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D-半乳糖（D-Galactose；D-gal）是一种天然存在的六碳单糖（己糖），与葡萄糖同属于醛糖家族。它是哺乳动物乳汁中乳糖的重要组成部分，在自然界中广泛分布于奶制品、某些水果和蔬菜中。在正常生理浓度下，D-半乳糖是维持生命活动的必需营养素，是能量和重要生物大分子的来源。而过量的D-半乳糖通过诱导氧化应激和糖基化反应，成为加速衰老的诱导剂。D-半乳糖诱导的衰老模型原理
D-半乳糖诱导的衰老模型（Aging Models）是一种通过长期、大剂量给实验动物（如小鼠、大鼠）注射D-半乳糖，通过外源性D-半乳糖过量摄入，导致机体代谢紊乱，产生过量活性氧（ROS），引发氧化应激和慢性炎症，从而在短时间内模拟出类似自然衰老的生理、生化及行为学变化的实验方法。它是一种建立衰老模型的经典手段。
图1 衰老的特征[1]
1、氧化应激（Oxidative Stress）
过量D-半乳糖在体内被半乳糖氧化酶氧化，在此过程中会产生大量的活性氧（ROS），如超氧阴离子（O₂⁻）和过氧化氢（H₂O₂）。当ROS的产生超过机体抗氧化系统（如SOD、GSH-Px）的清除能力时，就会引发氧化应激。氧化应激会损伤细胞的脂质、蛋白质和DNA，特别是线粒体功能，导致细胞功能紊乱、衰老和凋亡。这与自然衰老的核心机制高度一致[2]。
2、晚期糖基化终末产物AGEs）的形成
高浓度D-半乳糖可与蛋白质、氨基酸的游离氨基发生非酶促糖基化反应，形成AGEs。GEs的积累会破坏蛋白质的正常功能，并通过与其受体（RAGE）结合，激活炎症通路，导致慢性低度炎症，这也是衰老的一个重要特征（“炎症衰老”）[3]。
图2 D-半乳糖在正常剂量和高剂量下的代谢[4]
D-半乳糖诱导的衰老模型建立方法
(1)实验动物
通常使用6–8周的啮齿类动物，而不是老年动物。这样可以观察其从“年轻”到“衰老”的变化过程。实验常用昆明鼠（KM），其对许多致衰老因素（如D-半乳糖）诱导的衰老模型反应良好，能够较快地表现出类似自然衰老的生理和生化指标变化。
(2)给药途径
最常用的是皮下注射（s.c.） 或者是腹腔注射i.p.）。
(3)给药剂量与周期
剂量：小鼠的常用剂量为200-300mg/kg/天。剂量过高可能导致急性毒性，过低则效果不明显。
周期：连续给药6-10周。通常认为连续给药6周以上可以成功建立衰老模型。
D-半乳糖诱导的衰老模型优点
造模成本低、周期短：仅需6周以上即可模拟出衰老表型，而自然衰老模型需要饲养18-24个月以上，成本极高。
造模操作简单、易重复：给药方案标准化，结果稳定。
模型表型典型：能较好地模拟学习记忆衰退、氧化应激和炎症增加等核心衰老特征。
模型应用广泛：常用于筛选具有抗衰老、抗氧化、增强记忆力功能的药物或保健品。
文献实验验证
文献一：
1、实验方法
实验动物：雄性昆明鼠
动物饲养：在恒温(25℃)下，12h光/12h暗周期
给药方式：皮下注射
药物剂量：500 mg/kg/天
给药时间：连续8周，每天一次[5]
2、实验结果
图3 饮食中添加三种油可改善D-半乳糖诱导的小鼠的认知行为
图4 饮食中添加三种油可修复D-半乳糖诱导的小鼠海马区损伤
图5 饮食中添加三种油可抑制D-半乳糖诱导的小鼠的氧化应激和神经炎症，并调节神经递质
文献二：
1、实验方法
实验动物：雄性昆明鼠
动物饲养：相对恒定的环境(温度25±1℃，湿度60%±5%)中交替光照和黑暗循环12h
给药方式：腹腔注射
药物剂量：300 mg/kg/天
给药时间：连续42天[6]
2、实验结果
图6 GAS对D-半乳糖小鼠记忆和认知功能的保护作用
图7 GAS对D-半乳糖小鼠脑形态结构的保护作用(A：H&E，B：Nissl)
图8 小鼠(×200)海马β-半乳糖苷酶染色结果
参考文献
[1]López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. Hallmarks of aging: An expanding universe. Cell. 2023 Jan 19;186(2):243-278. doi: 10.1016/j.cell.2022.11.001. Epub 2023 Jan 3.
[2]Liang X, Yan Z, Ma W, Qian Y, Zou X, Cui Y, Liu J, Meng Y. Peroxiredoxin 4 protects against ovarian ageing by ameliorating D-galactose-induced oxidative damage in mice. Cell Death Dis. 2020 Dec 11;11(12):1053. doi: 10.1038/s41419-020-03253-8.
[3]Zhang W, Ray C, Poojary MM, Jansson T, Olsen K, Lund MN. Inhibition of Maillard Reactions by Replacing Galactose with Galacto-Oligosaccharides in Casein Model Systems. J Agric Food Chem. 2019 Jan 23;67(3):875-886. doi: 10.1021/acs.jafc.8b05565. Epub 2019 Jan 8.
[4]Azman KF, Safdar A, Zakaria R. D-galactose-induced liver aging model: Its underlying mechanisms and potential therapeutic interventions. Exp Gerontol. 2021 Jul 15;150:111372. doi: 10.1016/j.exger.2021.111372. Epub 2021 Apr 24.
[5]Kang T, Zheng J, Jiang C, Jin L, Li C, Chen B, Shen Y. Amelioration of walnut, peony seed and camellia seed oils against D-galactose-induced cognitive impairment in mice by regulating gut microbiota. Food Funct. 2024 Jul 1;15(13):7063-7080. doi: 10.1039/d4fo01409j.
[6]Li J, Yuan R, Zheng S, Wang Y, Miao J. Exploring the impact of Gastrodin on brain aging in mice: Unraveling mechanisms through network pharmacology. Biochem Biophys Res Commun. 2025 Jun 1;764:151814. doi: 10.1016/j.bbrc.2025.151814. Epub 2025 Apr 15.
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