中樞神經(jīng)元中SEL1L基因缺失對小鼠行為學(xué)的影響

王婧怡，劉青青，潘志雄，周正宇，龍喬明*

(1.蘇州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心，江蘇 蘇州 215123； 2.蘇州大學(xué)劍橋基因組研究中心，江蘇 蘇州 215123)

研究報告

中樞神經(jīng)元中SEL1L基因缺失對小鼠行為學(xué)的影響

王婧怡1，劉青青2，潘志雄2，周正宇1，龍喬明2*

(1.蘇州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心，江蘇 蘇州 215123； 2.蘇州大學(xué)劍橋基因組研究中心，江蘇 蘇州 215123)

目的探究內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白SEL1L在維持哺乳動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)正常生理活動中的作用。方法利用Cre/loxp技術(shù)，構(gòu)建神經(jīng)元(neuron)特異性SEL1L基因敲除小鼠(NKO)，按照不同性別分為實(shí)驗(yàn)組(NKO)與野生型組(WT)，每組10只。比較分析小鼠在出生后不同日齡的存活時間、體重及抓力、平衡協(xié)調(diào)性、運(yùn)動、焦慮情緒等行為學(xué)指標(biāo)等差異，對SEL1L在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的生理功能做出判斷。結(jié)果NKO小鼠存活時間為(6±3)周；其體重在第3周、第5周、第8周分別為WT小鼠的54.64%、40.54%、38.57%；NKO雄性小鼠的抓力在第3、5、8周分別為WT雄性小鼠的44.24%、48.09%、49.04%，NKO雌性小鼠為WT雌性小鼠的39.39%、50.19%、49.69%；第3、5、8周的NKO雄性小鼠的平衡協(xié)調(diào)性反應(yīng)出的運(yùn)動時間分別為WT小鼠的26.92%、41.58%、37.48%，NKO雌性小鼠為WT小鼠的46.02%、47.67%、38.48%；第3、5、8周的NKO雄性小鼠在曠場實(shí)驗(yàn)中運(yùn)動路程、進(jìn)入中心區(qū)域時間分別為WT小鼠的(24.63%, 9.57%)、(25.87%, 11.63%)、(51.96%、9.97%)，NKO雌性小鼠為WT小鼠的(35.62%, 25.93%)、(42.75%, 9.77%)、(34.77%, 14.49%)，且表現(xiàn)出明顯的焦慮情緒。差異有顯著性(P< 0.001)。結(jié)論NKO小鼠在存活時間、體重、平衡協(xié)調(diào)性、運(yùn)動、焦慮情緒等行為學(xué)指標(biāo)等方面都明顯差于野生型小鼠，說明SEL1L蛋白在維持中樞神經(jīng)正常功能中是必須的。

SEL1L基因；小鼠模型；行為學(xué)研究

隨著人口老齡化加速，老年癡呆癥(即阿爾茨海默病)已成為威脅生命健康的四大疾病之一[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國60歲以上患病人群中，患老年癡呆癥的比例約為1.6%，且隨著人口老齡化而日趨嚴(yán)重[2]。神經(jīng)退行性疾病(neurodegenerative diseases)是一類以腦部神經(jīng)元發(fā)生退行性病變?yōu)樘卣鞯穆约膊?，其臨床癥狀體現(xiàn)在不同程度的記憶力、感覺能力、判斷力、思維能力和運(yùn)動能力等受損[3]。

神經(jīng)退行性疾病發(fā)病機(jī)制復(fù)雜[4, 5]，但大腦特定區(qū)域的遲發(fā)性神經(jīng)細(xì)胞退行性病變、細(xì)胞丟失是他們的共同特征[6]。值得注意的是最新一期Nature雜志發(fā)表評論，指出最有期望治療阿爾茲海默癥的一種內(nèi)阻抗體藥物(solanezumab)，經(jīng)過多家醫(yī)療機(jī)構(gòu)的臨床驗(yàn)證，其結(jié)果并沒有獲得任何短期內(nèi)療效，這使多位神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者懷疑目前研究的機(jī)制和研究的方向是否正確[7]。

