自閉癥譜系障礙ASD及其動(dòng)物行為學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)的介紹

“如果自閉癥能吃藥治好，那該多好呀。”這是全世界自閉癥家長(zhǎng)的心愿。
自閉癥患者往往生活在自己的世界里，不愿與別人交流，在這種異常復(fù)雜的精神疾病被發(fā)現(xiàn)至今的80多年間，科學(xué)家們從未放棄努力尋找根治它的良方。每年自閉癥的新生患病人數(shù)都在逐漸攀升，龐大的患病數(shù)量以及無(wú)法醫(yī)治的現(xiàn)狀，讓自閉癥成為了科學(xué)研究中最被關(guān)注的兒童發(fā)育性疾病。

什么是自閉癥
自閉癥譜系障礙（Autistic Spectrum Disorders, ASD），也稱孤獨(dú)癥譜系障礙，是一種由大腦發(fā)育差異引起的廣泛性發(fā)展障礙，其病征包括異常的語(yǔ)言能力和交往能力、狹窄的興趣以及固執(zhí)的行為模式^[1]。ASD包括了之前的經(jīng)典自閉癥、阿斯伯格綜合征和兒童瓦解性精神障礙等，人們常說(shuō)的自閉癥指ASD即廣泛意義上的自閉癥。ASD目前的全球發(fā)病率約為0.6%-1%，目前ASD治療以對(duì)癥治療為主，主要針對(duì)干擾日常功能和生活質(zhì)量的癥狀，由于ASD對(duì)每個(gè)人的影響不同，每個(gè)患者都由不同的治療需求，治療方案通常涉及多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域。

在自閉癥研究中，檢測(cè)自閉癥譜系障礙小鼠表型時(shí)，其行為學(xué)特征是最為重要的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。DSMV中確定自閉癥患者的幾個(gè)核心特征包括：社交障礙、重復(fù)刻板行為、認(rèn)知障礙和溝通障礙等^[1]。因此，我們可以在嚙齒動(dòng)物中建立相應(yīng)的行為學(xué)檢測(cè)手段，進(jìn)而評(píng)估模型構(gòu)建成功是否。

ASD研究有哪些動(dòng)物行為學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)？
社交障礙的評(píng)估：三箱社交實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理：與人類自閉癥的行為癥狀類似，自閉癥動(dòng)物模型表現(xiàn)為各種社交互動(dòng)或聯(lián)系減少。可通過(guò)使用三箱社交實(shí)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)嚙齒類動(dòng)物的社交行為障礙^[2]。社交偏好行為被定義為，與在探索陌生物體相比，動(dòng)物探索陌生小鼠（同種類同性別）花費(fèi)的時(shí)間更多。

評(píng)價(jià)指標(biāo)：通過(guò)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)鼠分別在陌生鼠和另一側(cè)非社交對(duì)象所花費(fèi)的時(shí)間，正常的被測(cè)鼠應(yīng)該更喜歡花時(shí)間與陌生鼠接觸，而自閉癥模型動(dòng)物則在陌生鼠附近花費(fèi)的時(shí)間較少。另外，我們還可以利用三箱裝置進(jìn)行社會(huì)偏好任務(wù)測(cè)試，即在三箱兩側(cè)分別放置熟悉和陌生的動(dòng)物，由于嚙齒類動(dòng)物更愿意尋求新奇，因此可檢測(cè)其探索陌生動(dòng)物的時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)其社會(huì)偏好程度。
 

三箱社交實(shí)驗(yàn)

認(rèn)知障礙的評(píng)估：Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理：認(rèn)知僵化通常與自閉癥患者的重復(fù)樣行為伴隨發(fā)生�？赏ㄟ^(guò)Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)評(píng)估認(rèn)知功能^[3]。

評(píng)價(jià)指標(biāo)：嚙齒類動(dòng)物學(xué)會(huì)在水下找到隱藏平臺(tái)的能力反映了其依賴海馬的空間記憶和學(xué)習(xí)水平。通過(guò)檢測(cè)動(dòng)物找到平臺(tái)所花費(fèi)的時(shí)間和游泳軌跡的復(fù)雜程度，可用于評(píng)估自閉癥動(dòng)物模型的記憶缺陷及認(rèn)知障礙。其他可用于評(píng)估認(rèn)知功能的測(cè)試包括Y迷宮實(shí)驗(yàn)、新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)等。
 

水迷宮、Y迷宮和新物體識(shí)別實(shí)驗(yàn)

重復(fù)刻板樣行為的評(píng)估：理毛實(shí)驗(yàn)和埋珠實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理：自閉癥患者的另一大診斷標(biāo)準(zhǔn)為出現(xiàn)重復(fù)刻板樣行為。自閉癥小鼠經(jīng)常表現(xiàn)出自發(fā)的重復(fù)行為，如自發(fā)旋轉(zhuǎn)、理毛、跳躍等。其中，重復(fù)的理毛行為可能造成皮膚、毛發(fā)等病理性損傷。常見(jiàn)行為學(xué)測(cè)試包括理毛實(shí)驗(yàn)和埋珠實(shí)驗(yàn)^[4]。在埋珠實(shí)驗(yàn)中，在籠具里面鋪上墊料，固定間距將玻璃珠放置在墊料上，如果玻璃珠超過(guò)三分之二的部分被墊料覆蓋，則認(rèn)為該玻璃珠被小鼠掩埋。

