长期低剂量摄入氯化镧对大鼠神经系统的影响及机制探讨

摘要

目的：在我国，随着稀土应用的日益广泛，特别是稀土微肥、微饲被用于农业、畜牧业生产以来，越来越多的稀土进入环境、进入食物链。因此，稀土对环境和人体健康的影响引起了人们的密切关注。大量研究表明稀土没有明显的致癌、致畸和致突变作用，低剂量的稀土还能够增强免疫系统的防御能力和提高体内的抗氧化能力。但朱为方等对赣南离子吸附型稀土矿区人群的流行病学调查显示长期摄入稀土能够损害脑的功能。体外实验和急性中毒实验证明稀土抑制神经递质的释放并影响突触传递。但目前有关稀土对实验动物脑的亚慢性毒性的研究还未见报道。本工作在饮水中加入轻稀土元素镧，研究不同剂量的镧对成年大鼠脑内微量元素含量及中枢神经系统功能、脑内生化指标的影响，对大鼠生理和神经发育的影响，为探讨稀土的神经毒性提供实验依据。 方法：1.用中子活化分析方法浊定长期低剂量摄入氯化镧对大鼠脑中部分常量和微量元素含量的影响 由中国医科大学实验动物中心提供的实验用1月龄雄性Wistar大鼠60只。实验动物室温度17～23℃，相对湿度45～55％，动物饲料由实验动物中心提供。适应性喂养一周后，随机分为4组，每组15只。用LaCl3配成0.∞mmol、0.4mmol、4mmol(含镧量分别为5.56、55.6和556mg/L)不同浓度的水溶液让大鼠自由饮用，对照组饮用蒸馏水。染毒6个月后，采用乙醚麻醉法将大鼠麻醉，断头处死。在冰盘上快速取脑，蒸馏水清洗后擦干，从中间分成2部分，一部分用于测定各种生化指标，另一部分冷冻干燥后，用玛瑙研钵研细并混匀，用于元素含量测量。准确称量约100毫克冷冻干燥后的鼠脑，短照样品用聚乙烯膜密封，长照样品用两层擦镜纸及高纯铝箔包裹，连同人工配制的多元素混合标准与样品分别送往中国原子能科学研究院的微型反应堆及重水反应堆进行照射。照射后样品采用高纯锗探测器、PCA-Ⅱ-8000多道分析器及P-Ⅳ计算机组成的微机多道系统测量。该谱仪对60Co1332keV能峰的分辨率为1.96keV，相对探测效率25％，峰康比48∶1。 2.断乳后，长期低剂量摄入氯化镧对成年大鼠学习记忆功能的影响动物分组和染毒方法同第一部分。染毒6个月后，进行电迷宫实验测试大鼠的学习、记忆能力。动物处死后，将取出的另一半鼠脑用生理盐水匀浆。采用Lowry法测定蛋白质含量、碱性羟胺比色法测定海马中乙酰胆碱(Ach)含量、及胆碱脂酶(AchE)活性，采用定磷法进行Ca2+-ATP酶的活性测定。 3.长期低剂量作用下氯化镧对大鼠生殖及子代生理发育的影响2月龄雌性Wistar大鼠24只，适应性喂养一周后，随机分为4组，每组6只。染毒4周后，雌雄按2∶1合笼，为避免雄性大鼠染毒量不同造成的差异，交配时间内饮用水改为蒸馏水，直至确认怀孕，归笼。待动物自然分娩后，观察并计算母鼠的受孕率、正常分娩率、幼仔成活率。对哺乳期子鼠的生理发育情况进行观察。观察指标：(1)生殖指标：受孕率、窝产子数、子鼠出生时体重、幼仔哺育成活率。(2)仔鼠生理发育情况：①出生后生长情况：动态观察子鼠在出生后第4天、8天、12天时体重。②耳廓分离：子鼠出生后第2天开始观察，一般在第3-4天耳廓完全分离。③门齿萌生：第8天开始观察，标准通常是上下门齿均以长出齿龈。④睁眼：第10天开始观察，标准是双眼均已睁开。⑤爬行：是运动发育指标，通常在第2-4天进行观察，以腹部能着地进行行走为达标。⑥10秒钟平面翻正反射：在出生后第2日开始观察，将鼠仰卧在桌上，扶持5秒，然后放手，观察其翻正过来四肢着地的能力。规定每次试验若子鼠在10秒内翻过身且四肢着地为阳性反应。