《Brain and Development》：Elevated delta power in a maternal
UBE3A-deletion pig model of Angelman syndrome
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背景：Angelman综合征是一种神经发育障碍，由母源性UBE3A等位基因缺失引起，以严重的认知、运动和沟通障碍为特征。脑电图（EEG）上δ波（1–4 Hz）活动增加是人类和啮齿动物模型中Angelman综合征的公认生物标志物，并越来越多地被用作治疗研究中的定
背景：Angelman综合征是一种神经发育障碍，由母源性UBE3A等位基因缺失引起，以严重的认知、运动和沟通障碍为特征。脑电图（EEG）上δ波（1–4 Hz）活动增加是人类和啮齿动物模型中Angelman综合征的公认生物标志物，并越来越多地被用作治疗研究中的定量结局指标。这种电生理表型是否存在于最近开发的猪模型尚未被评估。方法：研究人员从携带母源性UBE3A缺失（UBE3A?/+）的Yorkshire–Landrace猪及其野生型同窝猪中，在三个发育年龄组中获取自由活动状态下的头皮EEG记录。识别无伪影EEG时段，使用同步视频分类行为状态，并通过频谱分析量化相对δ波功率。结果：UBE3A?/+猪在清醒和睡眠警觉状态下均表现出比野生型猪更高的相对δ波功率，其中基因型间最大差异出现在清醒状态。在发育过程中，与野生型猪相比，UBE3A?/+猪在从清醒向睡眠状态过渡时δ波功率的增加幅度较小。结论：这些发现表明，母源性UBE3A缺失猪模型再现了Angelman综合征特征性的δ波功率升高EEG表型。因此，无创头皮EEG代表了一种适用于评估该大型动物模型神经功能和治疗反应的转化相关方法。
**论文解读：母源性UBE3A缺失猪模型中δ波功率升高的电生理特征及其在Angelman综合征研究中的意义**
**研究背景与问题**
Angelman综合征（AS）是一种罕见的神经发育障碍，由母源性15q11–q13区域缺失（包含UBE3A基因）引起，导致中枢神经系统神经元中功能性UBE3A蛋白的缺失。患者表现为严重智力残疾、语言障碍、共济失调、癫痫及小头畸形。脑电图（EEG）上δ波（1–4 Hz）功率升高是AS患者和啮齿动物模型中公认的定量生物标志物，且被用于评估治疗反应。然而，近年来开发的母源性UBE3A缺失猪模型是否表现出这一电生理表型尚不清楚。猪在神经解剖学和发育轨迹上更接近人类，且其颅骨大小允许使用临床相似的无创头皮电极，因此验证该模型的EEG特征对于推动转化研究至关重要。本研究旨在评估母源性UBE3A缺失（UBE3A
?/+）猪在多个发育阶段的EEG相对δ波功率，并探索其与AS临床表型的相关性。
**研究内容与结论**
研究人员对14头Yorkshire–Landrace猪（6头野生型WT，8头UBE3A
?/+）在三个年龄组（4–7周、9–11周、13–17周，对应猪脑最大生长速率的51%–62%、68%–75%和81%–90%）进行无创头皮EEG记录。通过同步视频分类行为状态（清醒和睡眠），对无伪影EEG时段进行频谱分析，量化相对δ波功率（1–4 Hz功率与0–50 Hz宽带功率之比）。主要发现：UBE3A
?/+猪在清醒和睡眠状态下均表现出比WT猪更高的相对δ波功率，其中清醒状态下的基因型差异最显著（前左电极在所有年龄组均显著，后右电极在9–11周组显著）。在清醒向睡眠过渡时，WT猪的相对δ波功率平均增加56.3%，而UBE3A
?/+猪仅增加33%，表明该模型存在睡眠-觉醒状态调节异常。此外，在6周龄亚组中，UBE3A
?/+猪表现出显著更高的高频幅癫痫样棘波（9.83±2.07 spikes/h vs WT 1.27±0.31 spikes/h）和棘波-慢波放电（1.22±0.35 events/h vs WT 0 events/h），进一步证实了该模型复现了AS的EEG异常。这些结果支持母源性UBE3A缺失猪模型作为研究AS临床相关EEG指标的有效工具，并验证了无创头皮EEG在大型动物模型中的转化适用性。论文发表在《Brain and Development》。
