LXRβ缺失抑制parvalbumin神经元发育参与小鼠自闭症样行为发生的分子机制研究

Abnormal development and differentiation of parvalbumin(PV) neuron is considered to be a key factor related to pathogenesis of autism. Our previous study found that LXRβ deletion in mouse resulted in neuropsychiatric disorders. Autism-like behavior was induced by LPS injection and PV neurons in cerebral cortex were decreased significantly, suggesting that LXRβ might be involved in autism pathogenesis through inhibition of PV neuronal development . However , the modulating pathway and mechanism of LXRβ in the development of PV neurons of cerebral cortex have not been well explored. In the present study,The roles of LXRβ in the development ,differentiation, and maturation of PV neurons of cerebral cortex will be investigated with LXRβ knockout and GAD67-GFP knockin mice , and combination with embryonic electroporation, MGE transplantation, and patch clamp recording. A chromatin precipitation will be used to detect dynamic modulation of NKx2.1 by LXRβ-Sp1transcription complex, and analyze binding region on the promoter. It will clarify the underlying mechanism of LXRβ deletion involved in the occurrence of autistic like behaviors through abnormal development of PV neurons, to provide new clues for the prevention and treatment of autism.

PV（parvalbumin）神经元的发育与分化异常致力于自闭症的发生。我们前期研究发现LXRβ缺失导致小鼠神经精神异常，在LPS注射后引起类似于自闭症样的行为，并伴有大脑皮层内PV神经元数量显著减少，提示LXRβ缺失可能通过抑制PV神经元的发育而参与自闭症形成。然而LXRβ调控大脑皮层内PV神经元发育的途径与机制目前仍不明确。本课题将LXRβ敲除小鼠与GAD67-GFP基因敲入小鼠进行杂交，同时结合胚胎电转、MGE移植、膜片钳记录，检测LXRβ调控大脑皮层内PV神经元发育、分化及成熟的途径；采用染色质沉淀技术（ChIP）检测LXRβ-Sp1复合体对PV神经元发育关键转录因子Nkx2.1转录的动态调节，明确与启动子结合的区域。阐明LXRβ缺失通过抑制皮层内PV神经元发育参与自闭症样行为发生的分子机制，为自闭症的预防与治疗提供新线索。

自闭症是一种复杂的异质性神经系统弥漫性发育障碍疾病，其核心症状为社会交往和交流障碍，重复刻板样行为以及限制或狭窄的兴趣与爱好。PV（parvalbumin）神经元的发育与分化异常引起的兴奋与抑制失衡及海马神经发生异常作为重要的机制参与自闭症的发生，本项目旨在阐明 LXRβ 缺失引起自闭症样行为发生的关键途径与机制。我们发现LXRβ缺失引起小鼠表现为较为典型的自闭症样行为，包括社交识别与社交记忆出现明显缺陷，理毛时间明显增加，在水迷宫实验检测中发现反映认知灵活性的反向学习能力减弱。比较 LXRβ 敲除小鼠与野生小鼠海马的基因表达差异，发现 LXRβ缺失显著影响自闭症相关基因的表达。海马齿回的早期发育与自闭症样行为发生高度相关，我们发现LXRβ缺失影响在胚胎早期齿回的形成，并影响齿回发育关键期颗粒神经元树突棘的发育和突触形成。采用LXR激动剂在齿回发育的关键期对BTBR小鼠和VPA诱导的自闭症模型小鼠进行早期干预，发现能够显著改善社交缺陷和重复刻板行为，并同时修复模型小鼠内受抑制的海马齿回神经发生。我们进一步发现LXRβ 缺失引起皮层中PV神经元和GAD67神经元数量减少，采用PTZ诱发癫痫，LXRβ 缺失引起小鼠癫痫的易感性显著增加，推测PV神经元的发育异常可能参与自闭症合并癫痫的病理发生机制。采用二甲双胍进行对BTBR小鼠进行早期干预，发现二甲双胍能够显著改善BTBR小鼠的社交缺陷和重复行为。丙泊酚兴奋GABA神经元活动，并可能通过调节兴奋与抑制失衡改善BTBR模型小鼠的自闭症样行为。采用不同剂量的丙泊酚处理BTBR小鼠，我们发现高剂量的丙泊酚改善BTBR小鼠的社交缺陷与重复行为。研究结果有助于理解LXRβ通过齿回发育和PV神经元发育参与自闭症样行为发生的重要途径与机制，齿回发育调控可能作为自闭症干预的重要途径； 为LXR激动剂用于自闭症的治疗提供了实验依据。