⑦对断乳一个月的子鼠进行学习记忆能力的测试及脑内酶学指标测定，方法同前。 4.统计分析实验数据采用SPSS10.0软件包进行相应的统计分析。 结果：1长期低剂量摄入氯化镧对大鼠脑中部分常量和微量元素含量的影响各剂量组实验大鼠脑组织中Na含量与对照组相比显著上升(P＜0.05)，而Zn的含量显著下降(P＜0.05)。中剂量组还伴有Rb含量的显著下降(P＜0.05)，而高剂量组还伴有K的含量也显著上升(P＜0.01)，Mg、Rb含量显著下降(P＜0.05)。 2.长期低剂量摄入氯化镧对大鼠学习记忆功能的影响①镧对大鼠体重、脑重的影响，与对照组相比较，低剂量组体重增长显著(P＜0.05)，其余各剂量组体重增长无明显差别。各剂量组脑重、脑重/体重比值与对照组相比无显著性差异。②迷宫实验结果显示，低剂量组的迷宫成绩都较对照组提高，相反，中剂量组却显著降低，具有统计学意义。③大鼠脑海马中乙酰胆碱和蛋白质含量及乙酰胆碱脂酶和Ca2+-ATP酶活性测定结果显示低剂量组实验大鼠脑中乙酰胆碱和蛋白质的含量与对照相比无差异，而中剂量组和高剂量组实验大鼠脑中乙酰胆碱和蛋白质的含量均降低，有统计学意义。乙酰胆碱脂酶活性中剂量组明显升高(P＜0.01)，Ca2+-ATP酶活性低剂量组显著降低(P＜0.05)，中剂量组及高剂量都有显著升高(P＜0.01)。 3.长期低剂量作用下氯化镧对大鼠生殖及子代生长发育的影响①雌鼠受孕率：除中剂量组和高剂量组各有一只雌鼠反复合笼一直未受孕外，余鼠均在20天内成功受孕，经卡方检验，各组间均未有显著性差异(P＞0.05)。②平均窝产子数，经卡方检验各组间未有显著性差异(P＞0.05)。③仔鼠哺乳成活率：各组间进行比较均未见有统计学意义(P＞0.05)。④子鼠出生体重：子鼠出生时体重结果显示，低剂量组体重明显高于对照组(P＜0.05)。中剂量组的平均出生体重明显低于对照组(P＜0.01)。⑤子鼠出生后体重增长情况：低剂量组鼠的体重增长较快，而中剂量组的体重增长较慢。⑥耳廓分离、门齿萌出、开眼情况：低剂量组明显先于对照组，而中剂量组明显落后于对照组(P＜0.05)。⑦爬行测试和10秒翻正反射测试结果表明：低剂量组明显优于对照组(P＜0.01)。中剂量组则与此相反，达标率低，平均达标天数明显延长，发育明显落后于对照组(P＜0.01)。⑧对断乳一个月的子鼠进行学习记忆能力的测试及脑内酶学指标测定，结果同第二部分。 结论：1、长期摄入氯化镧会使脑中的多种常量和微量元素的含量发生变化，而他们往往在维持脑功能中发挥重要作用，因此会影响脑功能。 2、断乳后，少量摄入氯化镧会提高大鼠的学习记忆能力，摄入过多会降低学习和记忆能力。脑中乙酰胆碱酯酶和Ca2+-ATP酶的活性也发生相应的改变。 3、少量的摄取氯化镧会提高大鼠的生殖能力，并且促进哺乳期子鼠身体和中枢神经系统的生长发育。摄入过量则起到了相反的作用。 因此少量摄取氯化镧对大鼠的生殖，生长，和神经系统的发育都有明显的促进作用，而摄入过多，则起到了相反的作用。

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论文一用中子活化分析方法研究长期低剂量摄入氯化镧对大鼠脑中部分常量和微量元素含量的影响

论文二长期低剂量摄入氯化镧对大鼠学习记忆功能的影响

论文三长期低剂量作用下氯化镧对大鼠生殖及子代身体生长和神经发育的影响

本研究创新性的自我评价

综述 稀土元素的性质和生物学效应

在学期间科研成绩

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