Piezo2离子通道在温和触觉对ASD社交功能影响中的作用及机制研究

Autism spectrum disorder (ASD) is a severe neurodevelopment disorder with early onset during infancy. Children with ASD commonly present aberrant tactile sensitivity along with impaired social function. Based on functional magnetic resonance imaging (fMRI) technique, this study will detect the brain functional connectivity of how aberrant tactile perception affects social function among children with ASD and analyze related brain network. We will also investigate the effects of gentle touch intervention on social function and functional connectivity of cerebral cortex in a rat model of ASD. Furthermore, patch clamp technique will be performed to explore the impact of Piezo2 ion channel in dorsal root ganglion on aberrant tactile perception of ASD, and to examine whether Insulin-like Growth Factor-1 (IGF-1) plays a role in tactile perception by regulating Piezo2 ion channel. This study aims to determine the influence of aberrant tactile perception on social function and its mechanism, and to explore the neural mechanism of gentle touch intervention to improve ASD social function, and to provide new direction to implement clinical comprehensive intervention for patients with ASD.

孤独症谱系障碍（ASD）是一种起病于婴幼儿时期的严重的神经发育障碍性疾病，触觉感知异常和社交功能损伤往往同时存在。本研究拟以ASD儿童为研究对象，通过功能磁共振影像技术明确ASD儿童触觉感知异常影响社会交往功能的脑功能连接及脑网络分析证据。以ASD模型鼠为研究对象，探讨温和触觉干预对社交行为的促进及脑皮层功能连接水平的改变。进一步应用膜片钳技术探讨背根神经节Piezo2离子通道在ASD触觉感知异常中的作用，以及胰岛素样生长因子（IGF-1）是否通过调控Piezo2离子通道对触觉感知产生影响。本研究旨在明确触觉感知异常对社交功能的影响及其机制，并探索温和触觉干预改善ASD社交功能的神经机制，为临床开展ASD综合干预提供新的思路和方向。

孤独症谱系障碍（ASD）是一种起病于婴幼儿时期的严重的神经发育障碍性疾病，触觉感知异常和社交功能损伤往往同时存在。本研究以ASD患儿和ASD模型鼠为研究对象，探讨了ASD触觉异常与社交功能障碍的关系，以及Piezo2离子通道在其中发挥的重要作用。以ASD儿童为研究对象，通过问卷调查发现，与正常发育的同龄儿童相比，ASD儿童的触觉行为以过度敏感为主要特征。并且触觉越敏感，社交认知、社交沟通及非语言沟通等多种社交行为的异常水平也显著加重。通过对功能磁共振扫描结果分析发现，ASD儿童存在感觉脑区与社交脑区、脑岛与社交脑区之间功能连接水平改变的现象，并且这种异常的功能连接与ASD患者的临床症状存在关联关系。以ASD模型鼠BTBR小鼠为研究对象，探讨触觉感知与社交功能的关联发现，BTBR小鼠相对C57BL/6野生型小鼠表现出触觉更加敏感，且敏感水平与社交障碍、认知障碍和重复刻板行为等ASD核心行为评估结果呈显著相关。蛋白免疫印迹和实时荧光定量PCR实验证实，BTBR小鼠背根神经节（DRG）中Piezo2离子通道的mRNA和蛋白水平存在过表达，且血液和DRG中胰岛素样生长因子（IGF-1）表达量显著高于对照组。对BTBR小鼠开展温和触觉干预，干预后行为学评估发现，温和触觉干预改善了BTBR小鼠触觉敏感，提高社交和认知能力，缓解了重复刻板行为。同时DRG中Piezo2离子通道的mRNA和蛋白水平显著降低，血液中的IGF-1恢复到与野生型小鼠相当的水平，DRG中IGF-1/IGF-1R/PLC/PKC通路蛋白表达降低。通过大脑皮层切片的免疫组化及高尔基染色实验发现，温和触觉干预后BTBR模型鼠初级体感皮层（S1）和内侧前额叶皮层（mPFC）c-fos神经元的过度激活得到缓解，感觉和社交脑区的神经元功能得到改善。9.4T小动物核磁的影像学扫描和分析也发现，经过触觉干预后BTBR小鼠脑岛与海马区域间的功能连接显著升高，脑岛与内侧前额叶皮层间的功能连接水平降低。综合阐述了温和触觉干预可以通过调控背根神经节中Piezo2离子通道功能，缓解ASD触觉敏感行为，提高社交和认知等高级神经功能，为进一步开展ASD的神经机制探索提供了新思路和方向。