孤獨(dú)癥譜系障礙(Autism Spectrum Disorders:ASDs)是一類廣泛性發(fā)育障礙,其核心癥狀主要表現(xiàn)為社會交往障礙、局限的興趣與重復(fù)刻板行為(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders-Ⅴ,DSM-Ⅴ)。目前,孤獨(dú)癥譜系障礙的發(fā)病率呈上升趨勢,根據(jù)歐美國家的相關(guān)研究顯示,1987年孤獨(dú)癥的患病率為0.58‰,到2014年,孤獨(dú)癥譜系障礙的患病率達(dá)到14.7‰,相當(dāng)于68位兒童中即有1例孤獨(dú)癥患者(Makushkin,Makarov,Pashkovskiy,2019)。根據(jù)世界衛(wèi)生組織估計,中國的孤獨(dú)癥患者可能已達(dá)到數(shù)百萬。由于大部分孤獨(dú)癥患者自身缺乏生活自理的能力,需要家人和社會的照料,這給家庭和社會造成了很大的負(fù)擔(dān)。世界各國也越來越關(guān)注孤獨(dú)癥患兒,對孤獨(dú)癥的研究也越來越受到重視。到目前為止,孤獨(dú)癥的發(fā)病原因尚不明確,大多數(shù)研究者認(rèn)為孤獨(dú)癥是由遺傳和環(huán)境共同或交互作用導(dǎo)致的。來自同卵雙生子和異卵雙生子的研究發(fā)現(xiàn),孤獨(dú)癥同卵雙生子的同病率為60%,異卵雙生子的同病率為5%,這些研究表明遺傳因素在孤獨(dú)癥的發(fā)病中具有重要的作用(Masi,DeMayo,Glozier,Guastella,2017)。另一方面,在一項包含192對雙胞胎的研究中就發(fā)現(xiàn),遺傳因素在孤獨(dú)癥的發(fā)病中具有37%的解釋率,而環(huán)境因素達(dá)到55%(Hallmayer et al.,2011),這表明了環(huán)境因素在孤獨(dú)癥的發(fā)病過程中也可能起著至關(guān)重要的作用。在環(huán)境因素方面,有研究發(fā)現(xiàn)腦器質(zhì)性病變(如前額葉受損)、神經(jīng)生化因素(如環(huán)境毒物汞、鉛、砷)、孕產(chǎn)期病變(如妊娠期糖尿病)、感染(如孕期感染丙戊酸)及免疫(孕期感染病毒引起母體免疫反應(yīng))等多方面因素與孤獨(dú)癥的發(fā)病有關(guān)(Sandin et al.,2014)。由于孤獨(dú)癥的確切病因不清楚,因此對孤獨(dú)癥患者的治療缺乏有效的“特異性”藥物治療。目前對孤獨(dú)癥的干預(yù)主要是通過日常的訓(xùn)練和行為干預(yù)來改善患者的一些社會適應(yīng)能力和一定的自理能力。因此,盡快探明孤獨(dú)癥的病理機(jī)制,對于孤獨(dú)癥的預(yù)防、診斷和治療都顯得尤為迫切和重要。2013年,《精神疾病診斷與統(tǒng)計手冊》第五版(DSM-Ⅴ)將DSM-Ⅳ描述的孤獨(dú)癥患者的三大特征改為兩大特征:社會交往障礙;局限的興趣和重復(fù)刻板行為(American Psychiatric Association,2013)。正常的社交行為對于個體的社會和環(huán)境適應(yīng)具有重要作用,而孤獨(dú)癥患者由于其社交障礙導(dǎo)致很難融入群體,無法進(jìn)行社會適應(yīng)。雖然研究者對孤獨(dú)癥患者的社交缺陷行為進(jìn)行了一些行為學(xué)方面描述性的研究,但是對于孤獨(dú)癥患者所表現(xiàn)的社交缺陷背后的機(jī)制仍然知之甚少,需要進(jìn)一步的研究。