氯化鎳暴露神經(jīng)毒性與線(xiàn)粒體功能障礙的關(guān)系研究.pdf

1、研究背景：
　　重金屬元素鎳(Nickel),由于其在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用,在生產(chǎn)與使用過(guò)程中常造成職業(yè)暴露,引起職業(yè)人群的健康危害。鎳被機(jī)體攝入后,可分布于多個(gè)臟器,引起多器官毒性,神經(jīng)毒性是其危害效應(yīng)的重要表現(xiàn)之一。但鎳的神經(jīng)毒性效應(yīng)的機(jī)制目前尚不明確。線(xiàn)粒體功能障礙是許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的重要病因,也是多種環(huán)境刺激因素引起神經(jīng)毒性的主要途徑。近年研究發(fā)現(xiàn),受缺氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-induciblefactor-1alp

2、ha,HIF-1α)調(diào)控的microRNA分子miRNA210能抑制硫鐵簇組裝支架蛋白(iron-sulfurclusterassemblescaffold,ISCU)的表達(dá),引起的含硫鐵簇(iron-sulfurcluster,FeS)能量代謝酶失活,由HIF-1α,miRNA210,ISCU構(gòu)成的“調(diào)控軸”激活是多種細(xì)胞在缺氧條件下線(xiàn)粒體功能抑制的分子基礎(chǔ)。而鎳暴露也能夠引起HIF-1α在細(xì)胞內(nèi)聚積?；谏鲜龇治?本課題以線(xiàn)粒體功能

3、狀態(tài)改變?yōu)榍腥朦c(diǎn),通過(guò)動(dòng)物和細(xì)胞兩個(gè)水平,明確鎳引起的神經(jīng)毒性效應(yīng),揭示線(xiàn)粒體功能障礙在鎳神經(jīng)毒性效應(yīng)中的作用;通過(guò)研究miRNA210介導(dǎo)的線(xiàn)粒體呼吸抑制,探討線(xiàn)粒體在鎳暴露條件下出現(xiàn)功能障礙的分子機(jī)制。
　　研究?jī)?nèi)容：
　?、僖岳ッ餍∈蠼?jīng)口暴露可溶性鎳化合物氯化鎳(NiCl2)為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?利用Morris水迷宮和曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)鎳對(duì)動(dòng)物神經(jīng)行為學(xué)的影響,明確鎳對(duì)小鼠神經(jīng)毒性效應(yīng)的規(guī)律;在小鼠出現(xiàn)神經(jīng)行為學(xué)改變的鎳暴露條件下,

4、檢測(cè)動(dòng)物大腦皮層組織的氧耗率、ATP含量、乳酸含量、NADH/NAD比值、氧化應(yīng)激狀態(tài)等反應(yīng)線(xiàn)粒體功能狀態(tài)的指標(biāo),探討線(xiàn)粒體功能障礙在鎳神經(jīng)毒性效應(yīng)中的作用;
　?、谝孕∈笤囵B(yǎng)神經(jīng)元以及小鼠神經(jīng)母瘤Neuro2a細(xì)胞為模型,以細(xì)胞活力、乳酸脫氫酶釋放等方法評(píng)價(jià)NiCl2對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的毒性效應(yīng);同時(shí),檢測(cè)NiCl2對(duì)氧自由基水平、ATP含量、線(xiàn)粒體膜電位以及線(xiàn)粒體DNA的拷貝數(shù)等線(xiàn)粒體功能狀態(tài)的影響;利用褪黑素和左旋肉堿這兩種對(duì)線(xiàn)

5、粒體功能有確切保護(hù)效應(yīng)的化合物進(jìn)行預(yù)處理,評(píng)價(jià)其通過(guò)維持線(xiàn)粒體功能拮抗鎳神經(jīng)細(xì)胞毒性;
　?、墼阪嚤┞稐l件下,檢測(cè)Neuro2a細(xì)胞中HIF-1α、miRNA210、ISCU等分子的表達(dá)變化,評(píng)價(jià)該調(diào)控軸的活化水平;并對(duì)miRNA210的表達(dá)進(jìn)行正負(fù)調(diào)控,檢測(cè)相應(yīng)的ISCU的表達(dá),FeS能量代謝酶活性以及線(xiàn)粒體功能狀態(tài)的變化,驗(yàn)證miRNA210在鎳引起的線(xiàn)粒體功能障礙中的作用。
　　研究結(jié)果：
　　①50mgNi/k

6、gWT的NiCl2經(jīng)口暴露引起昆明小鼠在暴露3小時(shí)后出現(xiàn)空間記憶障礙及探索活性下降,這些神經(jīng)行為學(xué)的于暴露24小時(shí)后逐漸恢復(fù)至對(duì)照組水平;NiCl2暴露3小時(shí),小鼠大腦皮層組織中檢測(cè)到明顯的鎳元素蓄積,且線(xiàn)粒體功能出現(xiàn)障礙,包括有氧代謝抑制、自由基水平升高以及含F(xiàn)eS能量代謝酶失活;暴露24小時(shí),隨著鎳元素的排泄,小鼠皮層組織中的線(xiàn)粒體功能基本恢復(fù)。
　?、贜iCl2對(duì)原代培養(yǎng)神經(jīng)元及Neuro2a細(xì)胞造成顯著的細(xì)胞毒性效應(yīng),并呈

7、現(xiàn)劑量和時(shí)間依賴(lài)關(guān)系;MT和LC的預(yù)處理,通過(guò)清除線(xiàn)粒體氧自由基,維持ATP含量、線(xiàn)粒體膜電位及mtDNA的拷貝數(shù)等方面的保護(hù)作用,有效減輕鎳引起的神經(jīng)細(xì)胞毒性效應(yīng)。
　　③NiCl2暴露引起Neuro2a細(xì)胞HIF-1α蓄積、miRNA210高表達(dá)以及ISCU表達(dá)下調(diào);在未暴露鎳的細(xì)胞中,上調(diào)miRNA210的表達(dá),出現(xiàn)FeS能量代謝酶活性下降及線(xiàn)粒體功能障礙;在暴露鎳的細(xì)胞中,抑制miRNA210的表達(dá),一定程度上緩解鎳引起的

8、FeS能量代謝酶活性下降及線(xiàn)粒體功能障礙;在引起小鼠神經(jīng)行為學(xué)異常的鎳暴露條件下,檢測(cè)到小鼠皮層組織中的HIF-1α蓄積、miRNA210高表達(dá)以及ISCU表達(dá)下調(diào)。
　　研究結(jié)論：
　　根據(jù)本課題的研究結(jié)果,獲得以下結(jié)論:鎳引起的線(xiàn)粒體功能障礙可能是其造成小鼠神經(jīng)行為學(xué)改變和神經(jīng)細(xì)胞毒性的重要原因,鎳通過(guò)干擾線(xiàn)粒體的功能,影響神經(jīng)細(xì)胞的生物學(xué)狀態(tài),從而表現(xiàn)出神經(jīng)毒性效應(yīng);鎳暴露引起HIF-1α—miRNA210—ISCU“