自闭症大鼠模型中性别差异的听觉脑干反应：环境与遗传因素对自闭症样听觉功能的影响

《Autism Research》：Sex Differences in Auditory Brainstem Responses of Two Rat Models of Autism: Environmental and Genetic Contributions to Autism-Like Auditory Function

　　本文系统研究了GRIN2B基因突变和孕期丙戊酸（VPA）暴露两种自闭症大鼠模型的听觉脑干反应（ABR），揭示了性别和病因特异性听觉通路异常。作者通过分析波幅、潜伏期、波间期和振幅比等指标，发现对照组雌性大鼠普遍表现出更强的波幅和更短的潜伏期，而两种自闭症模型大鼠则呈现波幅降低和潜伏期延长。特别值得注意的是，Grin2b-/+模型显示出独特的III:I波幅比降低，提示早期听觉传导异常。这些发现为理解自闭症感官异常的神经机制提供了重要线索，并强调了ABR作为非侵入性生物标志物在自闭症早期诊断中的潜在价值。

　　

摘要

自闭症是一种早发性神经发育障碍，以受限的重复行为和社交沟通异常为特征。大量自闭症个体存在听觉感知异常，影响其日常声音环境适应能力。听觉脑干反应（ABR）是通过听觉刺激诱发的电生理电位，可评估听觉神经和脑干的神经活动。本研究通过比较GRIN2B罕见突变模型和孕期丙戊酸诱导模型与对照组大鼠的ABR，系统分析了波幅、潜伏期（I-V波）、波间期（I-III、I-V、III-V）和振幅比（III:I、V:I、V:III）。结果显示雌性大鼠普遍表现出更大的波幅和更长的潜伏期；对照组大鼠较自闭症模型波幅更大、潜伏期更短。探索性分析进一步提示性别与大鼠模型之间存在交互作用，表明自闭症相关听觉表型受到调节。

1 引言

自闭症谱系障碍患者中约90%存在听觉感知异常，表现为对特定声音的过敏或迟钝。ABR作为脑基生物标志物，能够有效反映自闭症的听觉特征。值得注意的是，ABR存在性别差异，女性通常表现出更高的波幅和更短的潜伏期，这一特点在男性诊断比例约为3:1的自闭症研究中尤为重要。此外，环境和遗传因素独立或共同影响自闭症表型的形成。孕期接触致畸药物（如丙戊酸）或GRIN2B等基因的罕见新生突变均与自闭症发生相关。本研究通过对比Grin2b-/+和VPA两种自闭症大鼠模型，旨在探讨性别和病因对脑干听觉电生理指标的影响。

2 材料与方法

实验选用Long-Evans大鼠，包括Grin2b-/+（雌性n=8，雄性n=7）、VPA（雌性n=10，雄性n=6）和对照组（雌性n=6，雄性n=6）。VPA模型通过妊娠第12天腹腔注射400 mg/kg丙戊酸制备；Grin2b-/+模型采用CRISPR/Cas9技术构建GRIN2B基因外显子3缺失突变。ABR记录在隔音屏蔽室内进行，动物经乌拉坦麻醉后，通过皮下电极记录单耳听觉刺激诱发的电位。刺激为0.1 ms短声，强度范围10-80 dB SPL。数据分析包括波幅、潜伏期、波间期和振幅比的计算，采用双向混合方差分析和Kruskal-Wallis检验进行统计比较。

3 结果

3.1 ABR波形的波幅

波幅-强度函数分析显示，对照组在II、III、V波的波幅增长斜率显著大于两种自闭症模型（p<0.01）。性别主效应在I、II、III、V波中显著（p<0.01），模型主效应在所有波中均显著（p<0.05）。交互作用分析发现，对照组雌性大鼠在II波表现出最大波幅（p<0.001），而Grin2b-/+组的III波波幅接近基线（p<0.001）。高强度刺激下（70-80 dB SPL），对照组雌性在V波波幅显著大于雄性（p<0.05），该差异在自闭症模型中消失。

3.2 ABR波形的潜伏期

VPA组在所有波的潜伏期均显著长于对照组（p<0.05）。性别与模型交互作用在II、III、IV波的高强度刺激下显著（p<0.05），表现为Grin2b-/+雌性潜伏期延长，而雄性缩短。

3.3 波间潜伏期

I-III和I-V波间期存在显著性别主效应（p<0.01）。对照组雌性表现出更长的I-V和III-V波间期（p<0.05），Grin2b-/+组雌性I-III波间期更长（p=0.008）。

3.4 振幅比

Grin2b-/+组的III:I振幅比显著低于对照组和VPA组（p<0.01）。在70-80 dB SPL强度下，性别与模型交互作用显著（p<0.05），Grin2b-/+大鼠的两性均表现出更高的III:I比值。

4 讨论

本研究首次在两种自闭症大鼠模型中系统揭示了ABR的性别特异性异常。对照组雌性大鼠的波幅优势可能与脑内局部雌激素信号通路有关，而自闭症模型中该优势的消失提示其雌激素信号可能受损。Grin2b-/+模型特有的III:I波幅比降低反映了NMDA受体功能缺陷导致的早期听觉传导异常。VPA模型的潜伏期延长则与既往发现的脑干结构异常相符。这些发现不仅为理解自闭症感官异常的神经机制提供了新视角，还提示ABR可作为探索自闭症神经多样性的有效工具。未来研究应进一步结合预测编码理论，深入探讨听觉通路中自上而下和自下而上处理的动态交互作用。

5 结论

环境暴露可能影响自闭症相关基因的表达。本研究强调听觉系统在自闭症中的广泛参与，为开发基于ABR的性别特异性诊断方法奠定了基础。对遗传和环境因素如何影响两性自闭症相关听觉功能的深入研究，将有助于识别 distinct 听觉表型，进而指导个性化干预策略的制定。