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脆性X综合征的筛查、诊断和社会适应能力及Fmr1基因敲除小鼠的神经机制研究

竺智伟  
【摘要】:脆性X综合征(Fragile X mental retardation Syndrome, FXS)是一种常见的遗传性精神发育迟滞性疾病,其发病率高达1/4000。绝大多数的FXS是由于X染色体FMR1(fragile X mental retardation-1)基因(CGG)n重复序列过度扩展导致基因甲基化而引起的。男性患者临床表现较女性患者严重,主要表现为中、重度的精神发育迟滞,伴特殊面容,如长脸、大或招风耳,青春期以后出现大睾丸,许多患者还表现为多动、冲动、焦虑、社交退缩、刻板语言等孤独症样行为。早期发现、早期治疗和干预,可以显著改善患儿预后,并为家系成员提供遗传咨询,避免家族中再次出现同样患者,具有不可估量的社会效益和经济效益。 本研究应用双重实时荧光定量PCR技术,即普通实时荧光定量PCR联合甲基化敏感性限制性内切酶定量PCR (methylation-sensitive restriction enzymes-based quantitative PCR, MSRE-QPCR)技术,进行FXS患者FMR1基因(CGG)n序列和CpG岛甲基化程度的定量检测,结果发现,该技术对男性患者的诊断效率极高,既可以诊断全突变男性,也可以辨别男性全突变/前突变嵌合体,与Southern blot相当;对女性全突变患者的甲基化分辨率也较高,可以作出诊断,但对于女性全突变和全突变/前突变嵌合体的分辨率欠佳。该技术自动化程度高,重复性好,快速经济,需要DNA量少,可以进行高通量的大样本检测,因此,我们建议可以将其推广用于脆性X综合征(尤其是男性患者)的分子生物学诊断和人群筛查。 目前,关于我国脆性X综合征儿童临床特征和社会适应能力的研究尚属空白。本研究通过临床检查表和社会适应能力量表对FXS男童进行评估,结果发现,六项简易临床检查表≥5分的切值更适合我国FXS男童的早期筛查,该切值既可以早期发现可能患FXS的男童,对其进行分子生物学诊断,提高了FXS的检出率,又可以使61.6%的可疑患儿避免进行脆性X综合征的实验室诊断,大大减少了诊断成本,而不会漏诊任何患儿。对确诊儿童的评估发现,中国FXS男童的注意缺陷/多动障碍(attention deficiency hyperactivity disorder, ADHD)的发生率明显高于其他国家的报道,可能与我们的患儿未积极进行药物治疗有关。同时,研究还发现,我国脆性X综合征男童的社会适应能力较差,明显落后于同年龄的正常儿童,与同智龄正常儿童和同智龄同年龄的唐氏综合征(Down syndrome, DS)儿童相仿,但是,各个维度发展不均衡,作业操作、参加集体活动和自我管理能力甚至落后于DS儿童。因此,要改善我国FXS儿童的临床症状和生活质量,需要加强早期诊断和积极治疗,以及针对患儿临床特征的特殊训练和教育。 脆性X综合征动物模型的应用,为神经病理学机制的研究提供了条件,进而促进了针对神经机制的靶向药物治疗的发展。本研究通过实时荧光定量RT-PCR和免疫组化、Western blot实验方法,对Fmr1基因敲除(knockout, KO)小鼠三个主要脑区(大脑皮层、海马和小脑)突触后致密物蛋白95(postsynaptic density protein95,PSD-95)mRNA及其蛋白质时空表达的改变进行了探索。结果发现,在这三个主要脑区中,PSD-95mRNA及其蛋白质的表达在生后第7天(P7)最低,14天明显上升,在青春期或成年期达到高峰。与野生型对照组小鼠相比,Fmr1KO小鼠不管在生长发育期(P7、P14、P21、P28)还是成年期(P90),海马部位PSD-95mRNA与蛋白质的表达水平均显著降低。因此,我们认为PSD-95在海马部位的表达受FMRP的调节,海马区PSD-95的受损与脆性X综合征患者海马依赖的学习功能障碍有关。该结果为进一步针对PSD-95途径的靶向治疗研究提供了依据。


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