二硫化碳對大鼠學習記憶的影響及其機制研究.pdf

1、該研究的主要目的是評估二硫化碳暴露對大鼠學習記憶的影響，海馬組織的病理學改變及氧化抗氧化損傷。純凈的二硫化碳是一種無色、易揮發(fā)、易燃、具有一定芳香氣味的液體。但是，工業(yè)上使用的二硫化碳是一種具有令人不愉快的氣味的淺黃色液體。二硫化碳(Carbon Disulphide，CS2)是一種重要的工業(yè)溶劑，1851年首次作為磷溶劑被應用于火柴的制造。二硫化碳用途廣泛，被用于四氯化碳，膠合板，玻璃紙，粘合劑及各種石油產(chǎn)品的制造;然而，目前其主要是

2、用在粘膠人造絲纖維的生產(chǎn)。生產(chǎn)每千克粘膠約釋放二硫化碳20-30g，導致每天累計釋放約15-40噸(NIOSH，1977)。
　　二硫化碳主要影響機體的神經(jīng)系統(tǒng)，然而早期研究發(fā)現(xiàn)CS2對心血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)及眼等也有影響。二硫化碳(Carbon Disulphide，CS2)在是第一種被認為是具有神經(jīng)毒性的工業(yè)溶劑（Guo等人，2008年）。二硫化碳對周圍神經(jīng)系統(tǒng)(Peripheral Nervous System，PNS)和中樞

3、神經(jīng)系統(tǒng)(Central Nervous System，CNS)的影響也被大量研究。中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central Nervous System，CNS)包括神經(jīng)系統(tǒng)被封裝在骨內(nèi)的部分:腦和脊髓。哺乳動物的大腦由三部分構(gòu)成，即:大腦，小腦和腦干?？刂茖W習和記憶的主要是海馬部分。海馬是一個雙邊的結(jié)構(gòu)，位于大腦皮層下，在顳葉基底的內(nèi)側(cè)表面(Taupin，2007)。海馬在學習和記憶中起著主要作用，我們認為它也是神經(jīng)變性主要部位，我們選定海馬的

4、CA3區(qū)作為研究的重點。CA3區(qū)是由錐體神經(jīng)元構(gòu)成，直接通過穿通纖維接收來自嗅皮層的信號，或者間接通過苔狀纖維接收來自齒狀回的信號。(Amaral and Witter，1983年，Amaral and Lavenex2007年，Cherubini2015年).
　　Morris水迷宮三十年前由Morris發(fā)明（1981年），已成功的應用在評估神經(jīng)毒物對大鼠空間記憶和學習影響中。暴露于神經(jīng)毒物可能導致神經(jīng)退行性變。神經(jīng)退行性變是進

5、行性神經(jīng)元的損失，通常用于描述被稱為神經(jīng)變性疾病神經(jīng)障礙的不同群體（Przedborski等人，2003）。神經(jīng)退行性變的一個解釋，是神經(jīng)毒物具有產(chǎn)生氧化應激的能力。通過在組織中產(chǎn)生大量的活性氧，或者是抗氧化防御系統(tǒng)的能力下降，以及大量產(chǎn)生活性氮。氧化應激使大腦中細胞凋亡，導致學習記憶能力失常。
　　目的：
　　探討二硫化碳對:
　　1、大鼠在Morris水迷宮試驗中表現(xiàn)的影響;
　　2、海馬組織氧化能力的影響;

6、
　　3、海馬組織形態(tài)學改變的影響;
　　4、海馬CA3區(qū)神經(jīng)元數(shù)量的影響。
　　方法：
　　40只Wistar大鼠隨機分為四組:對照組，低劑量組，中劑量組和高劑量組，分別給予玉米油灌胃，200mg/kg，400mg/kg和600mg/kg的二硫化碳灌胃，連續(xù)20天。每天二硫化碳灌胃前對大鼠稱重。最后五天觀察大鼠在Morris水迷宮中的表現(xiàn)。實驗結(jié)束，每組取3只大鼠行體內(nèi)灌注，并對大腦海馬組織進行免疫組織化學染色

7、。剩余每組7只大鼠處死后，取大腦冷凍保存，進行生化指標檢測。海馬氧化應激檢測使用生物學標志物丙二醛(Malondialdehyde，MDA)，超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase，SOD)，過氧化氫酶(Catalase，CAT)，谷胱甘肽還原酶(Glutathione Reductase，GR)，谷胱甘肽(Glutathione，GSH)，谷胱甘肽過氧化物酶(Glutathione Peroxidase，GSH-Px

8、)以及氧化型谷胱甘肽(Glutathione Disulphide，GSSG)，一氧化氮合成酶(Nitric Oxide Synthase，NOS)的活性。及病理改變，收集大腦海馬組織切片，并用硫堇染色劑染色觀察病理改變，用NeuN抗體進行免疫組化染色對CA3區(qū)神經(jīng)元細胞數(shù)目變化定量.
　　結(jié)果：
　　與對照組比，600mg/kg二硫化碳處理組第3天體重顯著性降低（p＜0.01），400mg/kg二硫化碳處理組體重亦降低(p

9、＜0.05)。400mg/kg和600mg/kg二硫化碳組大鼠游泳路程顯著性增加(p＜0.05)，600mg/kg組在最后一天呈現(xiàn)最高程度增加(81％)。這與中劑量、高劑量組潛伏期一致，分別增加77.7％和83.2％。
　　海馬組織氧化應激的評估中，與對照組相比，400mg/kg組和600mg/kg組MDA活性水平顯著性增高（p＜0.01），分別增加25.2％和36.1％。中劑量組(-37％)、高劑量組（-52％）和高劑量組（-8

10、％）CAT和GR活性亦有差顯著性異。400mg/kg組和600mg/kg組GSSG活性水平顯著性增強。200mg/kg組、400mg/kg組和600mg/kg組GSH水平增強，分別為61.6％、125％和85.8％。GCL、GSH-Px以及總谷胱甘肽活性水平無顯著性差異。與對照組相比，400mg/kg二硫化碳水平組和600mg/kg二硫化碳水平組NOS活性顯著性增強，分別為48.2％和41.4％。
　　海馬組織硫堇染色顯示600m

11、g/kg二硫化碳處理組DG區(qū)和CA3區(qū)細胞稀少。DAB免疫組織化學染色顯示相似的趨勢，與對照組相比，600mg/kg二硫化碳處理組細胞數(shù)量顯著性減少。
　　結(jié)論：
　　每天暴露于濃度為400mg/kg和600mg/kg的二硫化碳，持續(xù)20天，大鼠學習能力產(chǎn)生影響，并且誘導氧化應激，海馬區(qū)NOS活性增強。600mg/kg濃度二硫化碳組主要通過顯著性降低CA3區(qū)域的神經(jīng)元引起海馬組織病理性改變，，這可能是導致學習能力下降的原因。