Clioquionl与Vitamin B12对慢性铅引起的突触可塑性损伤的协同修复作用

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铅是最重要的环境神经毒物之一。现已被证实儿童在发育过程中的慢性铅暴露会引起学习和记忆功能和神经行为等认知功能损伤,这在不同的动物模型中也得到了证实。海马是与学习和记忆功能密切相关的一个重要脑区,海马神经元活性依赖的突触可塑性被认为是学习和记忆功能的细胞与分子基础。在发育过程中,铅暴露损伤了大鼠海马的突触可塑性,这可能是慢性铅暴露损伤学习和记忆功能和神经行为等认知功能的机制之一。 目前,螯合剂驱铅治疗被普遍采用。但是,常用的那些螯合剂表现出许多无法克服的副作用,而且并不能修复铅已经造成的神经元结构与功能的损伤。寻找有效而副作用小的铅修复药物是当前研究热点。最近,一个对二价金属离子有低亲和性的金属螯合剂或者离子载体Clioquinol(CQ)已经被用于一些与金属离子功能紊乱相关的疾病动物模型和临床实验中,如老年痴呆,帕金森氏和亨廷顿氏疾病等,并取得了一些较好的效果。在二十世纪七十年代,由于在日本暴发thesubacute myelo-optic neuropathy(SMON)病症,并被认为与应用CQ有关,因此,从那时起CQ被禁用。然而近年来的研究表明,CQ相关的副作用可以通过补充Vitamin Bl2(VBl2)加以克服。 为了探明CQ处理是否可以修复铅引起的突触可塑性损伤及其作用机理,本论文中,我们通过在位场电位技术在麻醉wistar大鼠的PP-DG通路上研究了不同处理组动物的输入、输出功能,双脉冲响应和长时程增强等参数,同时,我们还应用电感耦合等离子体质谱仪检测了不同处理组动物的海马铅水平。主要结果如下: 1.Clioquinol(CQ)单独处理并没有修复慢性铅暴露引起的突触可塑性损伤在对照组,双脉冲响应的平均峰值易化是225±17.3%,在高频刺激后一个小时,兴奋性突触后电位的长时程增强的平均幅度是136±4%,群体峰电位的长时程增强的平均幅度是266±17.3%;在慢性铅暴露组,双脉冲响应的平均峰值易化是180±12。5%,在高频刺激后一个小时,兴奋性突触后电位的长时程增强的平均幅度是122±2%,群体峰电位的长时程增强的平均幅度是195±10.4%;在对慢性铅暴露的大鼠进行CQ单独处理组,双脉冲响应的平均峰值易化是180±24.3%,在高频刺激后一个小时,兴奋性突触后电位的长时程增强的平均幅度是125±3.4%,群体峰电位的长时程增强的平均幅度是199±14.7%。相应的数据进行比较可以得出慢性铅暴露引起了双脉冲响应的平均峰值易化,兴奋性突触后电位的长时程增强的平均幅度和群体峰电位的长时程增强的平均幅度的损伤;并且Clioquinol(CQ)单独处理并没有修复慢性铅暴露引起的这些损伤。铅能够通过模拟钙离子同机体内的许多大分子结合形成金属蛋白复合物,这可能导致了抗氧化的金属蛋白复合物系统的损伤从而介导了铅引起的损伤。CQ能够作为一个金属一蛋白衰减元素同金属蛋白复合物相互作用,CQ可能会结合到铅一蛋白复合物上而衰减该复合物的内部相互作用而取得有益的效果。然而,已有报道,用CQ处理过的小鼠的血液和大脑内的VBl2减少,CQ处理而引起的VBl2的缺乏被怀疑与SMON病症有关。CQ单独处理不能修复铅诱导的损伤可能就是由于CQ同时造成了VBl2缺乏,这拮抗了CQ的修复效应。 2.Vitamin B12(VBl2)单独处理仅部分地修复了慢性铅暴露引起的损伤在对慢性铅暴露的大鼠进行VBl2单独处理组,双脉冲响应的平均峰值易化是178±19.4%,在高频刺激后一个小时,兴奋性突触后电位的长时程增强的平均幅度是126±3.6%,群体峰电位的长时程增强的平均幅度是226±15.2%。结合前述的对照组和慢性铅暴露组的数据,表明单独VBl2处理仅仅修复了兴奋性突触后电位的长时程增强的平均幅度和群体峰电位的长时程增强的平均幅度,而且修复后的幅度和对照组相比,显著地小于对照组的幅度。VBl2单独处理仅部分地修复了慢性铅暴露引起的损伤。 慢性铅暴露引起神经元功能的损伤,部分是通过铅的氧化损伤。铅神经毒性的一个可能的分子机制就是铅引起了促氧化/抗氧化平衡系统的紊乱。VBl2的补充可能重新平衡了促氧化/抗氧化系统,这可能是VBl2补充可以部分地修复铅引起的长时程增强损伤机理。 3.CQ和VBl2的协同作用几乎完全修复了铅引起的突触可塑性损伤,并且在对照组这种协同作用并不存在,它对铅暴露组有特异性在对慢性铅暴露的大鼠进行CQ和VBl2共处理组,双脉冲响应的平均峰值易化是216±19.3%,在高频刺激后一个小时,兴奋性突触后电位的长时程增强的平均幅度是138±2.8%,群体峰电位的长时程增强的平均幅度是273±18.1%。结合前述的对照组和慢性铅暴露组的数据,表明CQ和VB12共处理几乎完全修复了慢性铅引起的双脉冲响应的平均峰值易化,兴奋性突触后电位的长时程增强的平均幅度和群体峰电位的长时程增强的平均幅度的损伤。提示二者有协同效应,这种协同效应大大增强了对铅引起的损伤的修复作用。在CQ和VB12共同处理的条件下,不仅CQ能纠正由慢性铅暴露产生的金属蛋白系统的紊乱,降低由慢性铅暴露引起的氧化损伤,而且,VB12的补充能够拮抗由于CQ处理带来的VB12的缺乏。因此,CQ和VB12共同处理在修复铅引起的突触可塑性损伤方面显示了协同作用,几乎完全修复了这些损伤。另外在对照组中CQ和VB12共同处理并没有增强其突触可塑性,提示对慢性铅暴露有特异的协同修复作用。另外,结合不同处理组海马铅水平的检测,提示这种协同修复作用并不是通过驱除组织铅实现的。
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