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智力障碍（ID）等神经发育障碍（NDDs）发病机制不明，名古屋大学等机构研究人员构建携带 CAMK2A 基因 P212L 变异的敲入小鼠模型开展研究。结果显示，该变异会增强 CaMKIIα 信号，导致学习障碍等 ID/NDDs 特征。这为相关疾病研究和治疗提供新方向。
在神秘的大脑世界里，神经发育障碍（NDDs）一直是困扰科学界的难题。智力障碍（ID）作为其中一种常见病症，给患者及其家庭带来了沉重负担。近年来研究发现，基因在 ID 的发生中起着关键作用，尤其是 CAMK2A 基因。它编码的钙 / 钙调蛋白依赖性蛋白激酶 IIα（CaMKIIα）在突触可塑性、学习和记忆过程中至关重要。然而，CAMK2A 基因相关突变如何导致 ID，其具体机制尚不清楚。为了深入探究这一谜题，来自日本名古屋大学、京都大学、东京大学等多个研究机构的科研人员展开了一项重要研究，相关成果发表在《Translational Psychiatry》杂志上。
研究人员采用的主要技术方法包括：运用 CRISPR/Cas9 技术构建 CaMKIIα P212L 杂合（Ht）敲入小鼠模型；利用 Western blotting 检测蛋白的磷酸化和表达水平；通过电生理学技术记录海马脑区的场兴奋性突触后电位（fEPSP）以研究突触可塑性；开展多种行为学测试评估小鼠的行为表现。
研究结果如下：
- CaMKIIα P212L 杂合敲入小鼠的构建：研究人员利用 CRISPR-Cas9 敲入策略成功构建了 CaMKIIα P212L 突变小鼠。通过对小鼠的观察发现，纯合突变小鼠存在生长障碍和断奶前过早死亡的现象，因此研究主要聚焦于杂合突变小鼠。杂合突变小鼠的存活率与野生型相当，但体重有所增加，且整体大脑结构未出现明显异常。
- CaMKIIα 过度自磷酸化和树突棘增大：研究人员对野生型和杂合突变小鼠脑提取物的突触部分进行检测。结果显示，在雄性杂合突变小鼠中，CaMKIIα 的总蛋白水平显著降低，但其相对 T286 自磷酸化水平却明显增加，而雌性杂合突变小鼠中未观察到这些差异。进一步研究发现，雄性杂合突变小鼠海马 CA1 区蘑菇型树突棘头部直径显著增大，而树突棘密度无明显变化。这表明 P212L 突变增强了雄性杂合突变小鼠单位 CaMKIIα 的活性，导致树突棘增大。
- 海马 LTP 增强：由于树突棘大小的变化暗示着突触可塑性的改变，研究人员对海马长时程增强（LTP）进行研究。在给予 90s 10Hz 刺激后，雄性杂合突变小鼠海马 CA1 区在 35 - 40min 出现明显的 LTP 增强，而野生型小鼠未出现该现象。雌性杂合突变小鼠有增强趋势，但差异不显著。此外，研究人员还测量了配对脉冲比率，发现不同基因型小鼠之间无显著差异，表明突触前释放无明显受损。这说明雄性杂合突变小鼠在较低刺激频率下即可出现 LTP 增强，可能是由于 CaMKIIα P212L 的过度激活所致。
- 行为学异常：研究人员对小鼠进行了一系列行为学测试，包括评估焦虑的高架十字迷宫（EPM）测试、评估运动协调能力的转棒测试、评估社交行为的三室测试等。结果发现，雄性杂合突变小鼠在 EPM 测试中表现出焦虑样行为，在转棒测试中运动协调能力受损，在三室测试中表现出过度社交行为，在恐惧条件反射测试中恐惧学习和记忆增强。而雌性杂合突变小鼠在部分测试中表现与雄性类似，但在一些测试中无明显差异。此外，在巴恩斯迷宫测试和触摸屏视觉辨别（VD）任务中，雄性杂合突变小鼠在空间和视觉引导学习方面存在缺陷，而雌性杂合突变小鼠在巴恩斯迷宫逆转试验中认知灵活性受损。
研究结论和讨论：本研究构建的 CaMKIIα P212L 杂合敲入小鼠模型，为探究 ID 和其他 NDDs 的病理机制提供了重要工具。研究表明，杂合 P212L 突变导致的 CaMKIIα 信号异常增强，是部分 ID/NDDs 特征的潜在原因。该模型在行为学上表现出与患者相似的症状，具有构建效度和表面效度。此外，研究还发现雌性和雄性杂合突变小鼠在生化和行为表现上存在差异，这可能与性激素影响突触分子结构有关。本研究为深入理解 ID/NDDs 的体内病理生理学提供了重要依据，有望为未来相关疾病的治疗策略提供新的思路。