尋找并成功構(gòu)建神經(jīng)退行性疾病的動物模型成為目前亟待解決的關(guān)鍵性問題。SEL1L(Suppressor/EnhancerofLin-12-Like)基因是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解(ER-associated protein degradation，ERAD)系統(tǒng)中的一個重要組成部分[8, 9]，早在2006年就有研究發(fā)現(xiàn)：SEL1L基因的缺失，可促使ATF6、IRE1等信號傳導(dǎo)因子發(fā)生作用，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生應(yīng)激，從而導(dǎo)致一系列損傷的發(fā)生，最直接的表現(xiàn)在抑制ERAD通路、抑制錯誤折疊蛋白質(zhì)的降解[10]。在2012年，有研究表明SEL1L基因突變模型在犬齒類動物身上構(gòu)建成功，可用于研究早發(fā)性小腦性共濟(jì)失調(diào)，通過神經(jīng)學(xué)、臨床病理學(xué)和組織學(xué)的相關(guān)檢查證明動物的小腦普遍存在共濟(jì)失調(diào)、顫抖、個體發(fā)育遲緩等癥狀，可證明小腦確實(shí)發(fā)生神經(jīng)退行性病變[11]。

本研究以神經(jīng)元特異性SEL1L基因敲除小鼠(NKO)為研究對象，通過比較生長、存活及多個行為學(xué)指標(biāo)，探討SEL1L蛋白在維持中樞神經(jīng)正常功能的必要性，結(jié)果顯示：與WT小鼠相比，NKO小鼠在體重、存活時間、肌肉力量和平衡協(xié)調(diào)性等方面能力較差。這一結(jié)果為之后深入研究神經(jīng)退行性疾病模型提供參考。

1 材料和方法

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備

精密天平(OHAUS)，轉(zhuǎn)棒儀(Ugo Basile)，抓力儀(Bioseb Bio-GS3)；曠場實(shí)驗(yàn)所需錄像設(shè)備：天敏USB系統(tǒng)；分析軟件：TopScanLite TopView Behavior Analyzing System(Version 2.00)；普通飼料。

1.2實(shí)驗(yàn)動物

1.2.1 動物來源

利用Cre/loxp技術(shù)，在C57BL/6 N-Atm1Brd小鼠上進(jìn)行神經(jīng)元(neuron)特異性敲除SEL1L基因的處理，小鼠購置于小鼠基因敲除計(jì)劃庫 [The Knockout Mouse Project (KOMP) Repository](ID: CSD44577，美國康奈爾大學(xué)，www.komp.org/geneinfo.php?project=44577)，在蘇州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心SPF級屏障系統(tǒng)中飼養(yǎng)，按照雄性與雌性1∶2的比例進(jìn)行配種繁育，得到野生型小鼠和神經(jīng)元特異性SEL1L基因敲除小鼠，繁育遵循孟德爾遺傳定律。

1.2.2 動物分組

繁育出的小鼠(SPF級)進(jìn)行SEL1L基因型鑒定。根據(jù)基因型鑒定結(jié)果，將小鼠分為雄性野生型組(WT)、雌性野生型組(WT)、雄性神經(jīng)元特異性SEL1L基因敲除小鼠組(NKO)和雌性神經(jīng)元特異性SEL1L基因敲除小鼠組(NKO)，每組10只。

1.2.3 動物飼養(yǎng)

動物飼養(yǎng)在蘇州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心SPF屏障設(shè)施內(nèi)，自由進(jìn)食飲水，室溫保持在(25±2)℃，濕度保持在(55±5)%，12 h/12 h亮-暗循環(huán)光照，環(huán)境安靜 [SYXK (蘇) 2012-045]。所有實(shí)驗(yàn)操作符合蘇州大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物倫理委員會的要求(IACUC201701A032)。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 存活率測試

