Zaburzenie ze spektrum autyzmu (ASD) to rozwojowe zaburzenie mózgu, które objawia się upośledzeniem komunikacji społecznej lub interakcji oraz ograniczonymi, powtarzającymi się wzorcami zachowań lub zainteresowań1,2. W 2022 roku na całym świecie u około 1 na 100 dzieci zdiagnozowano ASD3. Według Centers for Disease Control and Prevention (CDC, USA) częstość występowania ASD wzrosła o 30% od 2008 roku i jest ponad 2-krotna od 2000 roku4,5. Osoby z ASD mogą również wykazywać choroby współistniejące, takie jak niepełnosprawność intelektualna (ID) (35,2%, IQ ≤ 70), zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD) (50%-70%) i inne zespoły genetyczne2,4,6.
Wykorzystanie modeli zwierzęcych w badaniach nad ASD, zwłaszcza gryzoni, dostarczyło istotnych informacji na temat wpływu różnych czynników środowiskowych, w tym diety, leków, ćwiczeń i wzbogacania7,8,9,10, a także mutacje genetyczne, takie jak Shank, Fmr1, Mecp2, Pten i Tsc mutant11,12,13, o objawach ASD. Modele mysie są powszechnie używane do badania ASD ze względu na ich społeczny charakter i wspólne cechy genetyczne, biochemiczne i elektrofizjologiczne z ludźmi. Na przykład, poprzez delecję określonego genu (takiego jak Shank3, Fmr1, Cntnap2 i Pten), nieprawidłowe zachowania społeczne i powtarzalne mogą zostać podsumowane, zapewniając silną trafność badania14,15,16. W tym miejscu udostępniamy protokoły do badania podobieństw między zwierzęcymi modelami genetycznymi a ludzkimi objawami ASD17. Opisujemy samodzielny test samopielęgnacji i trzykomorowy test interakcji społecznych, które odzwierciedlają dwa podstawowe objawy u pacjentów z ASD, a mianowicie odpowiednio ograniczone, powtarzające się wzorce zachowań i zaburzenia interakcji społecznych (komunikacji).
Na podstawie DSM-V (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders of the American Psychiatric Association 5th Edition) i ICD-11 (International Classification of Diseases 11th Revision), pacjenci z ASD angażują się w ograniczone, powtarzające się i stereotypowe wzorce zachowań, w szczególności niefunkcjonalne powtarzalne zachowania skoncentrowane na ciele (BFRB), takie jak kołysanie, stimming, obgryzanie paznokci, wyrywanie włosów, skubanie skóry lub chodzenie na palcach18, 19. U zwierząt powtarzające się zachowanie objawia się długotrwałym i powtarzającym się samodzielnym pielęgnacją. Pielęgnacja jest jedną z najczęstszych wrodzonych czynności wśród gryzoni, przy czym około 40% czasu czuwania spędzają na pielęgnacji20,21. Myszy instynktownie liżą skórę lub futro w celu usunięcia obcych zabrudzeń z powierzchni ciała, co służy utrzymaniu czystości ciała, zapobieganiu urazom, usuwaniu pasożytów i regulowaniu temperatury. Uwodzenie dzieli się na dwa rodzaje: uwodzenie społeczne (allo-grooming), polegające na uwodzeniu przez inną mysz i samodzielne uwodzenie. Samouwodzenie pokazuje stereotypowy i konserwatywny wzorzec sekwencjonowania składający się z czterech etapów (głównie dyskretnych i niesekwencyjnych)22,23. W etapie I (udar eliptyczny) myszy rozpoczynają pielęgnację, najpierw liżąc obie łapy, a następnie pielęgnując łapami okolice nosa. W etapie II (udar jednostronny) myszy używają łap do asymetrycznego wycierania twarzy. W stadium III (udar obustronny) myszy symetrycznie wycierają głowę i uszy. W stadium IV (lizanie ciała) myszy przechodzą do lizania ciała, przesuwając głowę do tyłu i mogą rozszerzyć pielęgnację na ogon i narządy płciowe. Kiedy myszy są indywidualnie umieszczane w przezroczystej klatce, zachowania związane z samoopieką można łatwo rozpoznać i zaobserwować. Myszy zwiększają zachowania związane z samoopieką w obliczu stresu, bólu lub zakłóceń społecznych, co sprawia, że test samopielęgnacji ma kluczowe znaczenie podczas badań nad zaburzeniami neurologicznymi22. Różne mysie modele ASD, w tym te z mutacjami genetycznymi (takimi jak Fmr1−/y, Shank3B−/-, NL1−/−), interwencje farmakologiczne (takie jak DO34, PolyI:C) i specyficzne szczepy wsobne (takie jak BTBR i C58/J), wykazały nadmierne, powtarzające się zachowania związane z samoopieką24,25,26,27.
