圍產期sPIF治療對唐氏綜合征小鼠認知與社交功能的改善作用研究
唐氏綜合征（DS）是一種遺傳綜合征。DS的表現為生長障礙、肌張力不足、運動發育遲緩、心臟或消化道畸形、形態學體征和智力障礙（ID）等。此外，DS患者患神經退行性疾病（如阿爾茨海默癥）的風險更高。智力障礙是DS患者最嚴重的問題，對家庭和社會產生重大影響。唐氏綜合征的小鼠模型顯示產前腦部異常，表現為增殖和神經發生減少。在患有唐氏綜合征的人類胎兒大腦中也觀察到這些異常。
有研究發現，PreImplantation Factor（PIF，一種胚胎來源的肽）保護胚胎免受氧化應激和蛋白質錯誤折疊的影響，并降低產前炎癥實驗模型中炎癥細胞因子的全身水平。在人子宮內膜基質細胞中，PIF促進神經分化、軸突引導和神經發生途徑，這些途徑與兒童期發病的神經發育疾病有關。因此，本研究的主要目的是確定在幼年Dp(16)1Yey小鼠中，產前和圍產期PIF治療對神經發生和神經炎癥是否有神經保護作用。
材料與方法
使用Dp(16)1Yey小鼠，用C57BL6/J雌性小鼠與Dp(16)1Yey雄性小鼠雜交，因此產生的幼崽既有Dp(16)1Yey后代，也有野生型(WT)后代。懷孕的雌鼠每天接受皮下注射1.5 mg/kg合成PIF或生理鹽水治療，從胚胎第14天到幼崽斷奶。在嚴重的腦損傷模型中，通過皮下注射Synthetic Preimplantation Factor（sPIF），評估了在妊娠期間和斷奶前給予PIF對Dp(16)1Yey 小鼠的影響。
超聲波發聲
在P7記錄超聲波發聲(USV) 3分鐘。將幼崽從窩中分離，并放置在一個容器內，容器被放置在一個隔音室內。超聲波麥克風放置在幼崽上方10厘米處。使用聲音行為分析系統(UltraVox XT)記錄并分析超聲波發聲。
歸巢測試
在P8時評估了幼崽的巢穴氣味識別能力。測量平臺（長20厘米 × 寬13厘米）由三個區域組成（每個區域長7厘米 × 寬13厘米）：巢穴區（NZ，包含來自幼崽原始籠子的墊料）、中性區（空區域）和清潔區（CZ，干凈的墊料）。將隔離的P8幼崽放置在中性區域。攝像頭（放置在上方30厘米處）記錄幼崽的移動，每次1分鐘，共三次。使用動物運動軌跡跟蹤系統(EthoVision XT)進行歸巢測試，并考慮移動的距離（厘米），在中性區和清潔區花費的時間（秒），以及到達中性區所需的時間（秒）。
Y迷宮
工作記憶通過測量Y迷宮中的自發交替行為（SPA）來確定。Y迷宮的臂（標記為A、B和C）長35厘米，寬5厘米，高15厘米。為了避免嗅覺偏差，每次實驗小鼠后都會清潔迷宮。一個攝像頭被放置在迷宮上方。在P90天，小鼠被稱重，并在測試前2小時適應房間。小鼠被放置在A臂的遠端，實驗人員離開測試房間。對小鼠進行10分鐘的錄像。記錄臂的進入（對應于四只爪子都在臂內），當動物連續進入三個不同的臂時，SPA被評分。
研究還進行了蛋白提取和免疫印跡、免疫熒光和細胞定量等其他測試，限于篇幅，想了解更多測試研究建議參考原文。
改善Dp(16)1Yey幼崽的交流能力
研究結果沒有觀察到雄性和雌性幼崽在超聲波發聲（USV）測量上的差異，將來自每個性別的數據合并（圖1）。Dp(16)1Yey和WT幼崽的叫聲數量相似，但sPIF處理的Dp(16)1Yey幼崽的叫聲數量高于未處理的Dp(16)1Yey幼崽（圖1A）。Dp(16)1Yey幼崽的平均叫聲頻率顯著低于WT幼崽，但在sPIF處理的Dp(16)1Yey幼崽中則不然（圖1B）。叫聲的持續時間和功率與基因型或治療沒有顯著相關性（圖1C和D）。最后，叫聲的數量與平均叫聲頻率呈正相關（圖1E）。
改善Dp(16)1Yey幼崽的社交行為
在P8進行了巢穴氣味偏好測試。在區域內花費的時間和到達NZ的時間方面，雄性和雌性之間沒有差異。因此，將兩性數據合并。除了Dp(16)1Yey幼崽外，所有幼崽在NZ中花費的時間都明顯多于在CZ中花費的時間（圖2A）。此外，Dp(16)1Yey幼崽在NZ中花費的時間明顯少于WT幼崽，而sPIF處理與在NZ中花費更多時間有關。首次進入NZ之前的時間沒有組間差異（圖2B）。進入NZ的幼崽比例為：Dp(16)1Yey幼崽為61.5%，WT幼崽為87.5%，sPIF治療的雌性Dp(16)1Yey幼崽為100%，sPIF處理的雄性Dp(16)1Yey幼崽為66.6%（表1）。移動距離被測量作為運動活動的指標（圖2C和D）。Dp(16)1Yey雌性幼崽比WT幼崽移動的距離更少（雖然不顯著）。然而，sPIF處理并沒有恢復這種活動障礙。
改善Dp(16)1Yey幼崽的工作記憶
使用Y迷宮研究工作記憶。由于觀察到雄性和雌性小鼠的表現存在差異，因此分別對每種性別的小鼠進行了研究（圖3）。在雄性和雌性野生型（WT）小鼠中，單臂交替出現率（SPA）均超過60%，即高于隨機交替出現時對應的50%值（圖3A和D）。如前所述，Dp(16)1Yey小鼠的SPA率顯著低于WT小鼠。sPIF治療可以改善雌性Dp(16)1Yey小鼠的表現（圖3A），而雄性小鼠的差異無統計學意義（圖3D）。運動活性（通過進入迷宮臂的次數評估）似乎不受基因型或治療的影響（圖3B和E）。最后，Dp(16)1Yey小鼠（無論是否接受sPIF）在迷宮中心停留的時間均顯著長于WT小鼠。這一結果與各組相似的臂進入次數相關，表明 Dp(16)1Yey小鼠探索臂的次數少于WT小鼠（圖3C和F）。
圖3 . sPIF處理可部分改善Dp(16)1Yey成年雌性小鼠的SPA行為
總體而言，研究結果表明，sPIF治療在產前和圍產期具有有益作用。sPIF治療增強了Dp（16）1Yey幼崽對母體分離的社交交流以及社交行為情況。此外，圍產期 sPIF 治療與成年 Dp(16)1Yey 小鼠工作記憶的改善有關。圍產期 sPIF 治療可能是減輕 DS 患者認知障礙的一種選擇。
參考文獻
Moreau, Manon, et al. “Prenatal treatment with preimplantation factor improves early postnatal neurogenesis and cognitive impairments in a mouse model of Down syndrome.” Cellular and Molecular Life Sciences 81.1 (2024): 215.
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