評(píng)價(jià)指標(biāo)：通過(guò)記錄理毛實(shí)驗(yàn)中動(dòng)物發(fā)生理毛行為的持續(xù)時(shí)間以及埋珠實(shí)驗(yàn)中動(dòng)物在一定時(shí)間內(nèi)掩埋的玻璃珠數(shù)量，可以評(píng)估動(dòng)物的刻板樣行為。
 

埋珠實(shí)驗(yàn)^[5]

通訊障礙的評(píng)估：泌尿信息素和超聲波發(fā)聲

實(shí)驗(yàn)原理：溝通障礙是自閉癥的另一個(gè)標(biāo)志^[1]。在嚙齒類動(dòng)物中，嗅覺(jué)線索是最重要的，超聲波和聲波范圍內(nèi)的發(fā)聲、視覺(jué)線索、味覺(jué)和觸覺(jué)方式也可能有助于信息交流和社會(huì)聯(lián)系^[6]。通常使用通訊檢測(cè)任務(wù)如泌尿信息素和超聲波發(fā)聲來(lái)評(píng)估小鼠發(fā)出的嗅覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)線索并進(jìn)行評(píng)分。

評(píng)價(jià)指標(biāo)：通過(guò)計(jì)算小鼠對(duì)其他小鼠留下尿信息素標(biāo)記氣味的數(shù)量以及接近嗅覺(jué)線索的持續(xù)時(shí)間，對(duì)動(dòng)物的嗅覺(jué)交流能力進(jìn)行評(píng)分。而在自閉癥模型動(dòng)物中，可檢測(cè)到其超聲波發(fā)聲的顯著異常。

焦慮樣行為的評(píng)估：高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)和曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)原理：大多數(shù)自閉癥患者也表現(xiàn)出明顯的焦慮，常用于檢測(cè)焦慮水平的測(cè)試包括高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)^[7]及曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)^[8]等。

評(píng)價(jià)指標(biāo)：對(duì)于高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)，動(dòng)物進(jìn)入開(kāi)放臂的潛伏期較長(zhǎng)、進(jìn)入開(kāi)放臂的時(shí)間較短等表現(xiàn)可被認(rèn)為是焦慮樣行為；曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)是一種常用的用于評(píng)估動(dòng)物焦慮和運(yùn)動(dòng)水平的測(cè)試，動(dòng)物被放置在一個(gè)頂部開(kāi)放的箱子中，通過(guò)檢測(cè)其位于曠場(chǎng)中心區(qū)域所花費(fèi)的時(shí)間、總運(yùn)動(dòng)距離等來(lái)評(píng)估動(dòng)物的焦慮水平。
 

高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)和曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)
 

為神經(jīng)藥物研發(fā)提速

賽業(yè)生物開(kāi)發(fā)了針對(duì)自閉癥的小鼠，也可根據(jù)研發(fā)需求來(lái)定制或合作開(kāi)發(fā)其他基因編輯小鼠模型，包括基因敲除、基因敲入、點(diǎn)突變、人源化小鼠模型及大小鼠手術(shù)疾病模型等；同時(shí)，自建大小鼠神經(jīng)行為學(xué)平臺(tái)中的水迷宮、Y迷宮、曠場(chǎng)、新物體識(shí)別等也能為自閉癥的臨床前研究提供有效支持。當(dāng)前，不僅僅是亨廷頓癥，包括阿爾茨海默癥、漸凍癥等神經(jīng)退行性疾病的療法開(kāi)發(fā)都依舊乏善可陳。對(duì)此，賽業(yè)生物搭建了以神經(jīng)退行性疾病為特色的神經(jīng)疾病CRO服務(wù)平臺(tái)，可以為科研人員提供神經(jīng)疾病模型構(gòu)建、行為學(xué)分析、藥效評(píng)價(jià)分析等全流程服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：
1. American Psychiatric Association . Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM-IV) 4th. Washington, DC: American Psychiatric Association; 1994.

2. Crawley J.N. Designing mouse behavioral tasks relevant to autistic-like behaviors. Ment. Retard. Dev. Disabil. Res. Rev. 2004;10:248–258. doi: 10.1002/mrdd.20039.

3. Hill MN, Hellemans KG, Verma P, Gorzalka BB, Weinberg J. Neurobiology of chronic mild stress: parallels to major depression. Neurosci Biobehav Rev. 2012;36(9):2085-2117. doi:10.1016/j.neubiorev.2012.07.001. 

4. Angoa-Perez M., Kane M.J., Briggs D.I., Francescutti D.M., Kuhn D.M. Marble burying and nestlet shredding as tests of repetitive, compulsive-like behaviors in mice. J. Vis. Exp. 2013:50978. doi: 10.3791/50978.

5. Angoa-Pérez M, Kane MJ, Briggs DI, Francescutti DM, Kuhn DM. Marble burying and nestlet shredding as tests of repetitive, compulsive-like behaviors in mice. J Vis Exp. 2013;(82):50978. Published 2013 Dec 24. doi:10.3791/50978.

6. Hofer MA, Shair HN. Ultrasonic vocalization, laryngeal braking, and thermogenesis in rat pups: a reappraisal. Behav. Neurosci. 1993;107:354–362.

7. Lezak K.R., Missig G., Carlezon W.A., Jr. Behavioral methods to study anxiety in rodents. Dialog. Clin. Neurosci. 2017;19:181–191.

8. Seibenhener M.L., Wooten M.C. Use of the open field maze to measure locomotor and anxiety-like behavior in mice. J. Vis. Exp. 2015;96:e52434. doi: 10.3791/52434.