动物模型 | 孤独症动物模型
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阅读： 2023/1/9 15:24:30
孤独症谱系障碍（ASD），国内简称孤独症、自闭症等，是一种神经发育障碍性疾病，其核心症状为社交和（或）沟通障碍，狭隘兴趣与刻板行为，具有复杂的遗传和环境成因。世界大范围的流行病学调查中，ASD在人群中的发病率约为1%，男性是女性的2～3倍。孤独症长期以来一直是人们关注的焦点和难点问题，目前该病不仅仅是一个医学问题，而是一个急需全世界关注的社会问题。故而一种成功的自闭症模型是破解神经系统与孤独症关系的关键，这能够为我们探讨孤独症的发病机制和治疗方法提供更便捷的手段。
动物的选择
ASD研究的动物模型有鼠、斑马鱼、果蝇和灵长类动物等。
鼠模型的优点：拥有数量较多的各类遗传修饰ASD动物模型；价格便宜、孕期短、产仔量高；而对其行为观察及学习记忆的技术条件也较成熟。与人类的神经解剖学、生化、电生理和遗传相似，有利于生物学机制研究。
斑马鱼模型的优点：作为新兴模型，其具有繁殖快、交配行为受光周期控制、产卵量多、受精卵在体外受精、前期胚胎整体透明、便于使用药物和易于饲养等优势。
果蝇模型的优缺点：其繁殖周期短、多产、经济环保和基因较简单，但它与人类亲缘关系较远。具有高度的基因保守性，且基因组易于操控，可用于包括ASD在内的人类神经精神疾病的机制研究。
非人灵长类动物的优缺点：与人同源性最高，并在情绪、社交等方面与人类最为类似，生活在复杂的社会群体中，通过面部表情、肢体语言和声音进行社会交流；可模拟与ASD患者相似的行为缺陷；可采用眼动追踪技术评估其社交注意力缺陷；具有与人类相似的参与社会行为的关键脑区。但存在研究周期长、耗费较高和动物伦理等问题。
总之，鼠模型经济成本、时间成本、技术条件、同源性和行为学观察总体评估最优。可根据不同实验需要，选择最优的动物模型。
造模方法
一、生化诱导ASD动物模型
胎儿发育关键期（如胎儿期或围生期）暴露于环境致病因素，致孕期感染或炎症反应而导致ASD。
01
丙戊酸（VPA） 动物模型
造模方法1：选取孕期鼠，孕期第12.5d单次腹腔注射VPA 600 mg·kg-1可以诱发子鼠典型的ASD表现。然后运用条件恐惧装置和社交互动装置等测试子鼠，子鼠模型有更明显的焦虑行为，在社交互动区域花费的时间更少，并且在社交情绪学习方面存在异常。
造模方法2：选取斑马鱼的受精胚胎去卵膜后，分别在3～24h、～48h和～72h用 VPA 0. 625 mmol·L-1处理，发现斑马鱼5-HT神经元分化受损，使其产生ASD 样症状，并且在～48 h的处理效果最为明显，而在～72 h后则对5-HT的表达无影响。
02
丙酸（PPA）动物模型
造模方法1：选取雄性成鼠，连续3d将PPA 250mg·kg-1注射入雄性成鼠中鼠脑室内注射PPA可导致解剖和行为方面的异常，其脑室出现反应性角质化与活化的小胶质细胞，并通过行为学实验，发现PPA鼠存在学习记忆障碍，刻板重复行为及感觉运动异常，类似于人类ASD。
造模方法2：选取孕12～16d的胎鼠每日注射PPA 500mg·kg-1，与对照组比较，其寻巢反应能力减弱，提示在嗅觉诱导的社交认知中存在障碍，并且青春期的雄鼠相比于对照组有更多的探索行为，提示社交记忆的缺陷。
03
双酚基丙烷（BPA） 动物模型
造模方法：选取黑腹果蝇，给果蝇喂食BPA喂食0.5mmol·L-1食物，观察果蝇在自主运动方面的差异，发现其较对照组有更多的重复行为（如梳理行为），且有非正常的社交互动（与周围果蝇距离缩短）。
二、基因诱导ASD动物模型
目前热门的动物模型突变基因包括 Fmr1、Nlgn3、Shank3、Mecp2、Ube3a、Chd8、Foxp2、Kctd13 和 Cntnap2 等。
造模方法1：选取敲除Fmr1基因的鼠进行了认知、社交、学习能力和自主运动测试，发现Fmr1敲除鼠存在与人类ASD患者相似的行为学表现。
造模方法2：Nlgn突变鼠模型在感官行为和感觉加工方面存在缺陷，并且行为方面的缺陷与 ASD患者的特征有着惊人的一致性。有研究者选取敲除Nlgn3的鼠模型在脑的不同结构上存在差异: 在灰质结构，如海马，纹状体，丘脑较正常个体为小。
目前热点基因的还包括MECP2、UBE3A、CHD8、FOXP2和CNTNAP2等。最广泛用于ASD基因模型的是Ube3a母系缺失的鼠，它能展现ASD最重要的特质，包括认知和行为异常。Mecp2基因突变鼠模型、Chd8斑马鱼模型、Foxp2基因敲除鼠模型、Kctd13基因缺陷鼠及斑马鱼，均展现了与ASD临床症状表型的高水平一致性。CNTNAP2基因与FOXP2基因共同被报道与ASD患者言语障碍关系密切，除此之外，CNTNAP2缺陷患者还有严重的顽固性癫 ，智力发育障碍，有脑畸形等报道，而其模型鼠则有发声交流减少，重复和限制性行为，社会交往障碍，多动，癫痫等表现。
总结
动物模型对于研究ASD至关重要。生化诱导ASD动物模型，能够控制变量，探索不同的环境毒素（生化因素）在ASD发病中的作用。通过生化作用诱导动物模型，还可研究环境影响下神经发育特点和环境生化因素影响下的表观遗传机制。当动物模型在去除环境毒素（生化）的条件后出现症状的可逆性，为研究ASD的治疗提供了更多的方向。基因分子缺陷ASD动物模型，其优势在于目标明确，可通过诱导单一基因分子缺陷来研究ASD。由于ASD基因分子缺陷的临床资料较为零散，通过复制大量动物样本，能够提高可信度。通过动物模型，能将ASD基因型与不同表型关联性进行总结，以探究不同基因型的最佳干预疗效。
来源：中国循证儿科杂志
转自：“MDL科研助手”微信公众号
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