parental origin of transgene modulates amyloid-β plaque burden in the 5xFAD mouse model of Alzheimer’s disease. Neuron, 113(6), 838–846.e4. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2024.12.025

Spangenberg, E. E., Lee, R. J., Najafi, A. R., Rice, R. A., Elmore, M. R. P., Blurton-Jones, M., West, B. L., & Green, K. N. (2016). Eliminating microglia in Alzheimer’s mice prevents neuronal loss without modulating amyloid-β pathology. Brain, 139(4), 1265–1281. https://doi.org/10.1093/brain/aww016

5xFAD (C57BL/6)，俗称“五转鼠”

别名：5XFAD, Tg6799, Tg-5xFAD

物种：小鼠

基因：APP，PSEN1

突变：APP K670_M671delinsNL (Swedish) ，APP I716V (Florida)，APP V717I (London)，PSEN1 M146L (A>C)，PSEN1 L286V

编辑类型：APP - 转基因；PSEN1 - 转基因

疾病相关：阿尔茨海默症

遗传背景：C57BL/6

概要

5xFAD小鼠表达人类APP和PSEN1转基因，共有五个与阿尔茨海默症 (Alzheimer's Disease, AD) 相关的突变：APP的瑞典型（K670N/M671L），佛罗里达型（I716V）和伦敦型（V717I）突变，以及PSEN1的M146L和L286V突变。5xFAD小鼠最初在B6SJL杂交背景上创建（此遗传背景小鼠的介绍见5xFAD (C57BL6xSJL)）。然而，许多实验室更喜欢使用C57BL/6背景的小鼠，并且通过回交已经产生了自己的同源近交系。鼠来宝生物提供C57BL/6背景的5xFAD小鼠。

此文的描述是指杂合APP和PSEN1转基因小鼠。与杂合5xFAD小鼠相比，纯合小鼠表现出更严重的淀粉样病理；行为缺陷也更严重和/或具有更早的发病年龄（Richard et al.，2015）。

基因编辑详情

这些转基因小鼠是通过共注射两个编码APP（带有瑞典型K670N/M671L，佛罗里达型I716V和伦敦型V717I突变）和PSEN1（带有M146L和L286V突变）的载体，每个载体由小鼠Thy1启动子驱动制成的。转基因插入到单个位点Chr3:6297836 (Build GRCm38/mm10)，不影响任何已知基因 (Goodwin et al., 2019)。最初杂交的B6SJL背景的小鼠已被回交至C57BL6小鼠至少五代。

繁殖注意事项

当维持一个活体种群时，杂合小鼠可以与C57BL/6小鼠进行繁殖。

繁殖策略

雄x雌：杂合 x C57BL/6

雄x雌：C57BL/6 x 杂合

表型概览

斑块

观察到海马、皮质、丘脑和脊髓中的淀粉样斑块。

缠结

无数据。

神经元损失

12月龄时，第V层锥体神经元大约损失40％。

胶质增生

小胶质细胞增生和星形胶质细胞增生与淀粉样斑块相关。小胶质细胞增生与血管损伤相关。

突触损失

与仅表达黄色荧光蛋白（YFP小鼠）的小鼠相比，5xFAD小鼠与表达黄色荧光蛋白（YFP小鼠）的小鼠杂交后，体感和前额皮质的锥体神经元的神经突（spine）密度减少，但海马区没有。

