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自闭症谱系障碍(Autism spectrum disorder,ASD),作为广泛性发育障碍的代表性疾病,受到了全世界的广泛关注。近二十年来,ASD的发病率不断増加,美国最新研究调查显示:每54个儿童就有一个患有ASD。ASD多发病于婴幼儿期,男女患病率大约为5:1,其核心症状为言语发育障碍、人际交往障碍、兴趣狭窄和行为方式刻板,并伴有不同程度的神经和精神发育迟滞。遗憾的是,目前除了早期的行为干预,没有任何有效治疗的方法和药物,关于ASD的发病机制仍然没能被完全的阐述清楚。ASD的发病有很大的异质性,部分患儿在出生后的前18个月内有发育迟缓的迹象,然而25%-40%的ASD患儿最初表现为正常的发育,直到18-24个月时才出现早期ASD的发育障碍。ASD的早发与退行性行为表现可能与大脑神经元树突发育障碍有关。人体大脑皮质是感觉分析的最高级中枢,不同的大脑区域功能定位不同。颞叶区主要对听觉、视觉、语言处理、心理活动等信号进行整合处理,对于ASD患儿的语言交流与人际交往等方面意义重大。海马体主要负责认知、学习、记忆、情绪、定向功能的调节,海马齿状回区主要与学习和空间记忆能力有关,这对于ASD患儿的空间识别、学习记忆等方面影响深远。连环蛋白δ2(Catenin delta 2,CTNND2)位于人5号染色体短臂上,位于小鼠的15号染色体上,其编码的蛋白为δ-catenin,几乎完全在神经元中表达。δ-catenin的表达从胚胎第10天开始并在出生后第7天达到峰值。在成熟神经元中,δ-catenin定位于树突和树突棘,主要在大脑皮质,海马,嗅球中表达,在丘脑和小脑表达较少。研究者对13名ASD进行外显子组序列分析显示,CTNND2与ASD密切相关,其功能缺失可能是限制树状突起形态形成和维持的主要因素。另外,也有研究表明δ-catenin与N-cadherin以及含有PDZ结构域的蛋白相互作用是调节神经元突触和树突棘发育和成熟的关键因素。但是,目前尚无文献报道CTNND2缺失小鼠的生长发育特点以及随着年龄增长其大脑神经元树突变化情况。第一部分观察CTNND2缺失小鼠生长发育规律及行为学改变目的:观察CTNND2缺失小鼠早期生理发育和神经系统发育情况以及行为学变化。方法:1.采用逆转录-聚合酶链反应(Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction,RT-PCR)确认小鼠基因型。2.分组:将出生后(Postnatal,PN)0天(d)的小鼠分为CTNND2-/-组和CTNND2+/+组。3.检测指标:(1)生理发育指标:小鼠的体重、身长、尾长变化情况;睁眼、牙齿萌出、腹部毛发长出、全身绒毛长出、全身黑毛长出、耳廓分离、张耳、睾丸下降阳性天数。(2)神经系统发育指标:转体、平面翻正、负趋地性、断崖回避、空中翻正、爬行、抓杆、听觉惊愕反射、视觉定位、夹尾反射阳性天数,以及归巢时间,PN15 d、PN30 d足展开距离。(3)行为学检测:三箱社交偏好实验、旷场实验、青年玩耍、Morris水迷宫实验。结果:1.在生理发育方面,与CTNND2+/+组相比,CTNND2-/-组小鼠在体重、身长、尾长等体格生长都较迟缓(P<0.05),其余生理发育指标无明显差异(P>0.05)。2.在神经系统发育方面,与CTNND2+/+组相比,CTNND2-/-组小鼠转体、平面翻正、听觉惊愕反射的阳性天数均明显延迟(P<0.05);归巢所耗时间也明显增长(P<0.05);PN15d、PN30d足展开距离明显缩短(P<0.01);其余神经系统发育指标无明显差异(P>0.05)。3.行为检测结果:(1)在三箱社交偏好实验(Three chamber sociability test)中,与CTNND2+/+组相比,第一阶段CTNND2-/-组小鼠在箱体1停留的时间更短(P<0.05),在箱体2停留的时间更长(P<0.01);第二阶段CTNND2-/-组在箱体1停留的时间更长(P<0.05),且与陌生鼠1(stranger1)嗅触时间更长(P<0.05),与陌生鼠2(stranger2)嗅触时间更短(P<0.001)。(2)在旷场实验中(Open field test),与CTNND2+/+组相比,CTNND2-/-组跨格总数明显减少(P<0.001),中央跨格数也明显降低(P<0.001),并且直立总数也明显减少(P<0.001),但跳跃数明显增多(P<0.01),大小便次数无明显差异(P>0.05)。(3)青年玩耍实验(Juvenil play)中,与CTNND2+/+组相比,CTNND2-/-组社交互动时间明显降低(P<0.001),自我捋毛时间明显延长(P<0.001),挖掘时间无明显差异(P>0.05)。(4)Morris水迷宫实验(Morris water maze test)中,定位航行阶段,与CTNND2+/+组相比,CTNND2-/-组在第2-3d逃逸潜伏期明显延长(P<0.05),并且整个定位航行阶段,CTNND2-/-组的游泳速度都明显较慢(P<0.05);空间探索阶段,与CTNND2+/+组相比,CTNND2-/-组表现出游泳速度减慢(P<0.05),通过平台次数减少(P<0.01),停留在平台所在象限时间缩短(P<0.001)。结论:CTNND2缺失小鼠在生理发育中表现出体格生长迟缓,在神经系统发育中存在神经反射功能障碍、后肢肌张力下降以及部分感觉功能障碍,行为学检测显示其社交偏好障碍、探索能力下降、刻板行为增多以及空间学习记忆能力下降,提示CTNND2缺失小鼠体格生长迟缓,神经系统发育延后且会出现ASD样的行为障碍。第二部分检测CTNND2缺失小鼠神经元树突的变化目的:初步探索CTNND2缺失小鼠发生ASD样行为是否由神经元树突的异常引起。方法:1.将小鼠分为CTNND2-/-组和CTNND2+/+组两组,并分别在PN7d、PN21 d、PN42 d、PN70 d取脑组织。2.高尔基染色法(golgi staining)检测上述时间点小鼠大脑颞叶区和海马齿状回区锥体神经元树突的长度以及一级、二级树突分枝数目情况。结果:1.在小鼠大脑颞叶区,与CTNND2+/+组相比,CTNND2-/-组于PN7d树突分枝的平均数无明显差异(P>0.05),但树突长度明显增加(P<0.001);PN21 d、PN42 d树突分枝的平均数均明显增加(P<0.05),且树突长度明显缩短(P<0.05);PN70 d树突分枝的平均数无明显差异(P>0.05),但树突长度缩短(P<0.05)。2.在小鼠大脑海马齿状回区,与CTNND2+/+组相比,CTNND2-/-组于PN7 d、PN70 d树突的长度和分枝平均数均无明显差异(P>0.05);PN21 d、PN42 d树突的长度和分枝平均数均明显降低(P<0.001)。结论:CTNND2缺失小鼠发生ASD样行为可能与小鼠大脑颞叶区和海马齿状回区神经元树突长度和分枝数目异常相关。