記錄小鼠出生日期、性別，按照飼養(yǎng)要求供應(yīng)食物和水源；記錄動物的死亡日期，按照不同性別，分別統(tǒng)計(jì)小鼠存活時間，截至到第12周。

1.3.2 體重測試

從小鼠一周齡開始，每周測量并記錄動物的體重情況，持續(xù)至第8周。

1.3.3 肌肉力量測試

按照實(shí)驗(yàn)要求[12]，選取第3、5、8周的小鼠進(jìn)行前臂抓力測試，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。每只動物每次實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.3.4 轉(zhuǎn)棒(Rota-rod)測試

參考Justice和Hamlin等[12，13]的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)棒(Rota-rod)實(shí)驗(yàn)，具體操作如下：選取第3、5、8周的小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)之前，先對小鼠進(jìn)行60 s的適應(yīng)性訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)重復(fù)4次；正式實(shí)驗(yàn)，在5 min內(nèi)從4 r/min加速到40 r/min,5 min后保持速度不變，當(dāng)小鼠掉落后切斷儀器電源，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。每只動物實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。清理消毒后測試下一組動物，整個實(shí)驗(yàn)過程在安靜的環(huán)境中進(jìn)行。

1.3.5 曠場測試

按照曠場實(shí)驗(yàn)的要求，選取第3、5、8周小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。小鼠放入直徑49 cm，壁高40 cm正方形場內(nèi)，距地面2 m處用一盞60 W白熾燈照明，并通過攝像頭進(jìn)行錄像，記錄小鼠20 min內(nèi)的行為表現(xiàn)，清理消毒后測試下一組動物，整個實(shí)驗(yàn)過程在安靜的環(huán)境中進(jìn)行。小鼠在20 min內(nèi)的行為表現(xiàn)分為進(jìn)入中央?yún)^(qū)域的時間、糞便顆粒數(shù)、在實(shí)驗(yàn)區(qū)域運(yùn)動的總距離以及運(yùn)動的平均速度。視頻錄像經(jīng)TopScanLite TopView Behavior Analyzing System軟件和人工分析進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1小鼠存活情況

如圖1所示，與WT相比，NKO組小鼠從第2周開始出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，到第9周基本全部死亡，存活率顯著低于WT，差異有顯著性(P< 0.05)。

2.2小鼠體重變化

如圖2A、2B所示，從第1周開始，NKO組小鼠在體重方面顯著低于WT組(P< 0.01)；到第3周，差異更為顯著(P< 0.0001)。

2.3小鼠運(yùn)動情況測試

2.3.1 平衡協(xié)調(diào)能力

如圖3A、3B、3C所示，在60 s適應(yīng)性訓(xùn)練中，NKO組小鼠完成訓(xùn)練的情況明顯差于WT組，其中雄性小鼠的完成情況差于雌性小鼠，差異有顯著性(P< 0.05)。正式實(shí)驗(yàn)時，NKO組小鼠在加速轉(zhuǎn)動棒上運(yùn)動的時間明顯小于WT組，同時NKO組小鼠在掉落時加速轉(zhuǎn)動棒的速度也小于WT組，且差異有顯著性(P< 0.0001)。

2.3.2 肌肉力量

如圖4所示，從第3周開始，NKO組雄性、雌性小鼠抓力均明顯小于WT組小鼠，且差異有顯著性(P< 0.0001)。

注：A：雌性小鼠體重變化；B：雄性小鼠體重變化。與野生型組比較，**P< 0.01，***P< 0.0001。圖2 不同性別NKO與WT小鼠體重變化Note. Changes of body weight in female (A) and male (B) mice. Compared with the WT group, **P< 0.01, ***P< 0.0001.Fig.2 Changes of body weight of the NKO and WT mice