重復(fù)刻板行為包括“專注于一個或多個刻板和受限的興趣模式,無論是在強(qiáng)度上還是在焦點(diǎn)上都是異常的”。這通常表現(xiàn)為“物體固化”行為增強(qiáng)和“過度依戀喜愛的物體”。這種“物體固化”行為可能會干擾社會、情感和記憶功能,使孤獨(dú)癥各癥狀之間的關(guān)系復(fù)雜化。然而,導(dǎo)致孤獨(dú)癥這種“物體固化”行為增強(qiáng)的病理學(xué)機(jī)制仍然不清楚,需要進(jìn)一步的探究。雖然以孤獨(dú)者患者為研究對象是最直接的方法,但是由于直接以人為被試進(jìn)行研究存在技術(shù)限制及道德倫理等方面的問題,利用動物模型進(jìn)行前臨床研究來探究孤獨(dú)癥的病理機(jī)制就顯現(xiàn)了一些優(yōu)勢。由此可見,構(gòu)建一個能夠很好模擬孤獨(dú)癥的動物模型,在此基礎(chǔ)上深入探究孤獨(dú)癥的病理學(xué)機(jī)制,是找到預(yù)防和治療孤獨(dú)癥行之有效的方法。因此,本研究首先采用孕鼠暴露丙戊酸這種非遺傳手段構(gòu)建孤獨(dú)癥動物模型;然后,在驗證其模擬孤獨(dú)癥的兩個核心癥狀——社交缺陷和重復(fù)刻板行為(即“物體固化”行為)有效的基礎(chǔ)上,從5-羥色胺發(fā)育異常的角度,探究了孤獨(dú)癥樣大鼠5-HT受體表達(dá)異常的腦基礎(chǔ),最后采用操縱與干預(yù)方式探究了5-HT_(1A)受體對孤獨(dú)癥樣大鼠兩個核心癥狀的具體作用機(jī)制。給孕期大鼠暴露于丙戊酸(Valproate acid,VPA),其后代會表現(xiàn)出與孤獨(dú)癥患者類似的社交缺陷(T.SchneiderR.Przew?ocki,2005),但是,該方法是否能夠模擬孤獨(dú)癥的另一個核心癥狀——重復(fù)刻板行為方面仍然需要進(jìn)一步的研究。對于人類孤獨(dú)癥患者的研究發(fā)現(xiàn),孤獨(dú)癥一般起病于3歲以前,并且會持續(xù)一生,而且伴隨著時間的推進(jìn),孤獨(dú)癥患者的癥狀會越來越嚴(yán)重(Varghese et al.,2017)。利用孕期暴露丙戊酸構(gòu)建的動物模型是否也會隨著年齡的增加,癥狀越來越嚴(yán)重呢?針對這兩個問題,研究一采用Schneider在孕鼠妊娠期第12.5天暴露丙戊酸誘導(dǎo)其子代產(chǎn)生孤獨(dú)癥樣行為的方法構(gòu)建孤獨(dú)癥模型。具體而言,研究一試圖解決:(1)孕期暴露丙戊酸,在模擬孤獨(dú)癥的兩個核心癥狀——社交缺陷和“物體固化”行為增強(qiáng)上是否是有效的;(2)利用丙戊酸產(chǎn)生的孤獨(dú)癥樣大鼠在兒童期和青春期兩個年齡階段的癥狀是否隨年齡增長發(fā)生變化。早在1961年,Schain和Freedman就發(fā)現(xiàn)孤獨(dú)癥患者5-羥色胺(5-hydroxy tryptamine,5-HT)系統(tǒng)功能異常(SchainFreedman,1961)。臨床發(fā)現(xiàn)大約三分之一的孤獨(dú)癥兒童外周血小板中5-羥色胺濃度很高(Nickl-JockschatMichel,2011)。因此,5-羥色胺系統(tǒng)異�？赡苁且鸸陋�(dú)癥發(fā)病的一個原因。5-HT是一種重要的神經(jīng)遞質(zhì),可以調(diào)控動物的許多生理過程(比如,繁殖、情緒、攻擊、痛覺、食欲血管收縮、激素釋放等)。通過對這些生理功能的調(diào)節(jié),進(jìn)而對行為進(jìn)行調(diào)節(jié)。5-羥色胺能系統(tǒng)幾乎支配著大腦的所有區(qū)域。