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【中图分类号】R749.94 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484（2014）05-3267-01
脆性X综合征（fragile X syndrome，Fra（X）S）是最常见的X连锁不完全显性遗传病，占智力低下总人数的2%～6%，占X连锁智力低下的40%左右，严重影响出生人口素质。Fra（X）S其特殊的行为表型特征被认为在诊断上具有提示作用，而焦虑被认为是Fra（X）S的重要行为表型特征。2005年Spencer等发现基因敲除老鼠对镜子表现出较多的厌恶行为，同时存在较差的社交关系及社交焦虑（3），认为FMR-1基因敲除导致了老鼠社交焦虑及社会行为的变化，和患者的异常社会行为存在相关性。2008年Caitlyn等发现基因敲除老鼠在分辨社交关系的好坏上较对照组差（4）。全面深入了解行为认知表型对临床诊断疾病具有提示意义，能够指导提出正确的教育方案及正确理解Fra（X）S患者异常行为及情绪，同时也为进一步研究其产生的神经解剖学异常及分子机制打下基础。
1 材料与方法
1.1 实验动物：FMR-1基因敲除小鼠及对照小鼠购于美国Jackson Laboratory。基于Bakker等报道FMR-1基因敲除老鼠回交10代仍能保持基因的稳定性（1），因此本实验小鼠为上述购置老鼠进行交配，选择其F1代成年雌性小鼠与对照组小鼠（父代）进行回交，选择21天F2代雄性小鼠进行行为学实验。
1.2 实验分组：FMR-1基因敲除组和对照组雄性小鼠共43只，完成行为学实验及数据采集后再进行基因型鉴定分组。
1.3 行为学实验：（1）旷场实验 旷场试验可用于测试动物的水平运动，活跃程度及探索行为，还可测评焦虑情绪。本试验中用于旷场试验的工具为一个40cm×40cm×30cm的木制箱，在箱底用记号笔划为16（4格×4格）个大小相同的格子，并将中央的4（2格×2格）个格子视为中央区。将仔鼠置于中央面朝特定一角后开始计时，摄像机记录5分钟。（2）高架十字迷宫实验 高架十字迷宫以动物自发性行为为基础，利用动物对新异环境的探究特性和对高悬敞开臂的恐惧心理，形成动物的矛盾冲突来考察动物的焦虑状态。本实验自制高架十字迷宫由两个相对的敞开臂（30cm×5cm）和两个相对的封闭臂（30cm×5cm×15cm）组成，封闭臂上部未封顶，迷宫中央为5cm×5cm的开阔部，迷宫离地面30cm，迷宫内壁及其底部涂成黑色。降仔鼠放置于中央区，并面朝特定的敞开臂开始计时，摄像机记录5分钟。
1.4 数据采集：（1）旷场实验数据采集：中央格停留时间是动物空间认知能力的反映。正常动物会避开空旷环境，迅速离开中央格，沿周边活动；如果对新环境的认知能力差，则停留在中央格的时间就会延长。另外在水平方向上的爬格数反映动物的兴奋性，在垂直方向上的站立次数则反映动物对环境探索，爬格数及站立次数共同反映动物的运动力。故采集旷场试验的观察指标有：①爬格数；②直立数；③运动力：爬格数与直立数之和；④中心区进入次数；⑤中心区时间比；⑥中心区运动力比。（2）高架十字迷宫实验数据采集：基于对开放的环境及高处的恐惧，大鼠通常回避两个开放的敞开臂而把自己的大部分活动限于两个封闭的、自认为是安全的封闭臂端。另一方面，对新奇环境的探索冲动又驱使大鼠试图进入开放的臂端。大鼠在开放臂区活动的增加（如进入的次数的比例和在開放臂区的滞留时间）表明焦虑的减少。故采集高架十字迷宫试验的观察指标有：①进入敞开臂和封闭臂的总次数；②进入敞开臂次数比例；③敞开臂停留时间比例。
1.5 统计学分析：各参数值以均数±标准差（mean±SD）表示，采用SPSS17.0统计软件， 对所得数据做正态分布检验和组间方差齐性检验，两项符合后组间数据采用独立样本t检验，P<0.05为差异有显著性。
2 结果与讨论
2.1 旷场实验及高架十字迷宫结果分别见表-1与表-2
2.2 探索能力及运动力结果评估见图-1
2.3 焦虑相关结果评估见图-2
2.4 讨 论 至今为止，关于FMR-1基因敲除老鼠的行为学研究处于起步阶段，本研究通过旷场实验、高架十字迷宫实验探索FMR-1基因敲除小鼠的探索及焦虑相关行为表型特征。
在旷场实验中，基因敲除小鼠在水平爬格数上较对照组增多（P<0.01=，总运动力也较对照组高（P<0.05=，但在垂直直立数上两者无明显差异；提示基因敲除小鼠较对照组自发活动增加，兴奋性增高，但在环境的垂直探索上无显著性差异。这一观点和先前的一些研究存在相似性。2000年Peier等利用相关行为学实验探索FMR-1基因敲除小鼠的行为学特征时即发现基因敲除小鼠探索能力增加（5）。2005年Spencer等也发现基因敲除小鼠表现出更多的自主活动及高兴奋性（3）。基因敲除小鼠这一行为表型特征和人类行为表型是平行的，即多动症状。在2000年由Maes等制定的Fra（X）S表型筛查量表中，多动症状即为其中单独的一项指标（6）；在2005年由McConkie制定的Fra（X）S患者家庭问卷中，有无多动表现也作为其中的一个重要行为表型特征问题（7）。