LTP / LTD的变化

虽然可以在野生型小鼠的第V层神经元中诱导脉冲时序依赖性长时程增强（STD-LTP），但是同样的刺激流程会在5xFAD小鼠的神经元中诱导长时程抑制（LTD）。

认知障碍

空间工作记忆受损和焦虑减少在3至6个月之间出现并随着年龄加重。

表型详情

神经病理

淀粉样病理最早出现且最严重的是海马下托（Subiculum）和皮层第V层。在年轻至16天的动物中，免疫组织化学手段在海马下托和第V层锥体神经元中检测到人类APP，并且6周时在这些神经元中观察到细胞内Aβ（Richard et al., 2015）。在2月龄的动物中，免疫组织化学检测到海马、皮层和丘脑的细胞外淀粉样斑块（Richard et al., 2015）。在3月龄时，脊髓中也观察到细胞内Aβ和细胞外斑块，这是被检出的最小年龄（Jawhar et al., 2012）。前额叶、顶叶、内嗅皮层和齿状回中的硫黄素S（Thioflavin-S）阳性斑块在2至4月龄之间出现（Giannoni et al., 2016）。在5xFAD小鼠中发现的斑块含有N-末端截断的Aβ（Guzmán et al., 2014; Savastano et al., 2015; Wirths et al., 2017）。

这个模型中的营养不良性神经突(dystrophic neurites)（Jawhar et al., 2012）、小胶质细胞增生和星形胶质细胞增生与淀粉样斑块相关。

小鼠出现渐进性脑部淀粉样血管病（progressive cerebral amyloid angiopathy, CAA），开始于大约3月龄（Giannoni et al., 2016）。在5xFAD和野生型小鼠的大脑中，微小血管泄漏随着年龄的增长而增加，但在转基因动物中更严重。虽然微血管损伤很常见，但与微血管周围小胶质细胞增生、淀粉样沉积物相关的很少。

在与表达黄色荧光蛋白（YFP）的小鼠进行交配的5xFAD小鼠中观察到特定突触的丢失。与仅表达YFP的小鼠相比，6月龄的5xFAD-YFP小鼠的体感和前额皮质锥体神经元中的神经突密度减小，但海马中并未减少（Crowe和Ellis-Davies，2013）。

5xFAD小鼠中的第V层锥体神经元数量下降约40％，但（前额）皮层整体和海马CA1中的神经元数量与野生型小鼠没有区别（Jawhar et al., 2012）。

在小鼠1月龄时，就存在髓鞘异常，并且随着年龄的增长变得更加严重。1月龄时，在5xFAD小鼠的多个脑区域中，与野生型小鼠相比，看到了髓鞘基础蛋白的水平降低（Wu et al., 2018），以及髓鞘的减少（Gu et al., 2018）。髓鞘随着年龄变得更薄，形态上异常的髓鞘（髓鞘分裂、轴突具有两层髓鞘，髓鞘外折、髓鞘鼓胀）在转基因小鼠中更早出现并更频繁（Gu et al., 2018）。在这种模型中，轴突也受到影响：2至3月龄的CA1和感觉皮层中的轴突直径减小（Gu et al., 2018），并在3月龄的小鼠中观察到多个脑区的轴突肿胀，表明轴突正在退化，与斑块无关（Jawhar et al., 2012; Richard et al., 2015）。

电生理

从8至12周的小鼠中获得了突触缺陷的电生理证据（Buskila et al., 2013）。第V层神经元的微型兴奋性突触后电流（miniature excitatory postsynaptic currents, mEPSCs）的频率和幅度降低，分别反映了突触前和突触后的功能障碍。第V层神经元还显示出异常的突触可塑性：虽然野生型小鼠的第V层神经元诱导了脉冲时序依赖性长时程增强（spike-timing-dependent long-term potentiation, STD-LTP），但是同样的刺激流程在5xFAD小鼠的神经元中诱导了长时程抑制（long-term depression, LTD）。尽管II / III层中神经元的特性在不同基因型之间没有区别，但5xFAD小鼠的第V层神经元更难被激活。

行为

在十字迷宫测试中评估的空间工作记忆障碍在3至6月龄之间出现，并随着年龄的增长而恶化（Jawhar et al., 2012）。（十字迷宫测试类似于但可能比Y迷宫更敏感，因为测试设备由四个臂组成而不是三个。与Y迷宫相似，在十字迷宫中的自发转向用于评估工作记忆。）探索行为（入臂总次数）在5xFAD和野生型小鼠中至少直到12月龄不变。

焦虑的逐渐减少（在高架十字迷宫中测量），在3至6个月之间出现。5xFAD小鼠的焦虑减少在旷场实验（open field）也可以看到，但在这个测试中，转基因小鼠与野生型小鼠之间的差异直到9至12个月后才出现。在开放场地中的运动能力（locomotor activity）在至少12个月内正常（Jawhar et al., 2012）。