腦內(nèi)5-HT的生物合成是以色氨酸(Tryptophan,TP)為前體。TP經(jīng)色氨酸羥化酶(tryptophan hydroxylase,TPH)作用下生成5-羥色氨酸(5-hydroxy trytophan,5-HTP),在5-THP脫羧酶(5-HTP decarboxylase,5-HTPDC)的作用下脫羧基而生成5-HT。胞漿中合成的5-HT被攝取(與5-HT結(jié)合蛋白結(jié)合)并存儲于5-HT神經(jīng)能終末的囊泡中。釋放入突觸間隙的5-HT與受體結(jié)合,進(jìn)而發(fā)揮作用。中樞5-HT能神經(jīng)元廣泛分布在包括前額葉皮質(zhì)在內(nèi)的前腦,5-HT受體在大腦皮質(zhì)、邊緣系統(tǒng)和海馬等區(qū)域廣泛分布,參與大腦的多種認(rèn)知功能。很多研究者認(rèn)為5-HT受體功能可能與孤獨(dú)癥的發(fā)生有某種關(guān)聯(lián)(N.Khatri,K.L.Simpson,R.C.S.Lin,I.A.Paul,2014)。5-HT受體在腦內(nèi)共有14種亞型,孤獨(dú)癥患者腦內(nèi)每一種受體亞型的表達(dá)是否異常仍然不清楚,需要進(jìn)一步的研究。其中,5-HT_(1A)受體在腦內(nèi)分布廣泛,主要分布在腦干、額葉皮層、邊緣系統(tǒng),具有為大腦提供營養(yǎng)的作用(Burnet,Eastwood,Lacey,Harrison,1995)。5-HT_(2A)受體主要分布在許多前腦區(qū)域,特別是皮質(zhì)區(qū)域、尾狀核、伏隔核、海馬,對于大腦突觸連接可能起著重要的作用(Duman,Heninger,Nestler,1997)。5-HT_(2B)受體主要分布在小腦、側(cè)中隔、下丘腦和杏仁核,可能具有調(diào)節(jié)5-HT促有絲分裂的作用,在社交行為中可能具有抗焦慮的作用(Bonhaus et al.,1995;Kursar,Nelson,Wainscott,Baez,1994;Loric,Launay,Colas,Maroteaux,1992)。5-HT_(2C)受體主要分布在脈絡(luò)叢、皮質(zhì)(嗅核、梨形核和扣帶回)、邊緣系統(tǒng)(伏隔核、海馬、杏仁核)和基底節(jié)(尾狀核、黑質(zhì))區(qū)域,激活該受體可引起包括運(yùn)動不足、吞咽異常、焦慮和體溫過高在內(nèi)的行為反應(yīng)(Koek,Jackson,Colpaert,1992)。內(nèi)側(cè)前額葉是與社會認(rèn)知相關(guān)的大腦區(qū)域,被認(rèn)為是孤獨(dú)癥患者的主要大腦功能異常區(qū)域之一(E.CourchesnePierce,2005;Krueger,Barbey,Grafman,2009),主要是由5-HT軸突支配,富含各種5-HT受體亞型,尤其是5-HT_(1A)受體和5-HT_(2A)受體(Arango,Underwood,Mann,2002;AzmitiaSegal,1978)。杏仁核涉及情緒和恐懼的調(diào)節(jié)、學(xué)習(xí)和記憶,以高度加工的形式接收大量的感覺輸入(LeDoux,2003),并可對體感、視覺、聽覺和所有類型的內(nèi)臟輸入做出反應(yīng)。杏仁核興奮性/抑制性平衡的破壞最近被認(rèn)為是孤獨(dú)癥的一個原因(Marín,2012)。海馬在學(xué)習(xí)和記憶功能中起著重要的作用,而社交行為和重復(fù)刻板行為也涉及到對于物體和社會性同伴的識別和記憶。