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孤独症谱系障碍(autism spectrum disorder,ASD)是一种神经发育障碍疾病,发生于儿童早期,可在3岁前进行诊断和筛查,是一种受遗传和环境因素共同调控的高异质性终身疾病。ASD发病率约为1.5%,整体呈现增加趋势并具有明显的性别差异,男性与女性发病率比率约为4:1。孤独症核心症状为社会交往能力障碍和重复刻板行为的增加,同时可能伴有其他行为和功能障碍,给家庭和社会造成沉重的负担。孤独症的发病机制极为复杂,目前的研究表明,孤独症的发病机制与脑内多种蛋白和分子的变化密切相关,尤其与突触相关蛋白变化及突触结构可塑性相关,包括兴奋性和抑制性突触蛋白和树突棘密度等,涉及的细胞信号通路有MAPK和AKT途径等。丙戊酸(valproic acid,VPA)作为治疗癫痫和双向情感障碍的药物,具有抗惊厥性,通过降低神经元的兴奋性发挥神经保护作用,而在母体孕期服用VPA会增加后代罹患孤独症的风险,其会出现生长发育延迟、重复刻板行为增加以及社交障碍等孤独样行为。现在的研究通过对啮齿类动物母体孕期腹腔注射VPA建立动物模型,具有良好的表面效度、构建效度和预测效度,为更好的理解孤独症发病机制及其预防提供了重要依据。叶酸(folic acid,FA)是一种水溶性B族维生素,其活性形式四氢叶酸是参与体内代谢调控的甲基供体。流行病学研究表明母体孕早期补充叶酸可以降低后代患有孤独症的概率,具有神经保护作用,但机制尚不明确。本课题将研究叶酸对VPA诱导的孤独症大鼠模型的保护作用及相关分子机制。本研究采用孕期暴露VPA的方法建立大鼠孤独症模型,叶酸组同时从E1d至E12.5d 连续灌胃叶酸(1mg/kg,light folic acid,4mg/kg,high folic acid),探讨叶酸对孤独症的保护作用及潜在的分子机制,为孤独症的预防提供理论和实验依据。检测雄性后代生长发育水平、运动能力和焦虑水平以及社会交往能力,筛选有效剂量叶酸组进行后续的分子实验,用高尔基染色的方法检测内侧前额叶(medial prefrontal cortex,mPFC)树突棘密度的变化,用Western Blot检测眶额叶(orbital frontal cortex,OFC)、内侧前额叶(medial prefrontal cortex,mPFC)和海马(hippocampus,HP)兴奋性和抑制性突触标记蛋白、BDNF的表达以及信号通路蛋白ERK1/2和AKT的磷酸化水平。研究结果:1.成功构建VPA诱导的大鼠孤独症模型。与对照组相比,模型组出现生长发育能力显著迟缓、焦虑水平增加和社会交往能力障碍,成功建立孤独症的动物模型。2.叶酸对孤独症模型的行为损伤具有保护作用。两个剂量的叶酸组与VPA组相比,行为学指标有不同程度的逆转,高剂量叶酸(4mg/kg,high folic acid)具有更为明显的逆转效果;旷场实验结果显示,VPA+HFA组在旷场中心区域运动的时间及次数显著高于VPA组(P<0.05),显著逆转VPA组焦虑水平的增加;交往测试结果显示,VPA+HFA组的社会交往指数(social index,SI)和社会偏好指数(social preference index,SPI)显著高于VPA组(P<0.05),显著逆转孤独症的社交障碍。3.叶酸降低孤独症模型mPFC树突棘密度。VPA组mPFC-PrL区树突棘密度显著增加(P<0.01),与VPA组相比,VPA+HFA组树突棘密度显著降低(P<0.01),这种变化可能与脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)的表达相关。4.叶酸改变孤独症模型突触标记蛋白的表达。VPA组眶额叶(OFC)中兴奋性突触标记CaMK Ⅱ蛋白表达显著上升(P<0.01),海马(HP)中抑制性突触蛋白标记GAD65蛋白表达显著降低(P<0.05),与VPA组相比,VPA+HFA组得到逆转;对于ERK1/2和AKT磷酸化水平的改变,三个脑区中各组均无明显变化。结论:孕早期母体补充叶酸可以显著改善VPA诱导的孤独症模型的孤独症样行为,其相关的神经生物学机制可能与兴奋性和抑制性突触标记蛋白的异常表达及突触结构可塑性变化相关。