cAMP-PKA-CREB-c-fos信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在氯化鑭損害大鼠學(xué)習(xí)記憶中的作用與機制研究.pdf

1、前言:
　　 稀土元素(rareearthelement,REE)包括鑭系(lanthanide)即鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu),及與鑭系化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)的鈧和釔,共17種元素。REE獨特的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì),為其廣泛應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。到目前為止稀土已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、工

2、業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和醫(yī)藥等多個領(lǐng)域。隨著稀土的不斷開發(fā)利用,REE通過不同途徑進入環(huán)境,還可以通過食物鏈進入人體。因此,稀土對生態(tài)環(huán)境和人體健康的影響己成為不容忽視的衛(wèi)生學(xué)問題。
　　 中樞神經(jīng)系統(tǒng)是人體最重要的組織之一,對外源性化合物的毒性作用比較敏感,因此稀土元素對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的損害作用尤其值得重視。據(jù)人群調(diào)查研究報道,居住于稀土礦區(qū)的兒章在智商均數(shù)、學(xué)習(xí)記憶等認知能力方面均較對照區(qū)兒童明顯低下。動物實驗也證明了稀土對神經(jīng)系統(tǒng)有毒

3、性作用,研究表明,大鼠在出生后4周～6月期間經(jīng)口染毒40mg/kg氯化鑭(lanthanumchloride,LaCl3)可以影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)中單胺類神經(jīng)介質(zhì)(多巴胺、5-羥色胺、去甲腎上腺素)的攝取和釋放,使受試動物的神經(jīng)行為和學(xué)習(xí)記憶能力明顯受損。
　　 研究表明,在神經(jīng)系統(tǒng)中cAMP-PKA-CREB-c-fos信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路能夠影響海馬依賴的長時程增強,調(diào)控記憶相關(guān)蛋白的合成過程,在長時記憶的形成過程中起重要調(diào)控作用。在記

4、憶形成過程中,環(huán)磷酸腺苷(cyclicadenosinemonophosphate,cAMP)活化蛋白激酶A(proteinkinaseA,PKA)繼而磷酸化下游的核轉(zhuǎn)錄因子如環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMPresponseelementbindingprotein,CREB)等,引起相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和蛋白表達。當PKA被激活后,催化亞基C與調(diào)節(jié)亞基R分離而進入細胞核,引起CREB第133位絲氨酸的磷酸化從而使其活化,繼而與DNA上的c

5、AMP反應(yīng)元件(cAMPresponseelement,CRE)結(jié)合,調(diào)控位于下游基因如即刻早基因(immediateearlygene,IEGs)c-fos、c-jun等基因的轉(zhuǎn)錄。C-fos基因表達的蛋白質(zhì)是通過激活或抑制后繼的基因,影響著長期記憶的基礎(chǔ)——突觸重建,參與學(xué)習(xí)記憶的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。
　　 鑭是輕稀土元素的代表,化學(xué)性質(zhì)比較活潑。目前其對神經(jīng)系統(tǒng)的毒性作用己有報道。本課題通過對大鼠懷孕至斷乳后一個月期間給予仔鼠不

6、同劑量的LaCl3以建立亞慢性暴露動物模型,通過神經(jīng)行為學(xué)試驗觀察LaCl3對大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的影響,應(yīng)用生物化學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)檢測LaCl3對大鼠海馬cAMP-PKA-CREB-c-fos信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的作用,為闡明鑭的神經(jīng)毒作用機制提供新的線索和實驗室證據(jù)。
　　 實驗分組
　　 對照組孕鼠飲用蒸餾水,低、中、高劑量染鑭組孕鼠分別飲用含0.25%、0.5%、1%LaCL3蒸餾水溶液,子代仔鼠在斷乳前經(jīng)由母體血循環(huán)和吸

7、吮母乳染鑭,斷乳后則通過自行飲水攝入。至斷乳后1個月結(jié)束,進行各項指標測定。
　　 研究方法:
　　 1.水迷宮實驗測定鑭暴露大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力情況;
　　 2.酶聯(lián)免疫法測定鑭暴露大鼠海馬組織內(nèi)cAMP含量;
　　 3.RT-PCR法測定鑭暴露大鼠海馬組織內(nèi)PKAmRNA的表達情況;
　　 4.westernblot法測定鑭暴露大鼠海馬組織內(nèi)PKA蛋白表達情況;
　　 5.wester