由于目前尚不清楚孤獨(dú)者患者腦內(nèi)5-HT受體的表達(dá)是否出現(xiàn)異常,5-HT受體的表達(dá)異常與孤獨(dú)癥的癥狀是否有關(guān),以及究竟哪些腦區(qū)的5-HT受體表達(dá)出現(xiàn)異常,因此在研究二中,選取了5-HT_(1A)、5-HT_(2A)、5-HT_(2B)、5-HT_(2C)表達(dá)相對豐富的內(nèi)側(cè)前額葉、海馬、杏仁核進(jìn)行了探究。具體而言,在研究一有效構(gòu)建孤獨(dú)癥樣大鼠動物模型的基礎(chǔ)上,研究二中試圖解決:孤獨(dú)癥樣大鼠兒童期內(nèi)側(cè)前額葉、海馬、杏仁核內(nèi)5-HT_(1A)、5-HT_(2A)、5-HT_(2B)、5-HT_(2C)受體的表達(dá)是否異常。最后,結(jié)合研究二的結(jié)果,研究三從操縱與干預(yù)的角度出發(fā),進(jìn)一步探究激活或拮抗5-HT_(1A)受體對孤獨(dú)癥樣大鼠兩個核心癥狀——社交缺陷和“物體固化”行為的影響。在研究一中(實(shí)驗一),采用Schneider在孕鼠妊娠期第12.5天暴露丙戊酸誘導(dǎo)其子代產(chǎn)生孤獨(dú)癥樣行為的方法構(gòu)建孤獨(dú)癥模型。本研究首先探究了孕期暴露丙戊酸在模擬孤獨(dú)癥兩大核心癥狀——社交缺陷和重復(fù)刻板行為(即“物體固化”行為)方面的有效性問題。以被試大鼠是否暴露于丙戊酸為自變量,以被試大鼠在經(jīng)典的社會性探索測試中兩個測試階段中探索同伴的時間為因變量,探究暴露于丙戊酸分娩的子代大鼠是否表現(xiàn)出社交缺陷;以被試大鼠在物體和同伴競爭性測試中探索物體的比率為因變量,探究暴露于丙戊酸分娩的子代大鼠是否表現(xiàn)出“物體固化”增強(qiáng)現(xiàn)象。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在妊娠期第12.5天給SD孕鼠單次腹腔注射600 mg/kg VPA,其分娩的后代具有與孤獨(dú)癥患者身上觀察到的行為模式相似。具體而言(1)不論在單獨(dú)檢測社交行為的社會性探索測試中,還是在由物體刺激存在的物體和同伴競爭性范式中,與對照組相比,VPA處理的大鼠在兒童期和青春期探索同伴的時間都顯著降低,即表現(xiàn)出明顯的社交缺陷;(2)在物體和同伴競爭性范式中,與對照組相比,VPA處理的大鼠在兒童期和青春期探索物體的時間都顯著增強(qiáng),即表現(xiàn)出明顯的“物體固化”行為。這些實(shí)驗結(jié)果表明了利用VPA進(jìn)行塑造孤獨(dú)癥大鼠動物模型在模擬孤獨(dú)癥患者的兩個核心癥狀——社交缺陷和重復(fù)刻板行為方面是有效的,尤其是在兒童期的大鼠上表現(xiàn)更加穩(wěn)定。在研究二(實(shí)驗二)中,在行為測試結(jié)束后,對孤獨(dú)癥樣組和對照組兒童期雄性大鼠進(jìn)行斷頭取腦,利用q-RT-PCR技術(shù)檢測了大鼠腦內(nèi)內(nèi)側(cè)前額葉、海馬和杏仁核三個腦區(qū)內(nèi)5-HT_(1A)、5-HT_(2A)、5-HT_(2B)、5-HT_(2C)受體表達(dá)的情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)與對照組相比,兒童期孤獨(dú)癥樣大鼠內(nèi)側(cè)前額葉內(nèi)5-HT_(1A)和5-HT_(2A)受體mRNA的表達(dá)減少,而5-HT_(2B)和5-HT_(2C)受體的mRNA表達(dá)未受影響;(2)兒童期孤獨(dú)癥樣大鼠杏仁核內(nèi)5-HT_(2A)受體mRNA的表達(dá)減少,而5-HT_(1A)、5-HT_(2B)和5-HT_(2C)受體mRNA的表達(dá)未受影響;(3)兒童期孤獨(dú)癥樣大鼠海馬內(nèi)5-HT_(1A)、5-HT_(2A)、5-HT_(2B)和5-HT_(2C)受體mRNA的表達(dá)都未受影響。