[发明专利]一种用于研究脑-肠神经环路的方法及其应用

说明书

本发明涉及一种用于研究脑‑肠神经环路的方法，所述方法包括：向哺乳类动物的肠壁注射携带目的基因的跨突触病毒，使其在中枢神经系统和外周神经系统同时表达目的基因，并以此研究脑‑肠神经环路。本发明所涉及的方法选用跨突触病毒作为病毒载体，并特定地对动物实施肠壁注射方式，以此来研究调控社交行为的脑‑肠神经环路形成，本发明首次成功转染了肠道神经元，其可以快速逆向跨突触转染神经元，从而实现长程神经元的投射追踪。

技术领域

本申请属于神经学技术领域，具体涉及一种用于研究脑-肠神经环路的方法及其应用。

背景技术

社会交往是一种重要且复杂的认知行为，社会交往能力的调控需要特定的大脑功能区域来实现。而不同脑区之间的同步性反应了不同行为和任务下大脑协同工作的工作方式和神经环路的参与状态。大脑不同脑区之间的同步性研究是近几年脑科学研究热点。在正常被试人群中，脑连接强度和同步关系可以反映相关任务下不同脑区之间的网络状态；在精神疾病病人中，脑区之间同步性的变化可以作为大脑病变的生物特征。许多和社会交往异常相关的精神疾病中存在脑区之间的同步性改变。研究表明海马体与前额叶之间存在同步性，而在自闭症患者和精神分裂症患者中海马体与前额叶之间的环路连接存在功能性异常。自闭症是一种神经发育障碍性疾病，其诊断依据是存在社会互动与沟通缺失，以及具有限制性及重复性行为。这些患者给家庭带来巨大经济负担，然而这些异常行为背后的神经解剖和神经环路调控机制依然不清楚。

另外，除了中枢神经系统的一些病变，自闭症患者还常伴有其他系统并发症，由以胃肠功能障碍最为常见。与普通人群相比，自闭症患者胃肠道疾病(如急性便秘、腹泻和腹痛)的患病率显著增加。通常自闭患儿需要常人的俩倍药物剂量用于治疗其胃肠道疾病，更为严重的情况是，与单纯的神经源性自闭症患者相比，高达四倍的伴有肠道疾病的自闭人群需要接受住院治疗。一项针对 84例自闭症患者胃肠道功能障碍研究的meta分析发现，便秘患病率为22.2％，腹泻患病率为13％，其他胃肠道症状患病率为46.8％。另有研究表明，60-74％的自闭症儿童有过肠炎的患病经历。研究表明胃肠功能障碍与自闭症的社会损害程度存在相关性，且社交障碍程度与便秘程度间也存在相关性，然而导致自闭症肠道功能异常的机制亦不清楚。

在全球发病率持续增高的趋势下，探讨自闭症的发病机制已成为亟待解决的大问题。脑-肠轴作为连接大脑和肠道的通路，使脑-肠的双向信息沟通成为可能。随着对于脑-肠轴关注度的增加，其作为治疗胃肠道和精神疾病(如炎症性肠病，抑郁及创伤后应激障碍)新的靶向目标也引起了广泛关注。脑-肠轴中包括大脑、脊髓，自主神经系统(交感、副交感神经和肠道神经系统)，以及肾上腺轴等。“中枢神经系统”与第二大脑“肠道神经系统”之间存在许多信号通路以及大量相同的神经递质。脑-肠的相互作用不仅在调节胃肠功能方面发挥着重要作用，例如：营养物质的消化和吸收等；而且也影响某些中枢认知功能，例如：决策的制定或社交行为等。大量研究表明异常的脑-肠连接和/或严重影响肠道神经和中枢神经系统发育的调控因子可能是导致自闭症患者胃肠功能及行为障碍的重要因素，脑-肠神经环路的研究将对我们探究自闭症的致病成因起非常重要的作用。

病毒载体作为目前最有效的神经环路研究工具，在中枢神经系统中得到了广泛的应用，但在外周神经系统中，尤其肠神经系统，因为肠道粘膜是机体最大的天然屏障，可以抵御致病菌的侵袭，对绝大多数成功转染中枢神经系统的病毒载体存在免疫源性，从而限制了对于病毒载体的选择。目前，重组腺相关病毒(rAAVs)因其低免疫原性及低毒性，已被报道可成功转染肠神经系统，实现目的基因在肠神经系统中的高表达。但鉴于其不能跨突触感染神经元，同时其转染神经元的时间一般在三周以上，不利于实验数据的快速采集，进而大大限制了其在脑-肠神经环路研究中的应用。其次，病毒的注射方式多种多样，常见的感染肠道组织的注射方式有口服、灌肠、腹腔注射、尾静脉注射、肠系膜动脉注射等。采用不同的病毒注射方式及注射位置也会影响到其转染的效率和表达时间。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于研究脑-肠神经环路的方法及其应用。