一组报告称至少到2月龄的水迷宫中的空间记忆功能正常（Richard et al., 2015），而第二组报告称，在一个月大的小鼠中就出现了水迷宫中的记忆障碍（Gu et al., 2018; Wu et al., 2018）。这种差异可以追溯到记忆障碍的定义方式不同。第一组的结论是记忆功能正常，因为转基因小鼠在探索试验中对目标象限表现出明显的偏好（即小鼠在训练试验期间，在水池的逃生平台所在象限中度过测试的25％以上）。第二组比较了5xFAD和野生型小鼠之间的目标象限占用率，并发现转基因小鼠在目标象限中花费的时间略微较少，尽管两种基因型似乎都偏爱该象限。此外，使用第二个测量标准 - 平台穿越次数 - 5xFAD小鼠与野生型小鼠之间存在小、但具有统计学意义的差异。

在9月龄的小鼠中观察到平衡木（balance-beam）和绳悬挂（string-suspension）测试中的感觉运动缺陷（Jawhar et al., 2012）。

反射异常，具体表现为尾悬挂测试中的后肢和前肢紧握，最早在5个月大的小鼠中发现（Richard et al., 2015）。

组学

在2至4个月的年龄段，5xFAD和野生型小鼠的海马中的差异表达基因数量激增 - 从2个月的42个转录本增加到4个月的1,300个以上（Bundy et al., 2018）。

基因分类 (Gene Ontology) 分析表明，在4个月的5xFAD中上调的基因与免疫激活相关。在雌性（766）中，发现的差异表达基因多于雄性（537）。在4个月的5xFAD中，相对于雄性，雌性发现略微增加了人类APP和PSEN1 mRNA的水平。

其它

锰增强磁共振成像（MEMRI）已被用于绘制5xFAD小鼠大脑区域活动图谱 (Tang et al., 2016; Nie et al., 2019). 。在转基因和野生型小鼠之间看到了年龄依赖性的区域特异性差异，转基因小鼠的海马区和杏仁核区的活动在1至5月龄（用于研究的最高龄）期间一直升高。

与野生型小鼠相比，5xFAD小鼠的体重降低 (Jawhar et al., 2012; Richard et al., 2015).

相关品系

1. 5xFAD (B6SJL)。这是最初的5xFAD品系，为B6SJL杂交背景。

https://www.alzforum.org/research-models/5xfad-c57bl6

2. AD-BXDs。这个品系集合被创建用于研究遗传背景对淀粉样相关表型的影响 (Neuner et al., 2019)。在C57BL/6近交背景下的5xFAD小鼠被交配到BXD参考集合——一系列由C57BL/6和DBA/2衍生的重组自交系 (Taylor et al., 1999) 中。有关小鼠的信息，请参见Missing Ingredient: New Mice Model Alzheimer’s Genetic Varibility 。

https://www.alzforum.org/research-models/ad-bxd

参考资料

Alzforum资料：www.alzforum.org/research-models/5xfad-c57bl6

Bundy JL, Vied C, Badger C, Nowakowski RS. Sex-biased hippocampal pathology in the 5XFAD mouse model of Alzheimer's disease: A multi-omic analysis.J Comp Neurol. 2018

Buskila Y, Crowe SE, Ellis-Davies GC. Synaptic deficits in layer 5 neurons precede overt structural decay in 5xFAD mice.Neuroscience. 2013;254:152-9.

Crowe SE, Ellis-Davies GC. Spine pruning in 5xFAD mice starts on basal dendrites of layer 5 pyramidal neurons.Brain Struct Funct. 2013

Giannoni P, Arango-Lievano M, Neves ID, Rousset MC, Baranger K, Rivera S, Jeanneteau F, Claeysen S, Marchi N. Cerebrovascular pathology during the progression of experimental Alzheimer's disease.Neurobiol Dis. 2016;88:107-17.