這些結(jié)果說明孕期暴露丙戊酸選擇性的破壞了子代大鼠內(nèi)側(cè)前額葉內(nèi)的5-HT_(1A)和5-HT_(2A)受體以及杏仁核內(nèi)5-HT_(2A)受體的表達(dá),這可能是導(dǎo)致孤獨(dú)癥核心癥狀出現(xiàn)的機(jī)制之一。在研究三中,通過暴露5-HT_(1A)受體激動劑8-OH-DPAT(實(shí)驗三)和拮抗劑WAY-100635(實(shí)驗四),考察了5-HT_(1A)受體對孤獨(dú)癥社交缺陷和“物體固化”行為的具體作用機(jī)制。在實(shí)驗三中,以被試大鼠是否給予5-HT_(1A)受體激動劑8-OH-DPAT為自變量,以大鼠在物體和同伴競爭性探索范式4個測試階段(樣本階段:Test 1;物體識別階段:Test 2;位置識別階段:Test 3和社會性識別階段:Test 4)中探索同伴的時間為因變量,考察5-HT_(1A)受體激動劑對孤獨(dú)癥樣大鼠兒童期表現(xiàn)出的社交缺陷是否有改善作用。以被試大鼠是否給予5-HT_(1A)受體激動劑8-OH-DPAT為自變量,以大鼠在物體和同伴競爭性探索范式Test 3中探索物體的比率(計算方法為:被試大鼠探索兩個物體的時間和除以大鼠探索兩個物體和同伴的時間總和)作為“物體固化”的指標(biāo),并且以該指標(biāo)為因變量,考察5-HT_(1A)受體激動劑對兒童期孤獨(dú)癥樣大鼠的“物體固化”行為的影響。實(shí)驗三的結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)5-HT_(1A)受體激動劑可以改善孤獨(dú)癥樣大鼠兒童期的社交缺陷,但是激動劑的效果具有一定的時效性,周圍暴露激動劑50-60分鐘左右的時間,激動劑的效果最佳,之后激動劑的效果減弱;(2)5-HT_(1A)受體激動劑對孤獨(dú)癥樣大鼠兒童期的“物體固化”行為沒有改善作用。這些結(jié)果表明了社交缺陷和“物體固化”行為所起作用的機(jī)制可能是不同的,激活5-HT_(1A)受體能夠改善孤獨(dú)癥的社交缺陷,但是對“物體固化”行為沒有改善作用。在實(shí)驗四中,以被試大鼠是否給予5-HT_(1A)受體拮抗劑劑8-OH-DPAT為自變量,以大鼠在物體和同伴競爭性探索范式4個測試階段(樣本階段:Test 1;物體識別階段:Test 2;位置識別階段:Test 3和社會性識別階段:Test 4)中探索同伴的時間為因變量,考察5-HT_(1A)受體拮抗劑對孤獨(dú)癥樣大鼠兒童期表現(xiàn)出的社交缺陷是否有進(jìn)一步的加劇作用。以被試大鼠是否給予5-HT_(1A)受體激動劑WAY-100635為自變量,以大鼠在物體和同伴競爭性探索范式Test 3中探索物體的比率(計算方法為:被試大鼠探索兩個物體的時間和除以大鼠探索兩個物體和同伴的時間總和)作為“物體固化”的指標(biāo),并且以該指標(biāo)為因變量,考察5-HT_(1A)受體激動劑對兒童期孤獨(dú)癥樣大鼠的“物體固化”行為的影響。實(shí)驗四的結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)5-HT_(1A)受體拮抗劑單獨(dú)使用會加重孤獨(dú)癥樣大鼠的社交障礙,并且拮抗劑的效果在測試結(jié)束時(拮抗劑暴露1.5小時)仍然沒有減弱;(2)5-HT_(1A)受體拮抗劑對孤獨(dú)癥樣大鼠兒童期的“物體固化”行為沒有顯著影響。