POU蛋白與鉛致神經(jīng)后期發(fā)育毒作用關(guān)系的研究.pdf

1、鉛在工業(yè)上和日常生活中被廣泛應(yīng)用，而且鉛在環(huán)境中不可降解，所以環(huán)境鉛污染日益嚴(yán)重。鉛具有很強(qiáng)的組織親和性，對(duì)肝、腦、血液、免疫等系統(tǒng)均產(chǎn)生不利影響。鉛影響神經(jīng)系統(tǒng)的多種功能，它對(duì)神經(jīng)發(fā)育的毒性作用一直是各國(guó)學(xué)者研究的焦點(diǎn)，尤其能影響嬰幼兒和兒童發(fā)育的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)，從而造成智力、記憶力、神經(jīng)行為的障礙。然而，鉛導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育毒性的機(jī)制尚未闡明。哺乳類(lèi)動(dòng)物和線蟲(chóng)突變型細(xì)胞的特異基因表達(dá)研究證明，很多POU蛋白與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育有關(guān)。但鉛

2、暴露大鼠神經(jīng)組織POU蛋白的表達(dá)模式有何改變以及這種改變與神經(jīng)后期發(fā)育毒性的內(nèi)在聯(lián)系也未見(jiàn)報(bào)道。 本實(shí)驗(yàn)試圖從分子水平上揭示鉛引起神經(jīng)后期發(fā)育毒性作用機(jī)制。我們研究在孕鼠妊娠后期至哺乳期結(jié)束時(shí)段低劑量鉛暴露情況下，POU蛋白在子代大鼠不同腦區(qū)的表達(dá)模式的變化，并探討這種變化與神經(jīng)后期發(fā)育毒性的內(nèi)在聯(lián)系。本研究分四部分，研究?jī)?nèi)容及結(jié)果報(bào)告如下： 第一部分鉛暴露大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力的變化 目的：重金屬鉛具有很強(qiáng)的神經(jīng)

3、發(fā)育毒性，即使是低水平鉛暴露，仍然可以損害發(fā)育中的神經(jīng)系統(tǒng)，在兒童主要表現(xiàn)為學(xué)習(xí)記憶能力降低及行為發(fā)育異常。目前的流行病學(xué)研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究還表明，個(gè)體發(fā)育早期(主要是懷孕/哺乳期)鉛暴露所產(chǎn)生的認(rèn)知和神經(jīng)行為缺陷在停止鉛暴露后可能持續(xù)到成年階段。我們以大鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，復(fù)制了圍產(chǎn)期醋酸鉛暴露動(dòng)物模型，觀察鉛的神經(jīng)毒作用，探討其神經(jīng)行為和學(xué)習(xí)記憶能力的變化。 結(jié)論：通過(guò)Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)鉛暴露大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力下降

4、，提示在胚胎晚期及出生早期的鉛暴露已使大鼠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)已經(jīng)受到一定程度的損傷。 第二部分鉛暴露大鼠POU蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)的變化 目的：POU家族轉(zhuǎn)錄因子中有很多被證明在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和功能中起了重要的作用。Oct-2最早是因其在B細(xì)胞中能刺激免疫球蛋白合成的基礎(chǔ)上被發(fā)現(xiàn)的，而B(niǎo)rn-3轉(zhuǎn)錄因子是用RT/PCR方法分離新的功能尚不清楚的POU轉(zhuǎn)錄因子的過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)的。這些因子都被證實(shí)在發(fā)育和成熟的神經(jīng)系統(tǒng)中起了重

5、要的作用。在鉛暴露大鼠的腦組織中它們的正常表達(dá)是否受到一定的影響還未有研究，本實(shí)驗(yàn)試圖從基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)表達(dá)水平上進(jìn)行觀察，以期從分子水平上揭示鉛引起神經(jīng)后期發(fā)育毒性作用機(jī)理。 結(jié)論：在本研究的鉛暴露動(dòng)物模型中，我們觀察到在不同腦區(qū)，Brn-3a無(wú)論是基因表達(dá)水平還是蛋白表達(dá)水平都有不同程度的下降，提示鉛可能干擾了Brn-3a的正常表達(dá)模式；同時(shí)我們觀察到在不同腦區(qū)，Oct-2蛋白表達(dá)水平都有不同程度的升高，提示鉛可能干擾了Oc

