苯并[a]芘诱导新生幼鼠Glu和GABA神经递质释放及传导障碍的机制研究

摘要

苯并[a]芘(Benzo[a]pyrene，B[a]P)是多环芳烃族化合物(PolycyclicAromatic Hydrocarbon，PAHs)的代表之一，来源分布十分广泛，其主要是由有机高分子化合物如煤，石油等有机物不完全燃烧而生成的，在环境毒理学以及职业病防治领域有重要的意义。以前多关注的是其致癌、致畸以及致突变性，而近几年其神经毒性以及神经发育毒性也广泛引起研究者的关注。前面的相关苯并[a]芘的神经发育的研究中发现，B[a]P可以导致幼年SD大鼠神经损伤，主要集中在海马体，从而影响空间学习记忆能力，这种毒性损伤与幼年SD大鼠神经发育过程中神经递质释放以及传导的变化有显著的相关性。Glu和GABA是中枢神经系统的重要递质，在记忆过程中，有着极为重要的作用。但B[a]P诱发的发育神经毒性是否与它们有关，尚没有相关研究阐述。故本研究以出生后幼年SD大鼠为研究对象，探讨在B[a]P暴露下的神经发育毒性以及关于神经递质释放与传导改变的机制。
　　目的:结合先前对幼年SD大鼠的神经发育期B[a]P染毒所造成神经行为的影响，通过染毒的SD幼年大鼠的Glu和GABA神经递质的释放及传导过程的改变，探讨苯并[a]芘的神经发育毒性机制。
　　方法:选择96只健康的5日龄SD幼鼠，雌雄各半，体重差值小于均值10％，随机分为溶剂对照组以及0.02、0.2、2mg/kg·KW B[a]P三个染毒剂量组，B[a]P溶于植物油中，三个染毒剂量组按各自剂量每日灌胃染毒一次，溶剂对照组予以等量的植物油，染毒时间从PND4持续至PND20。免疫组化观察海马体Glu和GABA神经递质释放变化，电镜观察海马区粗面内质网、高尔基体、髓鞘以及突触的形态变化。试剂盒测海马区突触内钙离子的浓度，Western blot法测海马区突触前膜神经递质释放相关蛋白SD蛋白、Syntaxin蛋白以及SNAP蛋白的表达水平。荧光定量PCR法测海马区突触后膜神经递质受体GABA、NMDA以及AMPA的表达水平。
　　结果:1、由免疫组化结果显示染毒组海马组织中GABA、Glu表达均较对照组明显下降;2、由海马组织的钙离子荧光定量检测结果显示染毒组海马组织的钙离子溶度较对照组均明显降低;3、由海马体的电镜结果中发现在染毒组幼鼠海马体神经元突触周围存在大量的黑色颗粒性物质，推测为一种神经颗粒素，且越接近突触越密集。4、Western Blot结果显示:1）Synaptobrevin蛋白的表达在染毒组海马体和大脑皮层中对照对照组没有明显性差异;2）SNAP-25蛋白，在海马体中，0.2mg/kg和2mg/kg B[a]P剂量染毒对SNAP-25蛋白表达的影响与对照组比较显著性增加，在大脑皮层中无显著性差异;3）在海马体中，B[a]P对Syntaxin蛋白表达的影响与对照组比较无显著性差异，但是在大脑皮层中，0.2mg/kg和2mg/kg B[a]P剂量染毒组对Syntaxin蛋白表达的影响与对照组比较显著性降低;4）在海马体中，0.2mg/kg和2mg/kg B[a]P剂量染毒组对Synaptophysin蛋白表达的影响与对照组比较显著性增加，但在大脑皮层中，B[a]P剂量染毒组对Synaptophysin蛋白表达的影响与对照组比较无显著性差异。5、qPT-PCR结果显示:1)在海马中，0.2 mg/kg和2 mg/kg B[a]P剂量染毒对Grin1基因表达的影响与对照组比较显著性降低，但是在大脑皮层中，0.2 mg/kg和2mg/kg B[a]P剂量染毒对Grin1基因表达的影响与对照组比较显著性增加;2）在海马和大脑皮层中，0.2 mg/kg和2 mg/kg B[a]P剂量染毒对Grin2b基因表达的影响与对照组比较显著性增加;3）在海马中，0.2mg/kg和2 mg/kg B[a]P剂量染毒对Gria1基因表达的影响与对照组比较显著性增加，但是在大脑皮层中，0.2 mg/kg和2 mg/kg B[a]P剂量染毒对Gria1基因表达的影响与对照组比较显著性降低;4）在海马和大脑皮层中，0.2 mg/kg和2 mg/kg B[a]P剂量染毒对Gria2基因表达的影响与对照组比较显著性增加;5）在海马和大脑皮层中，0.2 mg/kg和2 mg/kg B[a]P剂量染毒对Gabra1基因表达的影响与对照组比较显著性增加;6）在海马和大脑皮层中，0.2 mg/kg和2 mg/kg B[a]P剂量染毒对Gabbr1基因表达的影响与对照组比较显著性增加。
　　结论:B[a]P对幼鼠的空间学习记忆能力的损伤的可能机制有1）海马区氨基酸神经递质Glu和GABA的减少，2）海马区突触内的钙离子浓度下降相关，3）染毒组海马区突触区产生的神经颗粒素，4）SNAP-25、Synaptophysin蛋白在海马区的表达增强，Syntaxin蛋白在大脑皮层中表达下降;5）在海马体中，Grin1基因表达降低，Grin2b、Gria1、Gria2、Gabra1、Gabbr1基因表达增高，在大脑皮层中，Gria1基因表达降低，Grin1、Grin2b、Gria2、Gabra1、Gabbr1基因表达增高。

目录

声明

英汉缩略语名词对照

摘要

1 前言

2 材料与方法

2．1 动物模型的建立

2．2 B[a]P对海马区氨基酸类神经递质Glu与GABA含量的影响检测

2．3 海马区突触内钙浓度的测量

2．4 电镜观察海马区突触内的形态学变化

2．5 海马区突触前膜神经递质释放-胞吐作用的检测

2．6 海马区突触后膜受体表达水平的检测

3 结果

3．1．海马、皮层区氨基酸类神经递质谷氨酸(Glu)与γ-氨基丁酸(GABA)含量的变化

3．2 海马组织内钙浓度的测量

3．3 电镜观察海马区超微结构

3．4 海马、皮层区突触前膜神经递质释放-胞吐作用的检测

3．5 海马、皮层区突触后膜受体表达水平的检测

4 讨论

全文总结

参考文献

文献综述 儿童智力障碍和神经递质异常的关系

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文