這些結(jié)果進(jìn)一步表明了社交缺陷和“物體固化”行為所起作用的機(jī)制可能是不同的,拮抗5-HT_(1A)受體會進(jìn)一步加重孤獨(dú)癥的社交缺陷,但是對“物體固化”行為中沒有顯著作用。本論文在驗證孕期暴露丙戊酸構(gòu)建孤獨(dú)癥大鼠模型的有效性的基礎(chǔ)上,探究了四種主要的5-HT受體(包括5-HT_(1A)、5-HT_(2A)、5-HT_(2B)、5-HT_(2C))在孤獨(dú)癥大鼠腦中的表達(dá)情況,并從操縱與干預(yù)的角度,進(jìn)一步探究了5-HT_(1A)受體對孤獨(dú)癥樣大鼠兩個核心癥狀——社交缺陷和重復(fù)刻板行為的具體作用機(jī)制。綜合而言:(1)在妊娠期第12.5天給SD孕鼠單次腹腔注射600mg/kg VPA,可以有效的模擬孤獨(dú)癥的兩個核心癥狀——社交缺陷和重復(fù)刻板行為(“物體固化”行為增強(qiáng));VPA大鼠在兒童期和青春期都表現(xiàn)出的社交缺陷和“物體固化”增強(qiáng)現(xiàn)象,并且在兒童時期更加穩(wěn)定。(2)孕期暴露丙戊酸,導(dǎo)致了子代大鼠內(nèi)側(cè)前額葉內(nèi)的5-HT_(1A)和5-HT_(2A)受體的表達(dá)異常以及杏仁核內(nèi)5-HT_(2A)受體的表達(dá)出現(xiàn)異常;(3)5-HT_(1A)受體激動劑可以改善孤獨(dú)癥樣大鼠兒童期的社交缺陷,但是激動劑的效果具有一定的時效性,周圍暴露激動劑50-60分鐘左右的時間,激動劑的效果最佳,之后激動劑的效果減弱;5-HT_(1A)受體拮抗劑單獨(dú)使用會加重孤獨(dú)癥大鼠的社交障礙,并且拮抗劑的效果的作用時間更久;5-HT_(1A)受體激動劑和拮抗劑對孤獨(dú)癥樣大鼠兒童期的“物體固化”行為沒有顯著影響,這些結(jié)果說明社交缺陷和“物體固化”行為產(chǎn)生的病理機(jī)制可能是不同的。本研究的這些結(jié)果不僅為孕期暴露丙戊酸可以有效的構(gòu)建孤獨(dú)癥的動物模型提供了支持,也能夠為治療孤獨(dú)癥的社交缺陷癥狀提供了新的視角和可能的途徑。首先,研究一的結(jié)果證明了采用孕期暴露丙戊酸的方法是有效的,未來的研究可以采用該模型對孤獨(dú)癥的其他病理學(xué)機(jī)制和心理行為學(xué)機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步的探究。其次,研究二證明了孤獨(dú)癥樣大鼠5-HT的不同受體在不同腦區(qū)的表達(dá)的出現(xiàn)異常,5-HT的不同受體在不同腦區(qū)的表達(dá)異常情況是不一致的,這也表明了未來的研究對5-HT每一種受體在某些具有關(guān)鍵功能的腦區(qū)的表達(dá)情況進(jìn)行研究的必要性。最后,研究三首次表明了,5-HT_(1A)受體對孤獨(dú)癥樣大鼠的兩個核心癥狀——社交缺陷和重復(fù)刻板行為的作用是不一致的,激活5-HT_(1A)受體可以改善孤獨(dú)癥樣大鼠的社交缺陷行為,抑制該受體會進(jìn)一步加劇該缺陷,但不論激活或抑制5-HT_(1A)受體對重復(fù)刻板行為沒有顯著影響。綜上而言,現(xiàn)有的研究進(jìn)一步表明5-HT_(1A)受體在孤獨(dú)癥的發(fā)病中可能具有重要的作用,將來5-HT_(1A)受體可能作為研發(fā)治療孤獨(dú)癥藥物的新的靶點(diǎn)。
【學(xué)位單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：R749.94