8、nblot法測定鑭暴露大鼠海馬組織內(nèi)p-CREB蛋白表達況;
　　 6.RT-PCR法測定鑭暴露大鼠海馬組織內(nèi)c-fosmRNA的表達情況;
　　 7.westernblot法測定鑭暴露大鼠海馬組織內(nèi)c-fos蛋白表達情況。
　　 結(jié)果:
　　 1.Morris水迷宮實驗測定結(jié)果
　　 (1)LaCl3暴露對大鼠空間學(xué)習(xí)記憶的影響
　　 水迷宮測試時,低、中、高劑量LaCl3組大鼠逃避潛伏

9、期和游泳距離顯著高于對照組(F=10.714,p＜0.05;F=9.804,P＜0.05),高劑量LaCl3組逃避潛伏期和游泳距離顯著高于對照組(P＜0.05)和低劑量LaCl3組(P＜0.05),且游泳距離顯著高于中劑量LaCl3組(P＜0.05)。
　　 (2)LaCl3暴露對大鼠記憶鞏固的影響
　　 低、中、高劑量LaCl3組大鼠穿過平臺次數(shù)均顯著低于對照組(F=105.008,p＜0.05),且低、中、高劑量La

10、Cl3組之間亦有顯著性差異(P＜0.05)。
　　 2.海馬組織中cAMP的含量
　　 低、中、高劑量LaCl3組大鼠cAMP含量均顯著低于對照組(F=48.894,p＜0.05)。隨著染毒劑量的增加,大鼠海馬組織中cAMP含量減少,且低、中、高劑量LaCl3組之間亦有顯著性差異(P＜0.05)。
　　 3.海馬組織中PKAmRNA的表達
　　 低、中、高劑量LaCl3組大鼠PKAmRN表表達水平均顯著低

11、于對照組(F=26.162,p＜0.05),低、中、高劑量LaCl3組大鼠PKAmRNA表達IDV值分別是對照組的81.87%,71.52%和66.66%。且低、中、高劑量LaCl3組之間亦有顯著性差異(P＜0.05)。
　　 4.海馬組織中PKA蛋白表達水平
　　 低、中、高劑量LaCl3組大鼠PKA蛋白表達水平顯著低于對照組(F=35.604,p＜0.05),低、中、高劑量LaCl3組大鼠PKA蛋白表達IDV值分別是

12、對照組的83.35%,40.27%和30.23%,高劑量LaCl3組大鼠PKA蛋白表達水平顯著低于對照組和低劑量組(P＜0.05),中劑量LaCl3組大鼠PKA蛋白表達水平顯著低于對照組和低劑量組(P＜0.05)。
　　 5.海馬組織中p-CREB蛋白表達水平
　　 低、中、高劑量LaCl3組大鼠p-CREB蛋白表達水平均顯著低于對照組(F=91.572,p＜0.05),低、中、高劑量LaCl3組大鼠p-CREB蛋白表達

13、IDV值分別是對照組的79.73%,60.08%和41.05%。且低、中、高劑量LaCl3組之間亦有顯著性差異(P＜0.05)。
　　 6.海馬組織中c-fosmRNA表達水平
　　 低、中、高劑量LaCl3組仔鼠海馬c-fosmRNA表達水平均顯著低于對照組(p＜0.05),高劑量LaCl3組仔鼠海馬c-fosmRNA表達水平顯著低于低、中劑量LaCl3組(p＜0.05)。
　　 7.LaCl3暴露各組仔鼠海馬

14、組織中c-fos蛋白表達水平
　　 低、中、高劑量LaCl3組大鼠c-fos蛋白表達水平均顯著低于對照組(F=93.589,p＜0.05),低、中、高劑量LaCl3組大鼠c-fos蛋白表達IDV值分別是對照組的75.67%,58.83%和30.47%,且低、中、高劑量LaCl3組之間亦有顯著性差異(P＜0.05)。
　　 結(jié)論:
　　 1.氯化鑭亞慢性染毒造成大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力低下。
　　 2.氯化鑭亞