人类16p11.2基因位点的微缺失赋予自闭症谱系障碍和智力障碍的风险。然而，16p11.2缺失如何与这些神经发育障碍相关联，以及是否存在针对所表现表型的治疗途径尚待阐明。
在此背景下，年7月30号，纽约州立大学布法罗分校ZhenYan课题组在InternationalJournalofNeuropsychopharmacology上发表了题为HistoneDeacetylaseInhibitionRestoresBehavioralandSynapticFunctioninaMouseModelof16p11.2Deletion的研究论文，揭示了组蛋白脱乙酰基酶抑制剂治疗16p11.2缺失小鼠模型的行为和突触功能障碍的潜在机制。
由于Shank3缺陷的自闭症小鼠模型和死后自闭症患者的PFC中发现了组蛋白去乙酰化，为了确定16p11.2del/+小鼠的组蛋白乙酰化是否也发生了变化，课题组对PFC切片中的乙酰化组蛋白3进行了免疫染色。结果显示：16p11.2del/+小鼠PFC神经元中H3K9Ac的荧光信显著低于WT组。WB分析也显示：16p11.2del/+小鼠PFC中乙酰化组蛋白3（H3）水平较低。而用I类HDAC抑制剂罗米德蛋白酶(RMD，1mg/kg)或MS-（5mg/kg)可使H3乙酰化水平升高，并接近WT组水平。
图1
免疫染色和WB结果及分析
为了验证HDAC抑制剂对16p11.2缺失综合征的治疗效果，课题组评估了16p11.2del/+小鼠使用HDAC抑制剂后的行为变化。社交测试（socialapproachtest）结果显示：16p11.2del/+小鼠在陌生小鼠附近停留时间和次数显著增加，表现出社交障碍；旷场测试结果显示其总移动距离和矿场中央停留时间增加，表现出过度活跃症状；巴恩斯迷宫测试结果显示其在正确出口附近的探索时间减少而在错误出口处的探索实践增加，表现出空间记忆能力受损；新物体识别实验结果显示其对陌生物体的探索时间减少，表现出认知记忆能力受损。此外，HDAC抑制剂RMD或MS-可治疗上述所有行为学障碍，并使其表型缓解至与WT组相似的水平。
图2
巴恩斯迷宫测试结果及分析
为了探究HDAC抑制剂对16p11.2del/+小鼠行为治疗作用的细胞机制，课题组进行了体内和体外的电生理记录，以检测其对PFC神经元活性的影响。课题组在小鼠PFC的边缘前和边缘下区域插入16通道的电极探头，在体电生理记录结果显示16p11.2del/+小鼠神经元放电频率降低，而HDAC抑制剂可使其升高。随后，课题组对小鼠PFC第五层的神经元进行了离体电生理记录，结果显示16p11.2del/+小鼠锥体神经元的锋电位和自发性动作电位放电频率显著降低，而中间神经元的锋电位和自发性动作电位放电频率显著升高，即16p11.2del/+小鼠大脑中E/I比例失衡，这与ASD模型鼠的表型一致，而HDAC抑制剂也可使上述的神经元放电异常恢复到正常水平。
图3
中间神经元的电生理记录结果及分析
过去研究发现，16p11.2del/+小鼠PFC锥体神经元NMDAR介导的兴奋性突触后电流(NMDAR-EPSC)显著下调，而AMPAR介导的兴奋性突触后电流(AMPAR-EPSC)不受影响，因此课题组接下来重点进行了NMDAR-EPSC记录来研究MS-影响PFC神经元活性的突触机制。结果显示：与WT小鼠相比，注射生理盐水的16p11.2del/+小鼠PFC锥体神经元中的NMDAR-EPSC振幅确实显著降低，而MS-处理又将其提高到对照组水平。随后课题组发现16p11.2del/+小鼠PFC神经元GABAR-IPSC振幅及mIPSC、sIPSC频率增加，其GABAR-IPSC的PPR比值显著降低，即16p11.2del/+小鼠表现出GABA能递质传递异常，而HDAC抑制剂可改善上述症状。此外，RT-PCR分析显示，16p11.2del/+小鼠PFC中Mapk3基因显著下降，而Slc6a1(编码GABA转运体GAT-1)和Pvalb（编码小清蛋白）的mRNA水平显著升高，这可能是GABA能信号通路亢奋的分子基础。此外，在16p11.2del/+小鼠的PFC中，神经元活性标记物Arc显著降低，这与在体内和体外记录中发现的PFC锥体神经元活性降低相一致。这些数据表明，16p11.2del/+小鼠在PFC锥体神经元中表现出NMDAR功能减退和GABA分泌功能亢进，而抑制HDAC可恢复被破坏的突触平衡。
图4
RT-PCR结果分析
总的来说，本文主要通过行为学和电生理实验揭示了HDAC抑制剂通过使PFC中突触功能的正常化来治疗16p11del/+小鼠的行为缺陷和兴奋/抑制失衡。本研究为16p11.2缺失综合症提供了一种高效的治疗策略。