【部分圖文】：

5-羥色胺最早是在血清中發(fā)現(xiàn)的,又名血清素,一種吲哚衍生物,由色氨酸羥化酶1和2兩種不同的酶轉(zhuǎn)化合成,普遍存在于動植物組織中(Aaron et al.,2019)。腦內(nèi)中縫核、腸以及松果體內(nèi)(N-乙�；D(zhuǎn)移酶將5-羥色胺轉(zhuǎn)化成)色氨酸羥化酶的活性最高(Israelyan&Margolis,2019)。色氨酸羥化酶1,位于松果體腺和腸嗜絡(luò)細(xì)胞內(nèi),負(fù)責(zé)合成人體內(nèi)的5-羥色胺(Gershon,2005)。色氨酸羥化酶2僅存在于中縫核神經(jīng)元和腸神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi),負(fù)責(zé)合成剩余的血清素。色氨酸在色氨酸羥化酶1的作用下轉(zhuǎn)化為5-羥色胺酸,然后5-羥色氨酸在芳香族氨基酸脫羧酶的作用下轉(zhuǎn)化成血清素(Ellenbroek,August,&Youn,2016)。機(jī)體內(nèi)95%的5-羥色胺位于腸內(nèi),腸內(nèi)95%的血清素是由腸嗜絡(luò)細(xì)胞在色氨酸羥化酶1的作用下合成的(Malm et al.,2016;Margolis et al.,2016)。幾乎血液中所有的血清素都位于血小板中,血小板會吸收從腸道中溢出的血清素(Chen et al.,2001)。單胺類神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺是最原始的神經(jīng)遞質(zhì),對機(jī)體的很多生理具有調(diào)節(jié)作用,比如,繁殖(Buznikov,1984;Buznikov,Sakharova,Manukhin,&Markova,1972)、情緒(Canli&Lesch,2007)、攻擊行為(Passamonti et al.,2012;van Erp&Miczek,2000)、食欲(H.M.Francis,Kraushaar,Hunt,&Cornish,2011)、痛覺(Bardin,2011)、骨質(zhì)(Ducy,2011)、組織再生(Lesurtel et al.,2006)、血小板凝血(Lesurtel et al.,2006)、胃腸功能(Linecker et al.,2017)、血管收縮(Gershon,Dreyfus,Pickel,Joh,&Reis,1977)以及激素的釋放(Walther et al.,2003)等,通過對這些生理功能的調(diào)節(jié)進(jìn)而對行為進(jìn)行調(diào)節(jié)。5-羥色胺能系統(tǒng)幾乎支配著大腦的所有區(qū)域,而5-羥色胺也存在于非5-羥色胺能細(xì)胞中,在那里它起著發(fā)育信號的作用。當(dāng)血清素被再攝取轉(zhuǎn)運(yùn)體迅速吸收時,血清素的作用就終止了。幾乎所有的循環(huán)血清素都被隔離在血小板致密的顆粒內(nèi),只有血小板活化、脫顆粒并釋放到血漿后,5-羥色胺才具有生理活性。研究者已經(jīng)證明妊娠期間血清素的異常會導(dǎo)致子代很多異常行為的產(chǎn)生(比如、刻板行為、社交缺陷)(Kobayashi,Matsuyama,Takeuchi,&Ito,2016;Muller et al.,2017)。但是血清素影響某一種特殊行為(比如社交行為)背后的生理和心理機(jī)制仍然需要進(jìn)一步的研究。

