不同時(shí)程飲水砷暴露對(duì)仔鼠學(xué)習(xí)記憶能力影響及NMDA受體表達(dá)變化研究.pdf

1、砷是一種具有類金屬特性的元素，在自然環(huán)境中分布廣泛，多以化合物的形式存在。伴隨著金屬礦物的開采、選礦、冶煉以及砷礦物的自然風(fēng)化，砷以原礦或砷的氧化物形式逸散到周圍環(huán)境中，對(duì)大氣、水體、農(nóng)作物等造成污染。人體攝入被砷污染的水和食品或吸入砷煙塵，除了導(dǎo)致急慢性砷中毒外，還可使多種癌癥發(fā)病率上升。砷作為一種神經(jīng)毒物，能夠?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生損害，引起了人們的高度重視。近年來(lái)，不少流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期飲用含砷水的青少年記憶力和注意力下降，兒童語(yǔ)言能力

2、和長(zhǎng)期記憶力下降。動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果也顯示，砷可以遲滯仔鼠的神經(jīng)行為和損害其學(xué)習(xí)記憶能力。 學(xué)習(xí)記憶能力與人類生命活動(dòng)緊密相關(guān)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能活動(dòng)受到多方面的影響，其對(duì)毒物毒性作用的敏感程度也較其他組織系統(tǒng)更為敏感。谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中含量最高的一種氨基酸，是神經(jīng)系統(tǒng)中較普遍而強(qiáng)烈的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，谷氨酸受體的其中一個(gè)亞型N—甲基—D—門冬氨酸(NMDA)受體通道只是在學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中才開啟，因而被認(rèn)為是學(xué)習(xí)記憶中的關(guān)鍵物質(zhì)。

3、 本課題著重從NMDA受體亞基基因表達(dá)、受體亞基蛋白表達(dá)等環(huán)節(jié)，研究NMDA受體與仔鼠發(fā)育階段砷中毒致學(xué)習(xí)記憶損害間的關(guān)系，旨在探明仔鼠發(fā)育階段砷暴露對(duì)學(xué)習(xí)記憶損害的分子機(jī)制，為防治砷中毒的危害在細(xì)胞與分子水平提供新的干預(yù)靶點(diǎn)，為防治砷中毒對(duì)青少年的損害提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 SPF級(jí)雌性SD大鼠于受孕后第0天開始分孕期暴露(受孕0d～仔鼠出生)、哺乳期暴露(仔鼠出生～21d斷乳)和全程暴露(受孕0d～仔鼠出生后42d)三組

4、以自由飲水方式給予100mg/L的NaAsO2水溶液，同時(shí)設(shè)對(duì)照組(飲用蒸餾水)。飼養(yǎng)期間觀察仔鼠體重變化，記錄生理發(fā)育指標(biāo)和神經(jīng)反射行為指標(biāo)。仔鼠出生后42d采用Morris水迷宮進(jìn)行定位航行、空間探索和可視平臺(tái)3個(gè)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試。處死仔鼠組織，采用RT—PCR方法檢測(cè)NMDA受體亞基mRNA的表達(dá)水平，用Western—blot方法檢測(cè)NMDA受體亞基蛋白表達(dá)水平，結(jié)果用Quantity one系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析。選取2周齡乳鼠進(jìn)行海馬腦片膜

5、片鉗實(shí)驗(yàn)，采用全細(xì)胞記錄法檢測(cè)砷孵育后海馬腦片動(dòng)作電位和NMDA受體通道電流的變化情況，驗(yàn)證之前的神經(jīng)行為實(shí)驗(yàn)和分子生物實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 哺乳期染砷組和全程染砷組仔鼠從出生后一周起體重明顯低于對(duì)照組(P＜0.05)，但張耳、開眼、長(zhǎng)毛、出牙等生理發(fā)育指標(biāo)與對(duì)照組相比差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在神經(jīng)行為測(cè)試中，全程染砷組仔鼠平面翻正、懸崖回避和負(fù)趨地性等指標(biāo)達(dá)標(biāo)日齡顯著長(zhǎng)于對(duì)照組(P＜0.05)，出現(xiàn)神經(jīng)行為發(fā)育遲緩。 方位水迷宮實(shí)

6、驗(yàn)中，哺乳期染砷組仔鼠正確尋找隱蔽平臺(tái)所需時(shí)間顯著長(zhǎng)于全程染砷組(P＜0.05)，穿越目標(biāo)區(qū)域次數(shù)也顯著少于全程染砷組(P＜0.05)，其余各組與對(duì)照組相比差異不顯著。說(shuō)明哺乳期染砷對(duì)仔鼠學(xué)習(xí)記憶能力有抑制作用，出生后仔鼠攝入一定量的砷后對(duì)短時(shí)期內(nèi)對(duì)其學(xué)習(xí)記憶能力有促進(jìn)作用，這和砷作為動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育必須微量元素有關(guān)。 孕期和哺乳期染砷組仔鼠NMDA受體NR2A亞基基因和蛋白表達(dá)水平與對(duì)照組相比顯著下調(diào)(P＜0.05)，NR1和N

7、R2B亞基表達(dá)水平未受到明顯影響。NR1亞基是學(xué)習(xí)記憶所必須的基礎(chǔ)，NR2亞基在學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中起著重要的調(diào)節(jié)作用，NR2A亞基表達(dá)受抑可能是孕期和哺乳期染砷損傷仔鼠學(xué)習(xí)記憶能力的重要分子機(jī)制之一。 海馬腦片膜片鉗實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，砷孵育后海馬組織受刺激所誘導(dǎo)的動(dòng)作電位以及NMDA受體通道電流都明顯減弱，并且隨著染砷濃度的增加程度加大。說(shuō)明砷確實(shí)能夠造成NMDA受體通道損傷，從而抑制仔鼠的神經(jīng)行為發(fā)育和學(xué)習(xí)記憶能力。 本研

8、究顯示，哺乳期乳汁攝入砷對(duì)仔鼠的生長(zhǎng)發(fā)育和神經(jīng)行為發(fā)育具有較大的抑制作用。哺乳期染砷能夠損傷仔鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，但出生后短時(shí)期內(nèi)攝入一定量的砷對(duì)仔鼠的學(xué)習(xí)記憶能力有一定的促進(jìn)作用，因此仔鼠發(fā)育各階段砷暴露對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力的影響還需進(jìn)一步深入研究。砷損傷仔鼠學(xué)習(xí)記憶能力過(guò)程中NMDA受體NR1、NR2A、NR2B三個(gè)亞基中NR2A起著主要的作用，這僅僅是眾多分子機(jī)制之一，還有待對(duì)更多亞基和通路的深入研究才能更全面的了解砷損傷學(xué)習(xí)記憶的分子機(jī)