孕哺期铝暴露对仔鼠海马LTP及Glu含量和NMDA受体活性的影响

摘要

铝是地壳中最丰富的元素之一，虽非高毒性金属，但大量蓄积可产生毒性作用。国内外许多流行病学调查和研究表明，铝最易致神经元损伤，引起智力和认知能力下降等学习和记忆方面的缺欠。目前动物实验已证实，铝暴露可致大鼠痴呆，其不仅表现为学习记忆的行为障碍，而且其形态学改变与AD病理过程相似。 海马是学习和记忆的关键脑区，海马长时程增强(LTP)是NMDA受体依赖性突触传递效能的持续性增强，是公认的脑学习记忆功能在突触水平的研究模型和细胞基础，其诱导和维持有赖于复杂的突触前、后机制。因而研究铝暴露对LTP及其突触机制的影响可从突触及信号转导和蛋白分子水平阐明铝损害脑学习记忆功能的作用机制。研究表明，孕哺期是子代脑发育和逐渐完善的重要阶段，此期的铝暴露对子代脑的智力发育的影响机制，是一个值得深入研究的课题。因此本次实验采用整体动物实验的方法，通过对大鼠孕哺期慢性铝暴露，以子代大鼠海马为研究对象，探讨大鼠孕哺期铝暴露后对其子代大鼠海马LTP形成、维持的影响，并从神经递质谷氨酸释放的途径为阐明铝影响LTP的机制提供思路。 材料与方法： 1、动物分组及染毒： 180g左右的Wistar大鼠60只，雌雄各半，由本校实验动物中心提供。驯化1w后按体重将雌鼠随机分为3组，每组10只，3组分别为：对照组(给予蒸馏水)、低剂量组(给予0.2％AlCl<,3>水溶液，蒸馏水配制)、高剂量组(给予0.4％AlCl<,3>水溶液，蒸馏水配制)，驯养一周后按1：1雌雄合笼(饮用蒸馏水)，发现阴栓即可认为雌鼠怀孕并将孕鼠单笼饲养开始染毒，至仔鼠哺乳期(出生后21天)结束，仔鼠改为饮用蒸馏水(分组与其母鼠所属组别相同)，待体重达到200g左右后进行各种指标测定。动物室温度18～23℃，相对湿度45～55％。 2、观察指标和测定方法 (1)行为学测定：跳台实验。 (2)IXP的测定：细胞外微电极技术。 (3)血铝、脑铝的测定：石墨炉原子吸收光谱法。 (4)海马谷氨酸免疫阳性细胞的测定：免疫组化方法。 (5)海马Nmdar亚型NR1、NR2A和NR2B含量的测定：Western blot方法。 实验结果： 1、各组仔鼠血铝和脑铝浓度的变化铝暴露各组大鼠的血铝均显著高于对照组(P<0.01)，且随着铝暴露剂量的增加，血铝浓度呈现一定的升高趋势；脑铝的变化趋势与血铝一致，铝暴露各组大鼠脑铝与对照组相比均显著性升高(P<0.01)，低、高剂量组之间也存在显著性差异(P<0.05)。 2、学习、记忆行为学结果评价随着染铝剂量的增加，大鼠跳台试验的潜伏期逐渐缩短，而错误次数逐渐增加，学习记忆功能呈现一定的下降趋势。与对照组比较，潜伏期和错误次数均有显著性差异，0.2％AlCl<,3>组动物的潜伏期与0.4．％AlCl<,3>组比较也有显著性差异。 3、LTP变化铝暴露各组海马CA1区LTP的诱导和维持明显受到抑制，其群体锋电位(PS)幅值增强率明显低于对照组(P<0.01)，且随着铝暴露浓度的增加PS幅值增强率逐渐降低。 4、大鼠海马内谷氨酸免疫阳性细胞的改变对照组子代大鼠海马CA1区谷氨酸免疫阳性神经细胞胞体呈圆形，各阳性细胞排列错落有秩，边界清楚，着色深。低、高剂量组CA1区各阳性细胞排列稀疏，边界不清楚，着色浅。对照组CA3区和皮质区谷氨酸免疫阳性神经细胞胞体呈圆形，各阳性细胞排列松散有秩，边界清楚，刺样膨大多且着色深。低、高剂量组CA3区和皮质区各阳性细胞排列稀疏，边界不清楚，着色浅。低、高剂量组子代大鼠海马各区谷氨酸免疫阳性神经细胞的平均吸收光密度与对照组相比均呈下降趋势，且均具有显著性差异，其中高剂量组CA1区、CA3区的平均吸收光密度显著低于低剂量组，随着染铝剂量增加大鼠海马CA1区、CA3区谷氨酸免疫阳性神经细胞的阳性面积比逐渐下降，且高剂量组的阳性面积比显著低于低剂量组。 5、子代大鼠海马NMDA受体亚型NMDAR1、NMDAR2A、NMDAR2B蛋白表达的变化染铝组子代大鼠海马组织NMDAR1的表达含量随染毒剂量增加而逐渐下降，与对照组比较均有显著性差异；各组大鼠海马NMDAR2A的表达含量无明显变化，铝暴露组子代大鼠海马中NMDAR2B的表达含量随染毒剂量增加逐渐降低，且高剂量组与对照组相比具有显著性差异。 结论： 根据本研究所得的实验结果，可得出以下结论： 1、大鼠孕哺期铝暴露可使其子代鼠血铝、脑铝含量明显增加，并引起学习记忆障碍。 2、大鼠孕哺期铝暴露可使其子代鼠海马CA1区LTP的诱导和维持受到抑制。 3、大鼠孕哺期铝暴露可使其子代鼠海马内谷氨酸免疫阳性细胞形态学发生异常改变，且引起谷氨酸含量下降。 4、大鼠孕哺期铝暴露可导致NMDAR各亚型的比例发生变化，NMDAR1和NMDAR2B含量均下降。

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综述 铝对学习记忆的影响及其作用机理

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