气态甲醛暴露对Bal b/c小鼠内源性褪黑素代谢和认知能力的影响

摘要

甲醛是常见的装修型室内空气污染物，在木材加工、医院和印染等行业有着广泛的应用。在这些行业工作的人群经常会暴露在职业性甲醛环境中。流行病学研究表明在职业性甲醛环境工作的人群常患有一些神经系统疾病，比如情绪暴躁、抑郁、焦虑、睡眠失调和认知障碍等，其中患有认知障碍的人群常出现褪黑素分泌紊乱等症状。本研究主要探讨气态甲醛暴露对内源性褪黑素的代谢和认知功能的影响。
　　本实验分别从动物、细胞和离体环境三个水平来研究甲醛与褪黑素之间的相互作用。在动物水平，采用水迷宫行为学和组织病理学技术分析小鼠的认知能力和脑组织损伤的病理原因，通过检测脑组织氧化损伤的分子标记物包括活性氧簇，谷胱甘肽，丙二醛评估脑组织氧化损伤水平。同时，通过检测脑内源性甲醛含量和褪黑素含量来探究气态甲醛暴露对褪黑素代谢的影响。采用褪黑素作为保护剂，探讨褪黑素对脑氧化损伤的挽救效应。在体内和体外生化水平上，通过脑立体定位注射技术直接向脑部注射甲醛、褪黑素和褪黑素的混合液，研究外源性甲醛和褪黑素对脑内源性甲醛和褪黑素代谢机制的影响。在细胞水平上，通过体外实验和细胞毒性实验研究甲醛和褪黑素之间化学反应的机制。
　　实验结果表明，Bal b/c小鼠经过3 mg/m3气态甲醛暴露7天后，在水迷宫实验中，小鼠的学习和记忆能力显著下降，H&E组织病理学结果说明甲醛暴露后小鼠海马CA1区出现椎体神经元凋亡，小鼠脑组织内ROS和MDA含量显著上升，而GSH和褪黑素含量显著下降。腹腔注射褪黑素能够挽救甲醛暴露对小鼠脑组织的损伤。而小鼠脑组织内源性甲醛含量没有显著性升高。并且在向小鼠脑组织直接注射甲醛溶液后，脑组织内源性甲醛含量并没有显著性升高，而脑组织内源性褪黑素含量显著下降。在脑立体定位注射褪黑素后，小鼠脑组织内源性甲醛含量显著性下降，脑组织内源性褪黑素显著性升高。向脑内注射甲醛和褪黑素混合液后，小鼠脑组织内源性甲醛和褪黑素含量没有显著性变化。体外生化反应实验说明，甲醛和褪黑素发生化学反应生成某种代谢产物。体外细胞实验说明，甲醛和褪黑素单独作用与细胞活力呈剂量-效应关系，甲醛和褪黑素联合作用时对细胞活力无显著性影响。
　　本研究表明3 mg/m3气态甲醛暴露影响Bal b/c小鼠的认知能力，气态甲醛暴露破坏小鼠脑组织细胞内氧化还原平衡，并导致脑组织氧化损伤和内源性褪黑素耗竭，海马椎体神经元细胞凋亡和认知障碍。而采用外源性褪黑素作为保护剂能够挽救小鼠的认知功能损伤。甲醛和褪黑素在生理条件下的化学反应机制可能是小鼠认知能力损伤的内在原因。