Goodwin LO, Splinter E, Davis TL, Urban R, He H, Braun RE, Chesler EJ, Kumar V, van Min M, Ndukum J, Philip VM, Reinholdt LG, Svenson K, White JK, Sasner M, Lutz C, Murray SA. Large-scale discovery of mouse transgenic integration sites reveals frequent structural variation and insertional mutagenesis.Genome Res. 2019 Mar;29(3):494-505.

Gu L, Wu D, Tang X, Qi X, Li X, Bai F, Chen X, Ren Q, Zhang Z. Myelin changes at the early stage of 5XFAD mice.Brain Res Bull. 2018 Mar;137:285-293.

Guzmán EA, Bouter Y, Richard BC, Lannfelt L, Ingelsson M, Paetau A, Verkkoniemi-Ahola A, Wirths O, Bayer TA. Abundance of Aβ₅-x like immunoreactivity in transgenic 5XFAD, APP/PS1KI and 3xTG mice, sporadic and familial Alzheimer's disease.Mol Neurodegener. 2014 Apr 2;9:13.

Jawhar S, Trawicka A, Jenneckens C, Bayer TA, Wirths O. Motor deficits, neuron loss, and reduced anxiety coinciding with axonal degeneration and intraneuronal Aβ aggregation in the 5XFAD mouse model of Alzheimer's disease.Neurobiol Aging. 2012 Jan;33(1):196.e29-40.

Neuner SM, Heuer SE, Huentelman MJ, O'Connell KM, Kaczorowski CC. Harnessing Genetic Complexity to Enhance Translatability of Alzheimer's Disease Mouse Models: A Path toward Precision Medicine.Neuron. 2019 Feb 6;101(3):399-411.e5. Epub 2018 Dec 27

Nie B, Wu D, Liang S, Liu H, Sun X, Li P, Huang Q, Zhang T, Feng T, Ye S, Zhang Z, Shan B. A stereotaxic MRI template set of mouse brain with fine sub-anatomical delineations: Application to MEMRI studies of 5XFAD mice.Magn Reson Imaging. 2019 Apr;57:83-94.

Richard BC, Kurdakova A, Baches S, Bayer TA, Weggen S, Wirths O. Gene Dosage Dependent Aggravation of the Neurological Phenotype in the 5XFAD Mouse Model of Alzheimer's Disease.J Alzheimers Dis. 2015;45(4):1223-36.

Savastano A, Klafki H, Haußmann U, Oberstein TJ, Muller P, Wirths O, Wiltfang J, Bayer TA. N-truncated Aβ2-X starting with position two in sporadic Alzheimer's disease cases and two Alzheimer mouse models.J Alzheimers Dis. 2015;49(1):101-10.

Tang X, Wu D, Gu LH, Nie BB, Qi XY, Wang YJ, Wu FF, Li XL, Bai F, Chen XC, Xu L, Ren QG, Zhang ZJ. Spatial learning and memory impairments are associated with increased neuronal activity in 5XFAD mouse as measured by manganese-enhanced magnetic resonance imaging.Oncotarget. 2016 Sep 6;7(36):57556-57570.

Taylor BA, Wnek C, Kotlus BS, Roemer N, MacTaggart T, Phillips SJ. Genotyping new BXD recombinant inbred mouse strains and comparison of BXD and consensus maps.Mamm Genome. 1999 Apr;10(4):335-48.

Wirths O, Walter S, Kraus I, Klafki HW, Stazi M, Oberstein TJ, Ghiso J, Wiltfang J, Bayer TA, Weggen S. N-truncated Aβ4-x peptides in sporadic Alzheimer's disease cases and transgenic Alzheimer mouse models.Alzheimers Res Ther. 2017 Oct 4;9(1):80.

Wu D, Tang X, Gu LH, Li XL, Qi XY, Bai F, Chen XC, Wang JZ, Ren QG, Zhang ZJ. LINGO-1 antibody ameliorates myelin impairment and spatial memory deficits in the early stage of 5XFAD mice.CNS Neurosci Ther. 2018 May;24(5):381-393.

编辑：郑小来、宋小饱