**主要关键技术方法**
研究使用CRISPR–Cas9技术构建的母源性UBE3A缺失猪模型（来源：Texas A&M University）。EEG记录采用emka TECHNOLOGIES无线遥测系统，配合一次性粘性头皮电极（Pediatric Foam Gel ECG），电极置于前左和后右头皮区域（对应额叶和枕叶皮质）。在异氟烷麻醉下进行电极固定，60分钟洗脱后，在自由活动状态下进行3小时（±30分钟）EEG记录，同步GoPro视频用于行为状态分类。通过视觉扫描筛选无伪影EEG时段（30秒至5分钟），使用Welch法（Hann窗，0.512秒分段，50%重叠）计算功率谱密度，并计算相对δ波功率。统计采用线性混合效应模型（固定因子：基因型和年龄组；随机因子：动物ID），亚组癫痫样活动分析采用非配对t检验。
**研究结果**
1. **清醒状态下UBE3A
?/+猪相对δ波功率增加**：在各年龄组中，UBE3A
?/+猪在前左电极的清醒状态相对δ波功率均显著高于WT猪（4–7周：F=5.29, p=0.0487；9–11周：F=37.90, p=0.0003；13–17周：F=9.70, p=0.0141）。后右电极仅在9–11周组显著（F=27.02, p=0.003），其余年龄组呈非显著趋势。跨年龄平均，UBE3A
?/+猪在前左和后右电极的相对δ波功率分别增加29%和27.3%。
2. **睡眠状态下UBE3A
?/+猪相对δ波功率增加**：睡眠状态下，UBE3A
?/+猪在两个电极位点的相对δ波功率普遍高于WT猪，但仅在前左电极的9–11周组达到统计学显著（F=10.47, p=0.0041）。跨年龄平均，UBE3A
?/+猪在前左和后右电极的相对δ波功率分别增加9.3%和9.0%。
3. **UBE3A
?/+猪在清醒-睡眠状态转换中δ波功率增幅减弱**：从清醒到睡眠的过渡中，WT猪的相对δ波功率平均增加56.3%，而UBE3A
?/+猪仅增加33%。最大增幅见于后右电极9–11周组（WT 76% vs UBE3A
?/+ 40%），最小增幅见于前左电极13–17周组（UBE3A
?/+ 25%）。
4. **6周龄亚组中UBE3A
?/+猪癫痫样活动增加**：通过视觉分析3小时EEG记录，UBE3A
?/+猪的高幅癫痫样棘波频率显著高于WT（t=3.73, p=0.0047），平均9.83±2.07 spikes/h vs 1.27±0.31 spikes/h。棘波-慢波放电仅在UBE3A
?/+猪中观察到（1.22±0.35 events/h），WT为0（t=3.15, p=0.0118）。
**讨论与结论**
研究证实了母源性UBE3A缺失猪模型复现了AS特征性的δ波功率升高，且在清醒状态下差异最大，与人类和啮齿动物模型一致。δ波功率的升高可能反映了丘脑皮质环路功能障碍，而睡眠-觉醒状态转换中δ波增幅的减弱可能提示基线δ活动过高导致的“天花板效应”或睡眠调节异常。癫痫样活动的出现进一步扩展了该模型的电生理表型。无创头皮EEG的应用避免了侵入性颅内电极的局限性，允许纵向、重复评估，且与临床EEG方法更接近，增强了转化价值。然而，粘性电极易受运动伪影影响，限制了记录时长和活动状态，且无法进行过夜EEG监测，从而难以全面评估癫痫发作表型。未来研究应延长监测时间，并探索年龄相关的δ波功率下降趋势是否在猪模型中也存在。总体而言，该研究明确了母源性UBE3A缺失猪模型作为AS治疗前临床研究中EEG生物标志物平台的有效性，为从啮齿动物到临床的转化提供了关键桥梁。
**研究结论（翻译原文结论）**
这些发现表明，母源性UBE3A缺失猪模型再现了Angelman综合征特征性的δ波功率升高EEG表型。因此，无创头皮EEG代表了一种适用于评估该大型动物模型神经功能和治疗反应的转化相关方法。