注：3wF：3周齡雌性；3wM：3周齡雄性；5wF：5周齡雌性；5wM：5周齡雄性；8wF：8周齡雌性；8wM：8周齡雄性。與野生型組比較，***P<0.0001。圖3 NKO組與WT組小鼠平衡協(xié)調(diào)能力、肌肉力量情況比較Note. 3wF:3-week-old female;3wM:3-week-old male;5wF:5-week-old female;5wM:5-week-old male;8wF:8-week-old female;8wM:8-week-old male.Compared with the WT group,***P< 0.0001.Fig.3 Comparison of balance coordination and muscle strength of the NKO and WT mice

注：3wF：3周齡雌性；3wM：3周齡雄性；5wF：5周齡雌性；5wM：5周齡雄性；8wF：8周齡雌性；8wM：8周齡雄性。與野生型組比較，***P<0.0001。圖4 NKO組與WT組小鼠肌肉力量情況比較Note. 3wF:3-week-old female;3wM:3-week-old male;5wF:5-week-old female;5wM:5-week-old male;8wF:8-week-old female;8wM:8-week-old male.Compared with the WT group,***P< 0.0001.Fig.4 Comparison of grasping strength of the NKO and WT mice

2.3.3 運(yùn)動能力與焦慮情緒測試

(1)排泄糞便數(shù)量：NKO組小鼠在測試時間內(nèi)所排泄的糞便數(shù)量明顯小于WT組，且差異有顯著性(P< 0.0001)。見表1。

(2)運(yùn)動總距離：第3周、第5周的NKO組小鼠運(yùn)動總距離明顯小于WT組，且差異有顯著性(P< 0.0001)；而第8周的NKO組小鼠與WT組小鼠之間的差距縮小，但NKO組小鼠運(yùn)動總距離仍小于WT組(分別為P< 0.01，P< 0.05)。見表2。

(3)運(yùn)動平均速度：NKO組小鼠在第3周時，運(yùn)動的平均速度小于WT組(分別為P< 0.01，P< 0.05)，第5周后，NKO組小鼠運(yùn)動的平均速度與WT組相比差距明顯增加，小于WT組，且差異有顯著性(P< 0.0001)。見表3。

(4)進(jìn)入中央?yún)^(qū)域時間：NKO組小鼠在測試時間內(nèi)進(jìn)入中央?yún)^(qū)域時間明顯小于WT組，且差異有顯著性(P< 0.0001)。見表4。

3 討論

本研究通過分析神經(jīng)元特異性SEL1L基因敲除小鼠(NKO)的生長、存活及多個行為學(xué)指標(biāo)，探討了SEL1L基因在維持神經(jīng)系統(tǒng)正常生理活動中的作用，結(jié)果顯示：與WT小鼠相比，NKO小鼠存活時間為3～9周、體重較輕、焦慮情緒顯著，肌肉力量、平衡協(xié)調(diào)性、運(yùn)動能力較差。這一研究結(jié)果充分說明SEL1L蛋白在維持中樞神經(jīng)正常功能中是不可或缺。這也是首次在小鼠身上證明SEL1L基因功能正常與否直接與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)。

Tab.1Comparison amount of feces of the mice in each group during the open field test

組別Groups第3周3rdweek第5周5thweek第8周8thweekWT雄性WTMale52±1263±1365±11WT雌性WTFemale59±1255±0859±11NKO雄性NKOMale15±15a09±09a15±10aNKO雌性NKOFemale13±14a09±11a10±10a

注：與野生型組比較，aP< 0.0001。

Note. Compared with the WT group,aP< 0.0001.

Tab.2Comparison of total movement distance of the mice in each group during the open field test

組別Groups第3周3rdweek第5周5thweek第8周8thweekWT雄性WTMale5246252±20262．724318993±11090．763052850±15692．48WT雌性WTFemale3397651±9555．023294534±12958．892690966±7862．65NKO雄性NKOMale1292251±3004．5a1117487±12468．78a1586314±11653．51cNKO雌性NKOFemale1210130±3756．31a1408529±4078．62a935787±12468．78b

注：與野生型組比較，aP< 0.0001，bP< 0.01，cP< 0.05。

Note. Compared with the WT group,aP< 0.0001,bP< 0.01,cP< 0.05.