6、t-2的正常表達(dá)模式，并由此影響神經(jīng)元的正常分化。 第三部分鉛暴露大鼠神經(jīng)組織特異性蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達(dá)的變化 目的：研究表明，Brn-3a的POU結(jié)構(gòu)域除了調(diào)節(jié)它與DNA的結(jié)合，也能誘導(dǎo)那些蛋白產(chǎn)物很可能參與軸突生長(zhǎng)的基因的表達(dá)(比如SNAP-25蛋白和神經(jīng)絲蛋白)，因此Brn-3a能促進(jìn)神經(jīng)生長(zhǎng)進(jìn)程。鉛暴露大鼠神經(jīng)元中這些相關(guān)神經(jīng)特異性蛋白的表達(dá)是否也發(fā)生了變化是我們關(guān)心的問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)試圖從基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)表達(dá)水

7、平上進(jìn)行觀察，以期從分子水平上揭示鉛引起神經(jīng)后期發(fā)育毒性作用機(jī)制。 結(jié)論：在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，正常情況下發(fā)育后期大腦神經(jīng)絲蛋白的量表現(xiàn)出較高的表達(dá)水平，這應(yīng)是神經(jīng)元分化成熟、軸突伸長(zhǎng)的自然表現(xiàn)。但鉛的處理使神經(jīng)絲蛋白的含量下降，不難看出鉛嚴(yán)重抑制了神經(jīng)元軸突生長(zhǎng)過(guò)程，這使大腦的結(jié)構(gòu)和功能受到嚴(yán)重的破壞。在本研究中發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)纖維酸性蛋白在腦組織中的表達(dá)也有下降的趨勢(shì)。本實(shí)驗(yàn)大鼠海馬組織腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的mRNA陽(yáng)性產(chǎn)物含量隨染

8、鉛劑量升高而逐步明顯減少，說(shuō)明鉛暴露可能通過(guò)某些途徑影響其正常表達(dá)。 第四部分鉛暴露大鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞凋亡的變化 目的：大量的研究表明，在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過(guò)程中，各種脊椎動(dòng)物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周神經(jīng)系統(tǒng)的各個(gè)部位都有細(xì)胞程序性死亡(細(xì)胞凋亡)的發(fā)生，它具有重要的生物學(xué)意義。整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育是在神經(jīng)細(xì)胞的增殖與凋亡的動(dòng)態(tài)平衡中進(jìn)行的。發(fā)育中的細(xì)胞死亡是一個(gè)積極的和有控制的現(xiàn)象，是為了神經(jīng)系統(tǒng)的良好發(fā)育。因此，細(xì)胞凋亡在個(gè)

9、體發(fā)育過(guò)程中具有重要意義，可以說(shuō)沒(méi)有細(xì)胞凋亡就沒(méi)有個(gè)體發(fā)生。研究表明Brn-3a蛋白的N端結(jié)構(gòu)域是刺激某些基因所必需的，比如Bcl-2基因，并由此促進(jìn)提高神經(jīng)元的存活水平。鉛暴露大鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞凋亡是否發(fā)生變化，以及POU蛋白Brn-3a在其中所起的作用是本實(shí)驗(yàn)所關(guān)心的問(wèn)題。 結(jié)論：本研究通過(guò)對(duì)母鼠在圍產(chǎn)期染鉛，觀察到初斷乳子代大鼠海馬和其他腦區(qū)神經(jīng)細(xì)胞過(guò)度凋亡，提示鉛還可能通過(guò)降低Brn-3a的表達(dá)導(dǎo)致Bcl-2的轉(zhuǎn)錄和表