在小鼠焦虑相关行为的研究中，中心区进入时间比、敞开臂进入时间比上基因敲除小鼠均较对照组时间长（P<0.05=；中心区进入次数上基因敲除小鼠也较对照组多（P<0.05）。以上实验结果提示基因敲除小鼠焦虑水平较对照组减低。对此，有以下几方面的原因值得考虑：①小鼠自发活动增多，兴奋性增高，掩饰了小鼠焦虑相关行为的观察及判断；②以上2种行为学实验均属于非条件反射性的焦虑行为学实验，也许存在一定的外界刺激（譬如社会交往刺激）情况下FMR-1基因敲除小鼠焦虑水平才会显现出来；③小鼠FMR-1基因在功能上和人类存在差异性，使得基因敲除小鼠焦虑水平减低？或者在焦虑行为上存在另一代偿调控机制，削弱FMR-1基因对焦虑行为的影响等。 同時，基因敲除小鼠在中心区进入时间比、开臂进入时间比上增高（P<0.05=。以上实验结果提示基因敲除小鼠对危险环境的认知能力差。2002年Yann等通过辐射迷宫实验发现基因敲除小鼠存在空间记忆缺陷（2）。Cornish等通过观察Fra（X）S男孩执行空间任务，发现空间缺陷在于视觉构建组分（8）。而Kogan等发现Fra（X）S患者在物体辨别学习任务及其反转任务中表现较差，猜测Fra（X）S患者存在一侧空间偏喜性（9）。
3 结论
FMR-1基因敲除小鼠表现为自发活动增多，兴奋性增高，提示小鼠FMR-1基因对小鼠的兴奋性及探索能力存在影响。与人类脆性X综合征患者的行为表型相反，FMR-1基因敲除小鼠焦虑相关行为较对照组减少，猜想FMR-1基因敲除小鼠在非社交性的实验中由于自发活动增强而焦虑水平减低，在社交性实验中焦虑水平增高。同时，FMR-1基因敲除小鼠较对照组对空间的认知及判断能力差。
参考文献
[1] BaLker CE.Fmr-l knockout mice：a model to study fragile X mental retardation The Dutch-Belgian Fragile X Consortium[J].Cell，1994，78（1）：23-33.
[2] Yann SM，Frans S，Sanne SW，et al. Behavioral and Neuroanatomical Characterization of the Fmr1 Knockout Mouse[J]. HIPPOCAMPUS，2002，12：39–46.
[3] Spencer CM，Alekseyenk O，Serysheva E，et al. Altered anxiety-related and social behaviors in the Fmr1 knockout mouse model of fragile X syndrome[J]. Genes， Brain and Behavior，2005，4： 420–430.
[4] Caitlyn H，McNaughton，Jisook M，et al. Evidence for Social Anxiety and Impaired Social Cognition in a Mouse Model of Fragile X Syndrome[J]. Behavioral Neuroscience，2008，（122）2：293–300.
[5] Peier AM，McIlwain， KL，Kenneson A，et al. Correction of FMR1 deficiency with YAC transgenics： behavioral and physical features[J]. Hum Mol Genet ，2000，1145–1159.
[6] Maes B， Fryns JP， Ghesquiere P，et al.Phenotypic checklist to screen for fragile X syndrome in people with mental retardation[J]. Ment Retard，2000，38：207– 215.
[7] McConkie-Rosell A，Finucane B，Cronister A，et al. Genetic counseling for fragile x syndrome：updated recommendations of the national society of genetic counselors[J].Genet Couns，2005，14：249–270.
[8] Cornish KM， Sudhalter V. Attention and Language in Fragile X. Mental Retardation and Developmental Disabilities Research Reviews[J].2004，10：11–16.
[9] Kogan CS，Boutet I，et al. A comparative neuropsychological test battery differentiates cognitive signatures of Fragile X and Down syndrome[J]. Journal of Intellectual Disability Research，2009，53（2）：125-142.
