SHANK3是一種重要的興奮性突觸后支架蛋白，其突變導(dǎo)致包括自閉癥譜系障礙（ASD）、PhilanMcDirmid綜合征（PMS）和智力殘疾（ID）在內(nèi)的神經(jīng)發(fā)育障礙類疾病。而早期預(yù)防和治療對(duì)Shank3基因突變病具有重要意義。對(duì)于腦部疾病，早期診斷和干預(yù)也可以產(chǎn)生更好的預(yù)后。研究表明，游泳可以改善認(rèn)知和心理健康，經(jīng)過長(zhǎng)期的定期游泳運(yùn)動(dòng)后，ASD患者的水運(yùn)動(dòng)技能和自發(fā)的社交行為顯著增加，其刻板行為的頻率明顯降低。因此，應(yīng)更加注意早期游泳的影響。

2022年10月11日，北京師范大學(xué)甄志平與北京大學(xué)張嶸課題組聯(lián)合在CNS Neuroscience & Therapeutics發(fā)文，揭示了游泳運(yùn)動(dòng)對(duì)Shank3大鼠模型自閉癥樣行為的緩解作用。

首先，課題組將大鼠分為4組：野生型不游泳組——WC、野生型游泳組——WS、SHANK3缺陷型不游泳組——KC、SHANK3缺陷型游泳組——KS。課題組對(duì)KS組和WS組的幼崽進(jìn)行為期8周的早期游泳訓(xùn)練后進(jìn)行行為學(xué)測(cè)試，結(jié)果顯示：KC組大鼠在三箱社交第一階段對(duì)物體和陌生鼠的探索時(shí)間沒有差異，表現(xiàn)出社交缺陷；在第二階段對(duì)陌生鼠和熟悉鼠的探索時(shí)間也沒有差異，表現(xiàn)出社交新穎性缺陷；而早期游泳顯著緩解了SHANK3缺陷鼠的上述社交障礙。

進(jìn)一步的巴恩斯迷宮測(cè)試結(jié)果顯示：KC組大鼠穿過目標(biāo)象限的次數(shù)減少，到達(dá)目標(biāo)區(qū)域的延遲增加，即表現(xiàn)出空間記憶障礙，而游泳訓(xùn)練顯著改善了此記憶缺陷。此外，KC組大鼠在新物體識(shí)別測(cè)試中對(duì)陌生物體和熟悉物體的探索時(shí)間沒有差異，表現(xiàn)出認(rèn)知記憶障礙，而游泳訓(xùn)練增加了其對(duì)陌生物體的探索時(shí)間，緩解了其認(rèn)知記憶缺陷。

隨后，課題組對(duì)大鼠腦區(qū)進(jìn)行體素分析，發(fā)現(xiàn)KC組大鼠海馬體積和神經(jīng)元數(shù)量的減少，表現(xiàn)出腦部結(jié)構(gòu)異常，而游泳訓(xùn)練顯著緩解了其腦部結(jié)構(gòu)異常。課題組進(jìn)一步采用1 H-MRS（質(zhì)子磁共振波譜）對(duì)不同組大鼠海馬進(jìn)行掃描，LC譜分析共納入9個(gè)代謝物。以Cr的相對(duì)濃度與各代謝物的比值計(jì)算。結(jié)果顯示：與WC組相比，KC組中（Glu/Gln）/Cr和NAA的比值顯著降低；而與KC組相比，KS組中（Glu/Gln）/Cr和Ins/Cr的比值升高。

為了探究游泳訓(xùn)練是否能影響個(gè)體神經(jīng)元發(fā)生變化，課題組使用電子顯微鏡觀察海馬樹突分支的復(fù)雜性。在10×目鏡下，觀察不同組海馬CA1區(qū)神經(jīng)元的形態(tài)。結(jié)果顯示：KC組大鼠神經(jīng)元的分枝數(shù)明顯低于WC，總分枝長(zhǎng)度顯著減少，且KC組120-300μm段的海馬樹突分支數(shù)量明顯低于WC組；而KS組120-240μm段明顯高于KC組；此外，WS組較WC組在90-150μm段顯著增加。在海馬樹突分支數(shù)和總樹突長(zhǎng)度方面，KC組的海馬總樹突分支長(zhǎng)度最短，顯著低于WC組。KS組雖然有一定的改善，但與KC組相比無顯著性差異，但與KC組相比差異減小。最后，課題組在激光共聚焦顯微鏡下觀察海馬CA1區(qū)錐體神經(jīng)元分支的樹突棘，發(fā)現(xiàn)KC組大鼠的樹突棘密度明顯低于WCs；而KS組的樹突棘密度顯著高于KC組。

總的來說，本文主要通過形態(tài)學(xué)染色結(jié)合多種行為學(xué)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)游泳訓(xùn)練可顯著改善Shank3缺陷大鼠的社交障礙、空間和認(rèn)知記憶能力缺陷，并緩解其海馬體積和神經(jīng)元數(shù)量的減少，并進(jìn)一步挽救其神經(jīng)元的形態(tài)學(xué)異常。該研究結(jié)果提示早期游泳運(yùn)動(dòng)對(duì)Shank3基因缺陷大鼠有積極的治療作用，為神經(jīng)發(fā)育障礙的預(yù)防和恢復(fù)提供了一種新的治療策略。