Tab.3Comparison of average speed of the mice in each group during the open field test

組別Groups第3周3rdweek第5周5thweek第8周8thweekWT雄性WTMale5943±19．234998±13．934513±8．37WT雌性WTFemale4179±11．124354±9．343548±10．16NKO雄性NKOMale3687±7．60b2585±11．54a1980±7．11aNKO雌性NKOFemale3033±12．7c660±11．96b1711±5．24a

注：與野生型組比較，aP< 0.0001，bP< 0.01，cP< 0.05。

Note. Compared with the WT group,aP< 0.0001,bP< 0.01,cP< 0.05.

Tab.4Comparison of the time spent to enter the central region of the mice in each group during the open field test

組別Groups第3周3rdweek第5周5thweek第8周8thweekWT雄性WTMale6726±64．1210232±32．0110777±38．44WT雌性WTFemale7627±23．7311612±52．198669±46．47NKO雄性NKOMale644±3．68a1190±13．86a1074±7．47aNKO雌性NKOFemale1978±21．86a1134±22．46a1256±16．92a

注：與野生型組比較，aP< 0.0001，bP< 0.01，cP< 0.05。

Note. Compared with the WT group,aP< 0.0001,bP< 0.01,cP< 0.05.

SEL1L基因缺失是如何導(dǎo)致中樞神經(jīng)元退行性功能病變的呢？神經(jīng)退行性疾病發(fā)病原因復(fù)雜，已有證據(jù)表明許多神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生，與病人腦中某些蛋白，如Tau蛋白、α-突出核蛋白(α-synuclein)、Aβ肽(β-amyloid)等蛋白的錯誤折疊和聚集有關(guān)[14]。而神經(jīng)退行性疾病中錯誤折疊蛋白的形成則可能與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，特別是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)降解通路的功能是否正常有關(guān)。SEL1L與泛素連接酶Hrd1共同構(gòu)造內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜復(fù)合體，參與ERAD功能的正常進(jìn)行[15]。我們的前期研究發(fā)現(xiàn)，SEL1L基因缺失誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生應(yīng)激，抑制ERAD通路、抑制錯誤折疊蛋白質(zhì)的降解[15-18]；基于目前已發(fā)表和我們的前期研究結(jié)果，可以推斷SEL1L基因缺失可能主要影響中樞神經(jīng)元中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白降解系統(tǒng)(即ERAD)功能，從而引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致中樞神經(jīng)元退行性功能病變。

神經(jīng)退行性疾病臨床表現(xiàn)可分為運(yùn)動癥狀和非運(yùn)動癥狀。對于運(yùn)動癥狀的評估，本研究主要選擇加速轉(zhuǎn)輪、小鼠抓力器、曠場等實(shí)驗(yàn)裝置分別評價小鼠的肌肉力量、平衡協(xié)調(diào)性、運(yùn)動能力和焦慮情緒[12, 13]。研究發(fā)現(xiàn)NKO小鼠在抓力器、加速轉(zhuǎn)輪上所展現(xiàn)的肌肉力量、運(yùn)動能力和平衡協(xié)調(diào)能力明顯弱于WT小鼠；在曠場實(shí)驗(yàn)中，NKO小鼠排泄物少于WT小鼠，反應(yīng)出NKO小鼠焦慮情緒較WT小鼠嚴(yán)重，但由于排泄物數(shù)量受影響因素較多，不能充分反應(yīng)其焦慮情況，需要輔助其他實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析；NKO小鼠在運(yùn)動距離、運(yùn)動平均速度和進(jìn)入中央?yún)^(qū)域時間方面與WT小鼠相比差異有顯著性，NKO小鼠明顯弱于WT小鼠，說明NKO小鼠偏好在角落靜止不動或在曠場實(shí)驗(yàn)區(qū)域邊緣活動，通過曠場實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以反映出NKO小鼠運(yùn)動能力弱于WT小鼠，焦慮情況比WT小鼠嚴(yán)重。以上結(jié)果與Tomi等人對神經(jīng)退行性疾病行為學(xué)研究結(jié)果一致[19-21]。從運(yùn)動癥狀方面說明，SEL1L基因缺失導(dǎo)致小鼠在行為學(xué)方面有明顯缺陷。

