摘要：人类研究表明，睡眠障碍是自闭症谱系障碍（ASD）的并发合并症，但其病因在很大程度上仍不确定。ASD的一个突出理论表明，突触兴奋/抑制的不平衡可能会导致ASD的各个方面，包括睡眠障碍。与ASD患者神经连接蛋白3 R451C的鉴定，在小鼠模型中，它对突触传递和社会行为的影响已被广泛研究。然而，这种突变对ASD患者睡眠障碍的贡献尚不清楚。在这项研究中，神经连接蛋白3 R451C敲除小鼠显示睡眠/觉醒状态的持续时间和分布正常。但对清醒和睡眠的脑电图（EEG）功率谱有显著改变。

 

 

简介：自闭症谱系障碍（ASD）是一类普遍的神经发育障碍，110个儿童中影响1个。ASD的诊断基于社交互动障碍、沟通障碍、行为刻板和限制。此外，睡眠障碍被认为是这一人群中最常见的症状之一。据报道，自闭症儿童40至80%有睡眠障碍。研究表明，睡眠质量差会加重ASD的核心症状和行为措施。强调了解和治疗ASD睡眠异常的重要性。例如，睡眠剥夺后社会和通讯赤字的严重程度加剧。此外，睡眠障碍也与增加的攻击性、易怒、多动和情感问题有关，可能会进一步损害ASD患者的日间功能。尽管睡眠障碍的自闭症人群的普遍性，但它的神经化学基础仍不清楚。ASD通常诊断年龄在2岁至4岁之间，发育期具有广泛的活动依赖性神经元重塑，其症状在成年期持续存在。SD病因的一个突出的神经化学概念是兴奋/抑制（E I）不平衡理论提示神经网络的兴奋性改变可能是ASD的特征。上调AMPA受体（快速兴奋性突触传递的主要介质），在ASD尸检患者脑样本中发现。同时发现γ-氨基丁酸（GABA）受体抑制剂的下调。此外，皮质和皮质下的兴奋性异常也被认为是ASD睡眠损害的一个重要因素。神经连接蛋白，突触后细胞粘附蛋白家族，通过GABA和谷氨酸能突触强度调节对神经元E/I平衡至关重要。在这项研究中，我们采用脑电图（EEG）-肌电图（EMG）记录评价神经连接蛋白3 R451C基因敲入小鼠睡眠质量（KI）。我们证明了这些小鼠在清醒和睡眠中的脑电图谱改变。

 

方法：动物、饲养条件和基因分型：成年神经连接蛋白3 R451C基因敲入小鼠及野生型小鼠，饲养在12/12明暗环境中，自由采食和饮水。

 

立体定位手术：成年雄性野生型小鼠，体重33.4±0.7g，周龄：19.1±1.0周，n=7.。神经连接蛋白3 R451C基因敲入小鼠，体重30.6±0.6g，周龄：19.3±11周，n=7.。用于外科手术。三个皮层电极脑电图记录和两绝缘不锈钢丝肌电图记录在植入前被焊接到多通道连接器上。动物在手术前用氯胺酮（100 - 150mg/kg，腹腔注射，IP）和甲苯噻嗪（7-10 mg/kg）作为术前麻醉。三个电极通过颅骨中的孔插入并放置在硬脑膜上，在小脑，左侧额叶和右顶叶。另外，将2条不锈钢丝缝合在颈部肌肉中。牙科丙烯酸将多通道连接器固定到头盖骨上。手术后，酮洛芬（5 mg／kg，皮下注射）给药用于术后止痛。

 

数据采集：所有的小鼠都在笼子里至少饲养8天。EEG-EMG记录48h之前，在记录间适应3天。14只神经连接蛋白3 R451C基因敲入小鼠及其野生型（WT）小鼠用于EEG-EMG记录。记录过程中的光暗周期与饲养房间条件保持一致。对脑电和肌电信号进行记录、放大和滤波。

 

睡眠-觉醒状态测定：独立的调查者对48小时的记录进行睡眠唤醒状态视觉评分。检查脑电图和肌电信号并分为清醒，NREM睡眠和REM睡眠。脑电频谱分析：利用matlab对两个脑电通道进行相减得到单个脑电信号。

 

结果：神经连接蛋白3 R451C突变的小鼠在一天中表现出正常睡眠清醒的时间分布。ASD患者睡眠时间缩短，夜间觉醒时间延长，睡眠节奏也发生改变。分析了小鼠在明暗阶段，警戒状态和分布情况。神经连接蛋白3 R451C突变的小鼠同野生型小鼠在清醒、NREM睡眠和REM睡眠方面差异不显著。为确定神经连接蛋白3 R451C突变小鼠对警觉状态分布的影响，分析了一天的状态，同野生型相比，没有发现显著差异。ASD患者经常报道有更多的睡眠或更频繁的觉醒。神经连接蛋白3 R451C突变不明显影响整体睡眠/唤醒时间或有助于睡眠。