星形胶质细胞—神经元乳酸转运在镧致子代大鼠记忆功能损害中的作用研究

摘要

前言
　　稀土元素(rareearthelement，REE)是镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥及钪和钇共计17种元素的总称。随着稀土技术在农业、畜牧业、能源和现代医药等各个方面的广泛应用，REE在环境中的残留量日趋增大，并且可以通过消化道和呼吸道等方式进入人体并在体内蓄积。流行病学调查和动物实验均表明，REE能够造成中枢神经系统(centralnervoussystem，CNS)的损伤和功能异常。
　　CNS主要由神经元和神经胶质细胞构成。其中，星形胶质细胞(astrocyte，AC)是最主要的神经胶质细胞亚型。AC为神经元提供支持、营养的重要作用已得到广泛认可。近年来，AC—神经元乳酸转运（astrocyte-neuronlactatetransport）在长时记忆（longtermmemory，LTM）中所起到的关键作用引起人们的关注。
　　镧是轻稀土元素的代表，且化学性质活泼，几乎能与所有的元素和组织成分发生反应。动物实验研究显示，氯化镧(lanthanumchloride，LaCl3)染毒的大鼠学习记忆能力受损。提示镧可以对中枢神经系统造成损害。本课题拟给予大鼠LaCl3饮水染毒建立动物模型，在此基础上，比较不同剂量组染毒大鼠之间的空间学习记忆能力、皮质和海马AC中糖原合成酶、糖原磷酸化酶、单羧酸转运蛋白4(monocarboxylatetransporter4，MCT4)和MCT1的基因转录与蛋白表达水平以及乳酸含量差异，并观察神经元中MCT2基因转录与蛋白表达的水平变化，以期为明确AC—神经元乳酸转运在镧暴露大鼠学习记忆功能受损中的作用提供实验依据。
　　方法
　　由中国医科大学实验动物中心提供的实验用Wistar雌性大鼠60只，体重220±10g。实验动物室温度17～23℃，相应湿度45～55％，动物饲料由实验动物中心提供。随机将雌鼠分为对照组（饮用蒸馏水）;0.125％LaCl3暴露组（饮用含0.125％LaCl3的蒸馏水溶液）、0.250％LaCl3暴露组（饮用含0.250％LaCl3的蒸馏水溶液）、0.500％LaCl3暴露组（饮用含0.500％LaCl3的蒸馏水溶液）和1.000％LaCl3暴露组（饮用含1.000％LaCl3的蒸馏水溶液），每组12只动物。然后将雌雄大鼠按1∶1合笼，次日晨发现阴栓或者阴道分泌物镜检有精子者定为受孕，记为妊娠第0天，以自由饮水方式对各实验组动物进行染镧。子代大鼠在断乳之前经由母体血循环和吸吮母乳染镧，断乳后则通过自行饮水摄入。至断乳后1个月结束，进行各项指标测定:采用Morris水迷宫测定仔鼠的学习记忆能力，采用实时定量PCR法测定仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2mRNA表达水平，采用Westernblot法测定仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2的蛋白表达水平，采用化学比色法测定仔鼠大脑皮质和海马中乳酸含量。
　　结果
　　1、LaCl3对仔鼠学习记忆能力的影响
　　在Morris水迷宫定位航行试验中，LaCl3暴露组仔鼠逃避潜伏期和游泳距离显著高于对照组(P＜0.05);空间探索试验中，LaCl3暴露组仔鼠在目标象限内的时间明显短于对照组(P＜0.05)，进入目标象限的次数均显著少于对照组(P＜0.05)。
　　2、LaCl3对仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶，糖原磷酸化酶，MCT4，MCT1和MCT2mRNA转录和蛋白表达水平的影响
　　0.125％LaCl3暴露组仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2mRNA转录水平显著低于对照组(P＜0.05);0.250％LaCl3暴露组仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2mRNA转录水平显著低于对照组和0.125％LaCl3暴露组(P＜0.05);0.500％LaCl3暴露组仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2mRNA转录水平显著低于对照组、0.125％LaCl3、0.250％LaCl3暴露组(P＜0.05);1.000％LaCl3暴露组仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2mRNA转录水平显著低于对照组、0.125％LaCl3、0.250％LaCl3和0.500％LaCl3暴露组(P＜0.05)。
　　0.125％LaCl3暴露组仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2蛋白表达水平显著低于对照组(P＜0.05);0.250％LaCl3暴露组仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2蛋白表达水平显著低于对照组和0.125％LaCl3暴露组(P＜0.05);0.500％LaCl3暴露组仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2蛋白表达水平显著低于对照组、0.125％LaCl3和0.250％LaCl3暴露组(P＜0.05);1.000％LaCl3暴露组仔鼠大脑皮质和海马糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2蛋白表达水平显著低于对照组、0.125％LaCl3、0.250％LaCl3和0.500％LaCl3暴露组(P＜0.05)。
　　3、LaCl3对仔鼠大脑皮质和海马内乳酸含量的影响
　　LaCl3暴露组各组仔鼠大脑皮质和海马内乳酸含量均显著低于对照组(P＜0.05)，并且随着镧染毒剂量的增加，各染镧组仔鼠大脑皮质和海马内乳酸含量随之减少。
　　结论
　　1、亚慢性LaCl3暴露可损害仔鼠的空间学习记忆能力。
　　2、亚慢性LaCl3暴露可降低仔鼠皮质和海马中糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2的mRNA转录水平，使糖原合成酶、糖原磷酸化酶、MCT4、MCT1和MCT2蛋白表达水平下调。
　　3、亚慢性LaCl3暴露可降低仔鼠皮质和海马中乳酸含量。
　　4、LaCl3抑制AC—神经元乳酸转运，造成神经元供能不足可能是其损害仔鼠空间学习记忆能力的重要原因之一。

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 星形胶质细胞—神经元乳酸转运的研究进展

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