對于非運(yùn)動癥狀的評估，NKO小鼠與WT小鼠相比存活時間明顯縮短。本研究中個體周期的選擇，主要參考預(yù)實(shí)驗(yàn)以及小鼠存活時間。正常小鼠的壽命為1.5～2年，而本研究中NKO小鼠平均壽命為6周，根據(jù)其他研究表明，SEL1L基因的缺失導(dǎo)致多種神經(jīng)系統(tǒng)功能失常，影響諸如飲水、飲食、心律、血液循環(huán)等而導(dǎo)致死亡(參考未發(fā)表數(shù)據(jù))。而小鼠壽命的縮短，也說明SEL1L基因缺失導(dǎo)致小鼠在生長方面存在缺陷。

而對于NKO小鼠體重的下降，有研究表明體重下降不是由于能量攝入減少, 而是由于能量消耗增加, 引起能量消耗的主要原因可能與肌肉僵直和非自主運(yùn)動有關(guān)[22]。體重下降的發(fā)生可能和機(jī)體能量代謝失衡、疾病本身、吞咽困難、藥物治療、嗅覺下降、癡呆、瘦素、性別等因素有關(guān)。下丘腦廣泛的神經(jīng)元變性可能是導(dǎo)致體重下降的原因，因此神經(jīng)退行性疾病患者體重下降與能量攝入和能量消耗的關(guān)系需要更多的研究加以證實(shí)[23]。體重下降的發(fā)生也可能與胰島素樣生長因子(insulin-like growth factor，IGF)有關(guān)，有研究表明，在脊髓性肌萎縮(spinal muscular atrophy，SMA)患病小鼠體內(nèi)，IGF-1循環(huán)顯著下降[24]。眾所周知，在體內(nèi)垂體-GH-GHR-IGF信號傳導(dǎo)通路主要調(diào)控IGFs的表達(dá)，而IGF-1在體內(nèi)起著重要的調(diào)節(jié)生長發(fā)育的作用[25]。NKO小鼠體重下降，推測可能與IGF-1分泌下降有關(guān)，最終影響個體正常生長，但具體的作用機(jī)制仍需要進(jìn)一步加以證實(shí)。

動物模型的建立對探討疾病分子機(jī)理和治療手段十分關(guān)鍵。目前，用于神經(jīng)退行性疾病研究的模型主要有斑馬魚[26, 27]，線蟲[28]，果蠅和小鼠(藥物誘導(dǎo)或基因改造)。而本研究所采用的NKO小鼠模型，通過神經(jīng)元特異性SEL1L基因敲除，模擬體內(nèi)ERAD通路受損，抑制腦內(nèi)錯誤折疊蛋白質(zhì)的降解，使其滯留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)生變化，最終使細(xì)胞凋亡、神經(jīng)元或髓鞘發(fā)生缺失。這一模型的建立將有助于從新的審視角度探究神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病機(jī)制，從而加速抗神經(jīng)退行性疾病有效新藥的研發(fā)。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)元特異性SEL1L基因敲除(NKO)小鼠無論從存活時間、體重、情緒等非運(yùn)動水平，還是從肌肉力量、平衡協(xié)調(diào)性等運(yùn)動水平上，都與WT小鼠存在較大差異，各項(xiàng)指標(biāo)明顯低于WT小鼠，說明SEL1L蛋白在維持中樞神經(jīng)正常功能中是必須的。NKO小鼠所表現(xiàn)出的生長及行為學(xué)方面的特征，與神經(jīng)退行性疾病患者運(yùn)動、力量、平衡、情緒等癥狀具有一定相似性，為進(jìn)一步深入研究神經(jīng)退行性疾病的分子機(jī)制和治療措施，提供了一個新的動物模型。本研究還存在許多不足之處，例如，僅從生長和行為學(xué)的運(yùn)動、肌肉力量等方面驗(yàn)證NKO小鼠與WT小鼠的差異，而未對神經(jīng)退行性疾病中典型的記憶行為學(xué)進(jìn)行測試；其次，本研究也未從細(xì)胞和分子水平深入研究NKO小鼠模型中神經(jīng)退行性病變的具體發(fā)病機(jī)理。

