铅致大鼠海马神经发生的抑制作用

摘要

[背景]铅是一种常见的神经毒物,长期低剂量铅暴露可造成神经系统损害。已有研究表明铅暴露可致神经细胞凋亡增加,致使受损神经元细胞不能得到补偿,进而影响大脑的正常功能。成年哺乳动物脑内海马齿状回颗粒下区(SGZ)终生存在有神经干细胞,在某些生理或病理因素刺激下,可增殖、分化为神经元和神经胶质细胞,迁移到损伤的脑区替换受损细胞,从而建立新的神经回路,维护大脑的正常功能。研究发现,干扰素γ(IFN-γ)可抑制神经干细胞的增殖及分化。转化生长因子β(TGF-β)也是调控细胞发育和细胞周期的关键分子,可促进神经发生过程。[目的]初步探讨IFN-γ和TGF-β在铅致大鼠SGZ区神经发生损伤中的可能调控作用。[方法 ]雄性成年Fisher 344大鼠45只,随机分为对照组、低铅暴露组、高铅暴露组。低铅暴露组和高铅暴露组大鼠分别饮用含有300、600 mg/L的醋酸铅溶液,对照组大鼠饲以含有600 mg/L的醋酸钠溶液,暴露时间为9周。应用Morris水迷宫试验检测大鼠空间学习和记忆能力;以Ki67+-DCX+双标染色方法,应用激光扫描共聚焦显微镜观察大鼠SGZ区神经干细胞增殖及分化情况。应用real-time PCR技术检测大鼠海马齿状回(DG)区Ki67、DCX mRNA的表达水平;采用ELISA法检测大鼠海马DG区IFN-γ与TGF-β1水平。[结果 ]高铅暴露组和低铅暴露组大鼠血铅水平分别为(0.34±0.10)、(0.19±0.04)μg/L,均高于对照组[(0.09±0.03)μg/L];高铅暴露组和低铅暴露组大鼠海马DG区铅水平分别为(0.53±0.06)、(0.48±0.08)μg/g,亦均高于对照组[(0.40±0.05)μg/g]。神经行为学试验检测结果显示,高铅暴露组和低铅暴露组大鼠第3天逃避潜伏期分别为(38.37±10.37)、(31.62±9.24)s,均高于对照组[(21.86±6.45)s],且高铅暴露组大鼠逃避潜伏期高于低铅暴露组(P <0.05)。高铅暴露组大鼠的平均穿越平台次数为(2.13±0.92)次,低于对照组[(4.27±1.16)次]。铅暴露大鼠海马CA1区神经元细胞呈不同程度减少,排列不规则,可见鬼影细胞及固缩神经元细胞,高铅暴露组损伤更为明显。高铅暴露组大鼠海马DG区Ki67和DCX的mRNA表达水平分别为0.68±0.10和0.78±0.12,均低于对照组(均为1.00±0.16);高铅暴露组大鼠SGZ区(Ki67+-DCX+)/Ki67+值为对照组的56.4%(20.87%vs. 37.00%),亦低于低铅暴露组,为其61.2%(20.87%vs. 34.11%),差异有统计学意义(P <0.05)。高铅暴露组和低铅暴露组大鼠海马DG区IFN-γ水平[分别为(1.22±0.09)、(1.20±0.11)ng/mg(以蛋白计,下同)],均高于对照组[(1.08±0.08)ng/mg],差异有统计学意义(P <0.05)。高铅暴露组和低铅暴露组大鼠海马DG区TGF-β1表达水平分别为(3.15±0.24)、(3.36±0.32)ng/mg,均低于对照组[(3.65±0.37)ng/mg],差异有统计学意义(P <0.05)。[结论 ]铅暴露可能导致IFN-γ水平升高,进而抑制TGF-β1的表达水平,影响神经干细胞的分化,致使铅暴露组大鼠新生神经元细胞减少。不能代偿受损神经细胞,这可能是导致成年大鼠神经行为改变,学习记忆能力下降的原因之一。