Zmiany w zachowaniu społecznym służą jako jedno z kryteriów oceny ASD. Zgodnie z DSM-V i ICD-11, pacjenci z ASD wykazują trwałe zaburzenia komunikacji społecznej i interakcji społecznych18,19. Mogą one objawiać się deficytami komunikacji werbalnej i niewerbalnej (tj. nieprawidłowym kontaktem wzrokowym, gestami i wyrazem twarzy), brakiem dzielenia się zainteresowaniami i emocjami z innymi, nieświadomością sygnałów kontekstu społecznego lub trudnościami w nawiązywaniu relacji. Zgodnie z objawami upośledzenia społecznego zaprojektowano i zoptymalizowano różne zadania behawioralne do oceny interakcji społecznych u myszy, takie jak test bezpośredniej interakcji społecznej, trzykomorowe podejście społeczne i test preferencji dla nowości społecznych oraz analiza wokalizacji ultradźwiękowych (USV)16,28. Trzykomorowy test interakcji społecznych jest szeroko stosowanym eksperymentem do oceny zachowań związanych z ASD17,29,30,31. Aparatura składa się z trzech połączonych ze sobą komór; Lewa i prawa komora zawierają drucianą klatkę, która może być pusta lub zajęta przez mysz, umożliwiając mysz testową swobodną interakcję z obiema klatkami. Dwa pomiary pomagają ocenić różne aspekty zachowań społecznych u myszy testowej podczas eksperymentu trójkomorowego. Po pierwsze, mysz testowa jest oceniana za czas spędzony na interakcji z pustą klatką (nowym obiektem) w porównaniu z klatką, która zawiera nową mysz. Ta część zadania zapewnia wgląd w towarzyskość myszy. Następnie nieznaną mysz umieszcza się w pustej wcześniej drucianej klatce. Różnica czasu w interakcji myszy testowej między myszą nieznaną a znaną mierzy preferencję dla nowości społecznych. W tej części zadania mysz kontrolna woli wchodzić w interakcję z nieznaną myszą niż z wcześniej napotkaną, która była już obecna w części testu dotyczącej towarzyskości. Deficyty w interakcjach społecznych i zmniejszona motywacja do interakcji z nowymi myszami są na ogół spotykane w mysim modelu ASD. Test trójkomorowy okazał się solidny od czasu jego wynalezienia. Został wykorzystany do badania fenotypów społecznych w różnych mysich modelach ASD, w tym Fmr1−/−, Shank3B−/-, Cntnap2−/− i szczepu wsobnego BTBR32,33,34,35,36.
Oba testy wykorzystują naturalnie występujące, spontaniczne zachowanie myszy jako wartościowe narzędzia do badania zachowań podobnych do ASD. Ponieważ są one uważane za testy o niskim poziomie stresu, możliwe jest przeprowadzenie obu testów w tej samej grupie myszy w celu zmierzenia zachowania podobnego do ASD, przy czym najpierw przeprowadza się test samodzielnej pielęgnacji, a w kolejnych dniach trzykomorowy test interakcji społecznych. Dostarczane przez nas protokoły stanowią niezbędne narzędzie do oceny zachowań podobnych do ASD i opracowywania nowych metod terapeutycznych29,30,31. W ostatecznym rozrachunku przyczyniłyby się one do poprawy wyników leczenia osób dotkniętych ASD.