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ImpactofSEL1Ldeletionincentralnervoussystemonthebehaviorofmice

WANG Jing-yi1， LIU Qing-qing2， PAN Zhi-xiong2， ZHOU Zheng-yu1， LONG Qiao-ming2*

(1.Research Center of Laboratory Animals, Soochow University, Suzhou 215123, China； 2.Genome Research Center of Cambridge-Soochow University, Suzhou 215123)

ObjectiveTo investigate the role of endoplasmic reticulum protein SEL1L in the maintenance of physiological activities of the central nervous system in mammals.MethodsNeuron-specificSEL1Lknockout mice (NKO) were generated using the Cre/loxp strategy. Both female and male mice were divided into experimental group (NKO) and wild-type group (WT), with 10 mice in each group and of both sexes. The postnatal survival time, body weight and behavioral indicators such as strength of skeletal muscle, balance coordination, locomotion and anxiety of the mice in each group were compared and analyzed to evaluate the physiological role of SEL1L in the central nervous system.ResultsThe survival time of the NKO mice was only (6±3) weeks on average. Although the neonatal body weight of the NKO mice was similar to that of the wild-type mice, both the male and female NKO mice were significantly more retarded in growth than the wild-type mice, since the body weight of the NKO mice was 54.64%, 40.54% and 38.57% of the WT mice at 3, 5 and 8 weeks of age, respectively. The strength of skeletal muscle of the male NKO mice was 44.24%, 48.09% and 49.04% of male WT mice, and as for the female NKO mice, it was 39.39%, 50.19% and 49.69% of the female WT mice at those three postnatal time points. The movement time, which indicates the balance coordination, of the male NKO mice was 26.92%, 41.58% and 37.48% of the male WT mice, and the movement time of the female NKO mice was 46.02%, 47.67% and 38.48% of the female WT mice. The movement distance in the open field test and the time spent to enter the central region of the male NKO mice were (24.63%, 9.57%), (25.87%, 11.63%) and (51.96%, 9.97%) of the male WT mice, and as for the female NKO mice, those two indicators were (35.62%, 25.93%), (42.75%, 9.77%) and (34.77%, 14.49%) of the female WT mice. In addition, the NKO mice showed more prominent anxiety. There were significant differences between the NKO group and the WT group for all of the experiments above (P< 0.001).ConclusionsThe data of the postnatal survival time, the body weight and the behavioral indicators such as balance coordination, locomotion and anxiety of the mice show that the condition of the NKO mice is significantly worse than that of the WT mice, indicating an important role of SEL1L in the maintenance of physiological functions of the central nervous system.

SEL1Lgene; Mouse model; Behavior studies

R-33

A

1671-7856(2017) 09-0053-07

10.3969.j.issn.1671-7856. 2017.09.010

2017-01-16

蘇州大學(xué)特聘教授啟動經(jīng)費(fèi)(編號：Q421600114)。

王婧怡(1992-)，女，碩士研究生，專業(yè)：細(xì)胞生物學(xué)。E-mail: wjy13936595055@163.com

龍喬明(1963-)，男，博士生導(dǎo)師，研究方向：神經(jīng)退行性疾病的細(xì)胞與分子機(jī)理。E-mail: qmlong@suda.edu.cn