运动对孤独症谱系障碍大鼠内侧前额叶皮层树突棘重塑的影响及MARK1/MAP1A/PSD-95通路的作用

目的:探讨游泳结合转轮跑步运动干预对丙戊酸(valproic acid,VPA)诱导的孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)大鼠内侧前额叶皮层树突棘结构重塑的影响,以及微管亲和力调节激酶1(microtubule affinity regulating kinase 1,MARK1)、微管相关蛋白1A(microtubule-associated protein 1A,MAP1A)和突触后致密蛋白95(postsynaptic density protein-95,PSD-95)的作用。方法:通过妊娠期VPA或生理盐水暴露的方法收集雄性子代制备ASD模型大鼠及对照大鼠,随机分为运动组和静置组,每组9~11只。采用三箱社交实验评价运动对ASD大鼠社交行为的影响,荧光示踪病毒局部感染观察内侧前额叶皮层亚区边缘前皮层(prelimbic cortex,PrL)和边缘下皮层(infralimbic cortex,IL)树突棘密度和形态,Western blot检测PSD-95和突触小泡蛋白(synaptophysin,Syn)蛋白表达,RNA原位杂交检测MARK1、MAP1A和PSD-95阳性颗粒数及共定位情况。结果:与对照组相比,ASD模型组大鼠社交行为存在缺陷,表现为在陌生大鼠箱体的活动时间、嗅探陌生大鼠的时间和频率均显著减少(P<0.05);经过运动干预后ASD大鼠的社交行为显著改善。树突棘形态观察发现ASD大鼠PrL区而不是IL区总树突棘密度显著增加,主要表现为蘑菇型和短粗型树突棘密度增加(P<0.05);运动干预能有效改善树突棘异常重塑。Western blot发现运动干预能有效逆转ASD大鼠PrL区的PSD-95蛋白表达上升的趋势;而PrL区的Syn及IL区的PSD-95和Syn蛋白表达在各组均无统计学差异。RNA原位杂交发现运动干预能有效降低ASD大鼠PrL区异常增多的MARK1、MAP1A和PSD-95的RNA阳性颗粒数,降低MARK1+MAP1A、MARK1+PSD-95和MAP1A+PSD-95的共定位。结论:运动干预可能通过PrL区MARK1/MAP1A/PSD-95分子通路改善ASD大鼠树突棘结构重塑,从而改善社交相关行为障碍。