基于类精神分裂症猕猴模型研究补体C4系统在脑认知和脑网络障碍中的作用机制

The schizophrenia is closely related to the susceptibility gene, environmental stress, but the pathogenesis is unclear. The susceptibility gene of complement C4 is is relevant to cognitive impairment in schizophrenia patients, but it is unclear to its specific function in schizophrenia. We found: after repeated application of PCP in the baby macaques, their executive function、working memory、spatial memory、sensory gating and sleep structure is dysfunction, especially, the volume of gray matter is reduction at the same time, the process of remyelination is in advance. In the central nervous system, complement C4 mainly regulates the synapses pruning. Some studies think that the resean of schizophrenia is related to the synaptic connection disorder. We propose a hypothesis: on the basis of this monkey schizophrenia model，the complement C4 system through synaptic pruning regulated the brain cognition and brain network. This study will propose the molecular、cellular and whole body level, using the monkey model of schizophrenia, by the brain imaging, behavioral pharmacology, physiological and molecular biology method, studied the role of complement C4 in schizophrenia. This study will reveal the mechanism of schizophrenia, and also will be provided new ideas for prevention and treatment of schizophrenia.

精神分裂症的发生与易感基因、环境应激有关。有研究报道易感基因补体C4与精神分裂症患者的认知障碍密切相关，但补体C4在其中的具体作用机制目前尚不清楚。我们前期研究发现：幼年猕猴反复肌注环苯己哌啶（PCP），成年后出现执行功能、工作记忆、空间记忆、感觉门控和睡眠结构的紊乱，并导致灰质体积的减少，髓鞘化进程的提前。在中枢神经系统中补体C4主要调节突触的修剪与连接。有学者认为精神分裂症的发生可能与突触的连接紊乱有关。据此我们提出假说：类精神分裂症猕猴的认知与脑网络障碍是由于补体C4调节突触的修剪失调所致。本研究采用脑成像、行为药理学、神经电生理、分子生物学等方法，利用猕猴类精神分裂症模型，拟从分子、细胞、整体功能水平，探讨补体C4在精神分裂症中的功能及作用。本研究将为揭示精神分裂症的发生机制并为其防治提供新思路。

精神分裂症好发于年轻人，在成年人中的发病率约为1%。本课题在前期研究的基础上，在动物体内系统性注射NMDA受体拮抗剂环苯己哌啶，后期通过环境应激刺激，建立类精神分裂症猕猴模型；在此模型的基础上，探讨精神分裂症相关的脑网络紊乱和认知障碍，并深入研究精神分裂症易感基因补体C4是否参与了背外侧前额叶皮质相关的脑网络，为研究人类精神分裂症的致病机理和治疗精神分裂症奠定可靠的基础。首先，本研究利用已有的设备大型猴迷宫和大型动物进行空间记忆的检测，并测试衰老和多巴胺功能障碍影响空间学习和记忆。多巴胺受体(DR)拮抗剂对恒河猴的多巴胺能系统抑制，损害了空间延迟反应(SDR)的表现，这主要需要自我/身体为中心的自我中心参考系。然而，DR阻塞对大规模迷宫学习的影响尚不清楚，因为这主要涉及到以世界为中心的分配中心参考系。本研究可能提示了异中心空间学习对认知衰老和急性系统性多巴胺能抑制的不敏感性。其次，本课题建立慢性PCP的小鼠精分模型，为了探究P2X7R在精神分裂症小鼠模型中对认知功能的影响。建立幼年慢性 PCP 诱导成年后的小鼠模型：与空白对照组相比，第一阶段小鼠的阴性对照组和5mg/kg PCP注射组的潜伏期呈下降趋势，而10mg/kg PCP注射组的潜伏期呈上升趋势。而第二阶段的小鼠，阴性对照组、5mg/kg PCP注射组和10mg/kg PCP注射组的潜伏期呈下降趋势。q-PCR检测结果显示，在脑额叶组织中，阴性对照组、5mg/kg PCP注射组和10mg/kg PCP注射组均低于空白对照组。在海马组织中，阴性对照组、5mg/kg PCP注射组和10mg/kg PCP注射组均高于空白对照组。在纹状体组织中，阴性对照组、5mg/kg PCP注射组的P2X7R的表达量高于空白对照组，而10 mg/kg PCP注射组P2X7R的表达量低于空白对照组。WB检测结果显示，与空白对照组相比，在脑额叶组织中，5mg/kg PCP注射组和10mg/kg PCP注射组均高于空白对照组。在海马组织中，10mg/kg PCP注射组高于空白对照组。通过拮抗P2X7R，能明显改善PCP诱导的认知障碍；因此，我们认为P2X7R可能在类精神分裂症小鼠的认知中起着重要的作用。