牛磺酸对甲基汞致大鼠脑氧化损伤和谷氨酸代谢转运障碍的影响

摘要

甲基汞(methylmercury，MeHg)是一种环境污染性毒物，以其亲脂性和与巯基(-SH)基团的高反应性而广泛分布并蓄积于全身，并对细胞产生损伤。其神经毒性已受到人们的极大关注，多年来国内外许多学者对MeHg进行了广泛而深入地研究，提出氧化损伤、线粒体损伤、细胞膜渗透性改变、生物活性大分子变构失活和影响细胞内信号转导等假说，但至今其神经毒性作用机制仍未完全阐明。有相关报道称主要与氧化损伤和大脑内谷氨酸的代谢转运障碍有关。所以，通过了解MeHg对大脑内氧化损伤和谷氨酸代谢转运的相关酶、受体、转运体和能量代谢等方面的影响，有助于更好地认识MeHg和氧化损伤、谷氨酸代谢转运的关系以及MeHg的神经毒性机制，为MeHg中毒的治疗提供理论基础和思路。
　　牛磺酸(Taurine，Tau)是一种条件必需氨基酸，在中枢神经系统中特异的分布于大脑皮质、海马和小脑等区域。可作为神经营养因子、渗透压调节剂、抑制性神经递质等发挥作用。能够清除自由基和抗脂质过氧化，对抗各种化学物质对细胞的损害等。近来发现，Tau还具有神经保护作用，可能与其对抗Glu及其类似物诱发的兴奋性毒性有关。
　　材料与方法：
　　由中国医科大学实验动物中心提供的清洁级Wistar大鼠72只，体重180±10g，雌雄各半，实验动物合格证号:SYXK（辽）2008-0005。动物实验室温度17-23℃，相对湿度45-55％，普通光照，动物饲料由实验动物中心提供。正式实验前饲养1周，按体重随机分成4组，每组18只，雌雄各半。第1组为对照组，第2组为低剂量单纯染MeHg组，第3组为高剂量单纯染MeHg组，第4组为Tau干预组。每周一至周五进行染毒，即对照组腹腔注射生理盐水，低、高剂量单纯染MeHg组分别腹腔注射4μmol/kg、12μmol/kg CH3HgCl，Tau干预组腹腔注射12μmol/kgCH3HgCl;每周一、三、五染毒前2h进行干预，即对照组和单纯染MeHg组皮下注射生理盐水，Tau干预组皮下注射1mmol/kg Tau，干预与染毒容量均为5ml/kg。上述染毒及干预连续进行4周，每周一干预前测量并记录大鼠的体重。最后一次染毒24h后，每组取6只大鼠用10％水合氯醛溶液麻醉，心脏放血处死，迅速取出大脑，冰浴下取出枕叶大脑皮质，并根据不同的检测指标，制备成相应的匀浆液待用，测定汞、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、蛋白巯基(-SH)、羰基（-C=O-）、谷氨酸(Glu)和谷氨酰胺(Gln)的含量，及超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、谷氨酰胺酶(PAG)、谷氨酰胺合成酶(GS)、Na+-K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶的活力;各组再取4只大鼠麻醉后心脏放血处死，于冰浴下切取枕叶大脑皮质，制备单细胞悬液待用，测定ROS含量、细胞内Ca2+浓度及细胞凋亡坏死率;另取4只大鼠麻醉后心脏放血处死用于检测NMDA受体(NR1、NR2A、NR2B)、谷氨酸转运体(GLAST、GLT-1)和Nrf2及下游基因（HO-1、γ-GCS）的mRNA和蛋白表达;各组其余4只大鼠麻醉后左心室灌流，进行免疫组化反应检测8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)的含量及光镜、电镜形态学观察。
　　结果:
　　1、随着染汞剂量的增加，大鼠体重增长缓慢，脑皮质内汞的含量也升高。
　　2、MeHg可使大鼠脑皮质GSH的含量、SOD和GSH-Px的活力降低，ROS的生成量增加，MDA、-C=O-和8-OHdG的含量增加、-SH的含量降低，使Na+-K+-ATP和Ca2+-ATP酶的活力下降，Nrf2及其下游抗氧化酶HO-1和γ-GCS的mRNA和蛋白表达均上升。
　　3、另一方面，MeHg使大鼠脑皮质Glu的含量和PAG的活力上升，Gln的含量和GS的活力降低，受体NR1、NR2A mRNA和蛋白的表达降低，转运体GLAST和GLT-1 mRNA和蛋白的表达也降低，细胞内Ca2+水平升高，凋亡坏死率增加，出现组织结构及细胞超微结构的改变。
　　4、Tau干预后，与高汞组比较，以上各指标有不同程度的改变。
　　结论:
　　1.MeHg一方面直接诱导ROS的生成，另一方面通过抑制抗氧化系统中SOD和GSH-Px的作用，而使ROS累积，最终发生氧化损伤。
　　2.MeHg能够使大鼠脑组织的Glu浓度升高，过度刺激突触后膜的Glu受体，增加Glu受体的敏感性，诱导谷氨酸代谢转运障碍，随之产生兴奋性毒性。
　　3.Ca2+浓度的升高和ROS的生成可能是MeHg诱导的氧化损伤和谷氨酸代谢转运障碍的共同通路，两者相互联系相互加强。
　　4.Tau干预后，MeHg诱导的氧化损伤和谷氨酸代谢转运障碍的有关指标和酶有不同程度的改变，对于两者引起的神经毒性具有一定的防护作用。

目录

声明

摘要

英文缩略语

前言

材料与方法

实验结果

讨论

结论

本研究创新性的自我评价

参考文献

综述 谷氨酸代谢转运障碍和氧化应激在甲基汞神经毒性中的作用机制

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