溴氰菊酯神经细胞凋亡信号转导机制的研究——线粒体介导的神经细胞凋亡信号转导机制研究

摘要

拟除虫菊酯(pyrethroids,Py)作为目前应用较为广泛的杀虫剂之一，其对人体的毒性作用也日益引起普遍关注，大量研究表明，拟除虫菊酯是一种神经毒剂，且主要表现为兴奋性神经毒作用。但目前其确切的神经毒作用机制仍不十分清楚。本室对Ⅱ型拟除虫菊酯类农药溴氰菊酯(deltamethrin,DM)的神经毒性的研究显示DM染毒可以使大鼠脑组织神经细胞[Ca2+]i明显升高，改变Caspase-3活性，诱导大鼠脑组织神经细胞凋亡。 细胞凋亡是为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主有序性的死亡。它是细胞正常生长的一种生理调节方式。细胞凋亡机制表现出高度的保守性，若该过程发生错误，可能会导致癌症、自身免疫失调、神经退行性疾病等多种病变。 线粒体是真核生物能量和代谢的中心，也是细胞凋亡信号传导途径中起关键作用的细胞器，越来越多的研究表明，在凋亡信号的刺激下，线粒体发生膨胀，其外膜膜电位降低，外膜破裂后释放出膜间隙的诸多凋亡效应因子，在细胞凋亡中起着主开关的作用。作为细胞生死开关的线粒体通透性转变孔的长时间开放，细胞色素C、凋亡诱导因子、Ca2+以及膜间隙中的其他凋亡因子被释放至细胞质中，它们或激活凋亡蛋白家族的主要成员——胱冬肽酶，或独立地破坏核内染色质，或作用于其他Ca2+依赖性蛋白，从而使整个细胞的结构破坏、功能紊乱，最后细胞变成泡状凋亡小体而凋亡。本文在以往DM的神经毒性作用机理研究的基础上，从整体和体外试验两个方面，利用现代生物化学和分子生物学方法和技术，重点探讨线粒体介导的细胞凋亡信号转导机制，进一步完善DM的神经毒作用机理研究，并为中毒的预防和治疗提供理论依据。 第一部分:溴氰菊酯对神经细胞线粒体形态和功能的影响 目的：观察溴氰菊酯对神经细胞线粒体形态和功能的影响。 结论：在本实验条件下，从形态学、生物化学和生物物理学角度观察，发现DM能改变神经细胞线粒体的形态，使神经细胞线粒体琥珀酸脱氢酶、Na+-K+、Ca2+-Mg2+-ATP酶活力受到抑制，膜流动性降低，大脑皮层和海马部位受损的情况相似。 第二部分:溴氰菊酯对神经细胞线粒体膜通透性和膜电位的影响 目的：分析溴氰菊酯对神经细胞线粒体膜通透性和膜电位的影响。 结论：整体实验，DM染毒后，大鼠脑皮层和海马线粒体膜电位下降，膜通透性增大，Ca2+能诱导线粒体膜通透性增大，CsA可阻断Ca2+的诱导作用。体外实验，DM对大鼠神经胶质细胞线粒体膜电位下降，并有一定的剂量效应关系，CsA可阻断这种作用，提示DM可通过使线粒体膜通透性增大，膜电位下降来影响细胞凋亡的线粒体途径。 第三部分:溴氰菊酯对神经细胞线粒体细胞色素C释放的影响 目的：探讨溴氰菊酯对神经细胞线粒体细胞色素C释放的影响。 结论：DM可使大鼠脑皮层和海马神经细胞细胞色素C释放增加，表现为线粒体细胞色素C表达水平降低，而胞浆内表达增强；在体外实验模型大鼠神经胶质细胞中，亦可见DM增加细胞色素C释放，呈一定的剂量效应关系，且CsA能拮抗这种作用，提示DM可增加细胞色素C通过线粒体膜通透性转换孔的释放，从而经线粒体途径影响神经细胞的凋亡。 第四部分:溴氰菊酯对大鼠神经胶质细胞Caspase-3表达的影响 目的：研究溴氰菊酯对大鼠神经胶质细胞Caspase-3表达的影响。 结论：在神经胶质细胞培养模型中，DM可使神经细胞Caspase-3的活性升高，其机制可能是mRNA的表达增强；给予一定剂量的CsA，可使DM增加Caspase-3活性作用消失，DM诱导线粒体释放的细胞色素C通过Caspase途径导致神经细胞凋亡。 第五部分:溴氰菊酯对大鼠神经胶质细胞凋亡的影响 目的：观察溴氰菊酯对大鼠神经胶质细胞凋亡的影响。 结论：CsA可拮抗DM诱导大鼠神经细胞凋亡，提示DM可能通过线粒体途径的介导，诱导神经细胞凋亡。

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缩写词

摘要

前言

第一部分溴氰菊酯对神经细胞线粒体形态和功能的影响

第二部分溴氰菊酯对神经细胞线粒体膜通透性和膜电位的影响

第三部分溴氰菊酯对神经细胞细胞色素C释放的影响

第四部分溴氰菊酯对神经胶质细胞caspase-3表达的影响

第五部分溴氰菊酯对神经胶质细胞凋亡的影响

小结

综述线粒体、细胞色素C与细胞凋亡

APPENDIX

致谢