研究三從操縱與干預(yù)的角度出發(fā),進(jìn)一步探究激活或拮抗5-HT1A受體對孤獨(dú)癥樣大鼠兩個核心癥狀——社交缺陷和“物體固化”行為的影響,包括實(shí)驗3和實(shí)驗4兩部分。通過暴露5-HT1A受體激動劑8-OH-DPAT(實(shí)驗三)和拮抗劑WAY-100635(實(shí)驗四),考察了5-HT1A受體對孤獨(dú)癥社交缺陷和“物體固化”行為的具體作用機(jī)制。在實(shí)驗三中,以被試大鼠是否給予5-HT1A受體激動劑8-OH-DPAT為自變量,以大鼠在物體和同伴競爭性探索范式4個測試階段(樣本階段:Test 1;物體識別階段:Test 2;位置識別階段:Test 3和社會性識別階段:Test 4)中探索同伴的時間為因變量,考察5-HT1A受體激動劑對孤獨(dú)癥樣大鼠兒童期表現(xiàn)出的社交缺陷是否有改善作用。以被試大鼠是否給予5-HT1A受體激動劑8-OH-DPAT為自變量,以大鼠在物體和同伴競爭性探索范式Test 3中探索物體的比率(計算方法為:被試大鼠探索兩個物體的時間和除以大鼠探索兩個物體和同伴的時間總和)作為“物體固化”的指標(biāo),并且以該指標(biāo)為因變量,考察5-HT1A受體激動劑對兒童期孤獨(dú)癥樣大鼠的“物體固化”行為的影響。在實(shí)驗四中,以被試大鼠是否給予5-HT1A受體拮抗劑劑8-OH-DPAT為自變量,以大鼠在物體和同伴競爭性探索范式4個測試階段(樣本階段:Test 1;物體識別階段:Test 2;位置識別階段:Test 3和社會性識別階段:Test 4)中探索同伴的時間為因變量,考察5-HT1A受體拮抗劑劑對孤獨(dú)癥樣大鼠兒童期表現(xiàn)出的社交缺陷是否有進(jìn)一步的加劇作用。以被試大鼠是否給予5-HT1A受體拮抗劑劑WAY-100635為自變量,以大鼠在物體和同伴競爭性探索范式Test 3中探索物體的比率(計算方法為:被試大鼠探索兩個物體的時間和除以大鼠探索兩個物體和同伴的時間總和)作為“物體固化”的指標(biāo),并且以該指標(biāo)為因變量,考察5-HT1A受體激動劑對兒童期孤獨(dú)癥樣大鼠的“物體固化”行為的影響。2.3 研究意義

測試當(dāng)天,在行為測試前30分鐘將被試大鼠和同伴帶入實(shí)驗室房間,然后進(jìn)行包含四個試次的行為測試,每兩個行為測試之間間隔20分鐘。在第一個試次階段(樣本階段:Test 1),讓被試大鼠自由探索兩個相同的物體(O1和O2,兩個相同的魔方)和一個被限制在金屬籠子里的同伴(編碼“A”)10分鐘。在第二個測試階段(物體識別階段:Test 2)中,其中一個物體(O1)被替換成新物體(O3,圓柱布樁),其余物體和同伴(O2和A)保持不變。在第三個試次中(位置識別階段:Test 3)中,第一個物體(O2)的位置移動到新的位置上,而其余的物體和同伴(O3和A)保持不變。在最后的試次階段(社會性識別階段:Test 4),同伴被替換成新的(B)。使用具有事件記錄功能的程序Jwathcer分析被試大鼠在每個試次階段探索每個物體和同伴所花費(fèi)的時間。使用Ethovision8.5(Noldus Information Technology,Leesburg,VA)測量每個測試期間被試總的移動距離。當(dāng)被試大鼠的鼻子距離物體或金屬籠子小于2厘米時,我們定義為大鼠探索了物體或同伴。圖1顯示了四個試次的實(shí)驗過程,其中畫圈的物體或籠子表示該物體或同伴發(fā)生變化。由于記錄故障的原因,三只雌性大鼠被排除在研究之外。數(shù)據(jù)分析
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