脆性X综合征（fragile X syndrome，Fra（X）S）是最常见的X连锁不完全显性遗传病，占智力低下总人数的2%～6%，占X连锁智力低下的40%左右，严重影响出生人口素质。Fra（X）S其特殊的行为表型特征被认为在诊断上具有提示作用，而焦虑被认为是Fra（X）S的重要行为表型特征。2005年Spencer等发现基因敲除老鼠对镜子表现出较多的厌恶行为，同时存在较差的社交关系及社交焦虑（3），认为FMR-1基因敲除导致了老鼠社交焦虑及社会行为的变化，和患者的异常社会行为存在相关性。2008年Caitlyn等发现基因敲除老鼠在分辨社交关系的好坏上较对照组差（4）。全面深入了解行为认知表型对临床诊断疾病具有提示意义，能够指导提出正确的教育方案及正确理解Fra（X）S患者异常行为及情绪，同时也为进一步研究其产生的神经解剖学异常及分子机制打下基础。
1 材料与方法
1.1 实验动物：FMR-1基因敲除小鼠及对照小鼠购于美国Jackson Laboratory。基于Bakker等报道FMR-1基因敲除老鼠回交10代仍能保持基因的稳定性（1），因此本实验小鼠为上述购置老鼠进行交配，选择其F1代成年雌性小鼠与对照组小鼠（父代）进行回交，选择21天F2代雄性小鼠进行行为学实验。
1.2 实验分组：FMR-1基因敲除组和对照组雄性小鼠共43只，完成行为学实验及数据采集后再进行基因型鉴定分组。
1.3 行为学实验：（1）旷场实验 旷场试验可用于测试动物的水平运动，活跃程度及探索行为，还可测评焦虑情绪。本试验中用于旷场试验的工具为一个40cm×40cm×30cm的木制箱，在箱底用记号笔划为16（4格×4格）个大小相同的格子，并将中央的4（2格×2格）个格子视为中央区。将仔鼠置于中央面朝特定一角后开始计时，摄像机记录5分钟。（2）高架十字迷宫实验 高架十字迷宫以动物自发性行为为基础，利用动物对新异环境的探究特性和对高悬敞开臂的恐惧心理，形成动物的矛盾冲突来考察动物的焦虑状态。本实验自制高架十字迷宫由两个相对的敞开臂（30cm×5cm）和两个相对的封闭臂（30cm×5cm×15cm）组成，封闭臂上部未封顶，迷宫中央为5cm×5cm的开阔部，迷宫离地面30cm，迷宫内壁及其底部涂成黑色。降仔鼠放置于中央区，并面朝特定的敞开臂开始计时，摄像机记录5分钟。
1.4 数据采集：（1）旷场实验数据采集：中央格停留时间是动物空间认知能力的反映。正常动物会避开空旷环境，迅速离开中央格，沿周边活动；如果对新环境的认知能力差，则停留在中央格的时间就会延长。另外在水平方向上的爬格数反映动物的兴奋性，在垂直方向上的站立次数则反映动物对环境探索，爬格数及站立次数共同反映动物的运动力。故采集旷场试验的观察指标有：①爬格数；②直立数；③运动力：爬格数与直立数之和；④中心区进入次数；⑤中心区时间比；⑥中心区运动力比。（2）高架十字迷宫实验数据采集：基于对开放的环境及高处的恐惧，大鼠通常回避两个开放的敞开臂而把自己的大部分活动限于两个封闭的、自认为是安全的封闭臂端。另一方面，对新奇环境的探索冲动又驱使大鼠试图进入开放的臂端。大鼠在开放臂区活动的增加（如进入的次数的比例和在開放臂区的滞留时间）表明焦虑的减少。故采集高架十字迷宫试验的观察指标有：①进入敞开臂和封闭臂的总次数；②进入敞开臂次数比例；③敞开臂停留时间比例。
1.5 统计学分析：各参数值以均数±标准差（mean±SD）表示，采用SPSS17.0统计软件， 对所得数据做正态分布检验和组间方差齐性检验，两项符合后组间数据采用独立样本t检验，P<0.05为差异有显著性。
2 结果与讨论
2.1 旷场实验及高架十字迷宫结果分别见表-1与表-2
2.2 探索能力及运动力结果评估见图-1
2.3 焦虑相关结果评估见图-2
2.4 讨 论 至今为止，关于FMR-1基因敲除老鼠的行为学研究处于起步阶段，本研究通过旷场实验、高架十字迷宫实验探索FMR-1基因敲除小鼠的探索及焦虑相关行为表型特征。
在旷场实验中，基因敲除小鼠在水平爬格数上较对照组增多（P<0.01=，总运动力也较对照组高（P<0.05=，但在垂直直立数上两者无明显差异；提示基因敲除小鼠较对照组自发活动增加，兴奋性增高，但在环境的垂直探索上无显著性差异。这一观点和先前的一些研究存在相似性。2000年Peier等利用相关行为学实验探索FMR-1基因敲除小鼠的行为学特征时即发现基因敲除小鼠探索能力增加（5）。2005年Spencer等也发现基因敲除小鼠表现出更多的自主活动及高兴奋性（3）。基因敲除小鼠这一行为表型特征和人类行为表型是平行的，即多动症状。在2000年由Maes等制定的Fra（X）S表型筛查量表中，多动症状即为其中单独的一项指标（6）；在2005年由McConkie制定的Fra（X）S患者家庭问卷中，有无多动表现也作为其中的一个重要行为表型特征问题（7）。
