论文部分内容阅读
【目的】双酚A(Bisphenol A,BPA)作为环境中广泛暴露的内分泌干扰物之一,有研究显示,BPA暴露会损害生物体大脑神经发育,进而影响学习记忆能力。然而,目前关于BPA影响学习记忆能力的作用机制研究较少,因此本研究通过建立BPA慢性暴露模型,采用开场试验、八臂迷宫试验探讨BPA对雄性小鼠学习记忆能力的影响,并利用转录组测序、实时荧光定量PCR(Quantitative Real-Time PCR,q RT-PCR)、Western-blotting、ELISA等技术进一步探讨其作用机制。【方法】取八周龄雌性和九周龄雄性昆明系小鼠,适应性饲养一周,以雌鼠:雄鼠为2:1的比例进行同笼交配,同笼5天后,随机将32只雌性小鼠平均分为对照组(0.1%乙醇-水溶液)、低剂量BPA暴露组(0.01 mg/L BPA-乙醇-水溶液)、中剂量BPA暴露组(0.1 mg/L BPA-乙醇-水溶液)、高剂量BPA暴露组(1 mg/L BPA-乙醇-水溶液),选择出生后的雄性小鼠进行后续试验,母鼠怀孕以及雄性小鼠成长期间始终保持分组和饮水摄入BPA。取10只12周龄的雄性小鼠进行开场试验以及八臂迷宫试验,非行为学试验小鼠于13周时处死取海马组织,进行转录组测序,筛选差异基因,并对差异基因进行GO富集和KEGG通路富集,寻找相关靶点基因,进行q RT-PCR和Western-blotting验证;通过HE染色和透射电镜观察海马组织病理情况;通过ELISA试验检测血清中性激素的含量以及海马组织中线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的活性,从而探讨BPA暴露影响雄性小鼠的学习记忆能力的作用机制。【结果】(1)在开场试验中,与对照组相比,在高剂量BPA暴露组中雄性小鼠在中心区域运动的时间,进入中心区域的次数在中剂量BPA暴露组和高剂量BPA暴露组中明显降低,抑制了雄性小鼠的探索行为;在八臂迷宫试验中,与对照组相比,在高剂量BPA暴露组中工作记忆错误以及参考记忆错误的次数明显增加。(2)三个BPA暴露组与对照组相比体重和海马脏器比均无显著差异。在ELISA试验中,血清中睾酮(Testosterone,T)浓度呈剂量依赖式下降,雌二醇(Estradiol,E2)浓度呈剂量依赖式上升,且T/E2也呈现显著的下降趋势。HE染色结果显示,与对照组相比,BPA暴露组中CA1、CA3、DG三个区的细胞排列稀疏且不规则,神经元数目发生减少,尤其在高剂量组中,CA1、DG区的细胞数目显著减少。海马的超微结构显示,与对照组相比,在BPA暴露组中线粒体结构发生变化,嵴断裂,双层膜被破坏以及形状发生异常。(3)通过转录组测序,结果显示,与对照组相比,低剂量BPA暴露组有差异表达基因3309个,中剂量BPA暴露组有差异基因1796个,高剂量BPA暴露组有差异基因1055个。对高剂量BPA暴露组的1055个差异基因进行GO富集和KEGG通路富集,GO富集分析生物过程中,主要集中在对病毒的防御反应、核糖核酸酶活性的调节等方面;在细胞组分中,主要集中在核糖体、线粒体内膜蛋白复合物、线粒体呼吸链等方面;在分子功能中,主要集中在核糖体结构等方面。在KEGG通路富集分析中,与学习记忆相关的通路有阿尔兹海默病通路、亨廷顿病通路、帕金森病通路。并且,这三条通路中的16个共有基因被包含在氧化磷酸化通路中。对基因Ndufa3、Ndufb10、Ndufs8、Uqcrh、Uqcrb、Cox6b1、Cox7b、Cox7c、ATP5g1进行q RT-PCR验证,与对照组相比,在BPA暴露组中,这九个基因m RNA表达均显著降低,与转录组结果一致。并且通过Western-blotting验证Ndufb10蛋白的表达,相较于对照组,高剂量BPA暴露组中Ndufb10蛋白表达明显下降,与转录组结果以及q RT-PCR结果一致。(4)ELISA试验结果显示,BPA暴露影响雄性小鼠线粒体呼吸链复合物酶活性,与对照组相比,在中剂量BPA暴露组和高剂量BPA暴露组中,NADH-Co Q oxidoreductase(复合物Ⅰ)、Co Q-cytochrome c oxidoreductase(复合物Ⅲ)、Cytochrome c oxidase(复合物Ⅳ)、ATP synthase(复合物Ⅴ)的活性均显著降低,影响氧化磷酸化(Oxidative phosphorylation,OXPHOS)的正常运行。【结论】本研究揭示了线粒体功能障碍中的氧化磷酸化功能紊乱在BPA暴露降低雄性小鼠的学习记忆能力中的作用机制,进一步为BPA暴露导致的动物神经毒性机制研究提供参考。