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氟、砷暴露对仔鼠生长发育和学习记忆能力的影响及其机制研究

李明艳  
【摘要】:目的观察生命早期氟、砷及氟砷联合暴露对仔鼠生长发育、神经行为反射和空间学习记忆能力的影响。从第二信使和逆行信使、氨基酸类神经递质的角度探讨氟、砷及其联合作用损害仔鼠学习记忆的分子机制。为从分子水平探讨氟、砷及其联合作用致神经毒性的发病机制,为慢性氟、砷联合中毒的防治提供科学依据。 方法SPF级SD大鼠共80只,雌:雄按1:1合笼交配,每天查看阴栓,查到阴栓之日作为雌鼠受孕第0天,将孕鼠随机分为对照(自来水)组、氟(100mg/L氟化钠)处理组、砷(75mg/L亚砷酸钠)处理组和联合(100mg/L氟化钠+75mg/L亚砷酸钠)染毒组,每组10只,自妊娠第0天开始染毒,连续染毒至仔鼠出生后第21天(postnatal day21,PND21),对仔鼠以同等浓度的水溶液继续染毒至生后第42天(PND42)。观察仔鼠的生长发育指标,测定仔鼠的神经行为反射,采用Morris水迷宫测试仔鼠的空间学习记忆能力,流式细胞仪检测仔鼠海马神经元细胞内Ca2+浓度,采用试剂盒测定仔鼠血清、海马和大脑皮质一氧化氮(NO)含量及一氧化氮合酶(NOS)活性,高效液相色谱法检测仔鼠血清、海马和大脑皮质中谷氨酸(Glu)和γ-氨基丁酸(GABA)含量,Western bloting检测海马组织中代谢型谷氨酸受体mGluR1ɑ、mGluR5的蛋白表达水平。 结果1与对照组相比,砷处理组仔鼠PND3、PND21体重明显降低,联合染毒组仔鼠PND3、PND7、PND14、PND21、PND42体重明显降低(P0.05);氟处理组PND5仔鼠的平面反正反射阳性率较低(P0.05),氟处理组PND5、PND6仔鼠,砷处理组和联合染毒组PND6仔鼠的负屈性反射阳性率降低(P0.05),联合染毒组PND6仔鼠的悬崖回避反射阳性率降低(P0.05),氟、砷处理组及联合染毒组仔鼠的PND13、PND14前肢悬挂时间显著降低(P0.05)。2随着训练天数的增加,四组PND21和PND42仔鼠的逃避潜伏期均明显缩短(P0.05)。砷处理组和联合染毒组PND21和PND42仔鼠逃避潜伏期(第4d)均显著高于对照组(P0.05),联合染毒组PND42仔鼠逃避潜伏期(第4d)显著高于氟和砷处理组(P0.05)。与对照组相比,氟、砷处理组及联合染毒组PND21和PND42仔鼠的首次达台时间明显延长,目标象限时间明显缩短(P0.05)。氟处理组和联合染毒组PND21仔鼠,氟、砷处理组和联合染毒组PND42仔鼠穿台次数明显少于对照组(P0.05)。3与对照组相比,砷处理组及联合染毒组PND21仔鼠血清NO含量升高;与氟处理组相比,联合染毒组PND21仔鼠血清NO含量升高(P0.05)。与对照组相比,砷处理组及联合染毒组PND21仔鼠海马组织NO含量及iNOS活性升高,氟处理组iNOS活性升高(P0.05),砷处理组及联合染毒组PND42仔鼠海马组织NO含量升高(P0.05)。砷处理组PND21仔鼠皮质组织TNOS和iNOS活性明显高于其它三组(P0.05),联合染毒组PND21仔鼠皮质组织NO含量高于其它三组;联合染毒组PND42仔鼠皮质组织TNOS活力明显低于氟、砷处理组,iNOS活力明显低于其它三组(P0.05)。4与对照组相比,在海马组织中,砷处理组及联合染毒组PND21和PND42仔鼠Glu含量降低;联合染毒组PND42仔鼠Glu含量下降;砷处理组及联合染毒组PND42仔鼠GABA含量下降。在皮质组织中,联合染毒组PND21和PND42仔鼠Glu含量下降;氟处理组及砷处理组PND42仔鼠Glu含量下降;氟、砷处理组及联合染毒组PND21和PND42仔鼠GABA含量下降(P0.05)。与氟处理组相比,联合染毒组PND21仔鼠Glu含量下降,砷处理组及联合染毒组PND42仔鼠GABA含量下降(P0.05)。5与对照组相比,砷处理组及联合染毒组PND21仔鼠mGluR1ɑ蛋白含量降低(P0.05),氟处理组、砷处理组及联合染毒组PND21仔鼠mGluR5蛋白含量降低;砷处理组及联合染毒组PND42仔鼠mGluR5蛋白含量降低。与氟处理组相比,联合染毒组PND21仔鼠mGluR1ɑ蛋白含量降低(P0.05)。 结论1氟、砷及其联合暴露可损害仔鼠的生长发育水平和神经行为反射能力。2氟、砷及其联合暴露可降低仔鼠的空间学习记忆能力。3氟、砷及其联合暴露可影响仔鼠脑组织NO含量及NOS活性,降低Glu和GABA含量、海马组织mGluR1ɑ和mGluR5的蛋白表达。4氟砷联合染毒升高仔鼠海马和皮质组织NO含量的作用大于氟、砷单独染毒,降低仔鼠海马组织Glu含量、mGluR1ɑ蛋白表达的作用大于氟单独染毒,提示氟、砷之间存在交互作用。


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