在小鼠焦虑相关行为的研究中，中心区进入时间比、敞开臂进入时间比上基因敲除小鼠均较对照组时间长（P<0.05=；中心区进入次数上基因敲除小鼠也较对照组多（P<0.05）。以上实验结果提示基因敲除小鼠焦虑水平较对照组减低。对此，有以下几方面的原因值得考虑：①小鼠自发活动增多，兴奋性增高，掩饰了小鼠焦虑相关行为的观察及判断；②以上2种行为学实验均属于非条件反射性的焦虑行为学实验，也许存在一定的外界刺激（譬如社会交往刺激）情况下FMR-1基因敲除小鼠焦虑水平才会显现出来；③小鼠FMR-1基因在功能上和人类存在差异性，使得基因敲除小鼠焦虑水平减低？或者在焦虑行为上存在另一代偿调控机制，削弱FMR-1基因对焦虑行为的影响等。 同時，基因敲除小鼠在中心区进入时间比、开臂进入时间比上增高（P<0.05=。以上实验结果提示基因敲除小鼠对危险环境的认知能力差。2002年Yann等通过辐射迷宫实验发现基因敲除小鼠存在空间记忆缺陷（2）。Cornish等通过观察Fra（X）S男孩执行空间任务，发现空间缺陷在于视觉构建组分（8）。而Kogan等发现Fra（X）S患者在物体辨别学习任务及其反转任务中表现较差，猜测Fra（X）S患者存在一侧空间偏喜性（9）。
3 结论
FMR-1基因敲除小鼠表现为自发活动增多，兴奋性增高，提示小鼠FMR-1基因对小鼠的兴奋性及探索能力存在影响。与人类脆性X综合征患者的行为表型相反，FMR-1基因敲除小鼠焦虑相关行为较对照组减少，猜想FMR-1基因敲除小鼠在非社交性的实验中由于自发活动增强而焦虑水平减低，在社交性实验中焦虑水平增高。同时，FMR-1基因敲除小鼠较对照组对空间的认知及判断能力差。
参考文献
[1] BaLker CE.Fmr-l knockout mice：a model to study fragile X mental retardation The Dutch-Belgian Fragile X Consortium[J].Cell，1994，78（1）：23-33.
[2] Yann SM，Frans S，Sanne SW，et al. Behavioral and Neuroanatomical Characterization of the Fmr1 Knockout Mouse[J]. HIPPOCAMPUS，2002，12：39–46.
[3] Spencer CM，Alekseyenk O，Serysheva E，et al. Altered anxiety-related and social behaviors in the Fmr1 knockout mouse model of fragile X syndrome[J]. Genes， Brain and Behavior，2005，4： 420–430.
[4] Caitlyn H，McNaughton，Jisook M，et al. Evidence for Social Anxiety and Impaired Social Cognition in a Mouse Model of Fragile X Syndrome[J]. Behavioral Neuroscience，2008，（122）2：293–300.
[5] Peier AM，McIlwain， KL，Kenneson A，et al. Correction of FMR1 deficiency with YAC transgenics： behavioral and physical features[J]. Hum Mol Genet ，2000，1145–1159.
[6] Maes B， Fryns JP， Ghesquiere P，et al.Phenotypic checklist to screen for fragile X syndrome in people with mental retardation[J]. Ment Retard，2000，38：207– 215.
[7] McConkie-Rosell A，Finucane B，Cronister A，et al. Genetic counseling for fragile x syndrome：updated recommendations of the national society of genetic counselors[J].Genet Couns，2005，14：249–270.
[8] Cornish KM， Sudhalter V. Attention and Language in Fragile X. Mental Retardation and Developmental Disabilities Research Reviews[J].2004，10：11–16.
[9] Kogan CS，Boutet I，et al. A comparative neuropsychological test battery differentiates cognitive signatures of Fragile X and Down syndrome[J]. Journal of Intellectual Disability Research，2009，53（2）：125-142.