论文部分内容阅读
前言:
稀土元素(rareearthelement,REE)包括镧系(lanthanide)即镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),及与镧系化学性质密切相关的钪和钇,共17种元素。REE独特的物理性质和化学性质,为其广泛应用提供了基础。到目前为止稀土已经被广泛的应用于农业、畜牧业、工业、水产养殖和医药等多个领域。随着稀土的不断开发利用,REE通过不同途径进入环境,还可以通过食物链进入人体。因此,稀土对生态环境和人体健康的影响己成为不容忽视的卫生学问题。
中枢神经系统是人体最重要的组织之一,对外源性化合物的毒性作用比较敏感,因此稀土元素对中枢神经系统的损害作用尤其值得重视。据人群调查研究报道,居住于稀土矿区的儿章在智商均数、学习记忆等认知能力方面均较对照区儿童明显低下。动物实验也证明了稀土对神经系统有毒性作用,研究表明,大鼠在出生后4周～6月期间经口染毒40mg/kg氯化镧(lanthanumchloride,LaCl3)可以影响中枢神经系统中单胺类神经介质(多巴胺、5-羟色胺、去甲肾上腺素)的摄取和释放,使受试动物的神经行为和学习记忆能力明显受损。
研究表明,在神经系统中cAMP-PKA-CREB-c-fos信号转导通路能够影响海马依赖的长时程增强,调控记忆相关蛋白的合成过程,在长时记忆的形成过程中起重要调控作用。在记忆形成过程中,环磷酸腺苷(cyclicadenosinemonophosphate,cAMP)活化蛋白激酶A(proteinkinaseA,PKA)继而磷酸化下游的核转录因子如环腺苷酸反应元件结合蛋白(cAMPresponseelementbindingprotein,CREB)等,引起相关基因的转录和蛋白表达。当PKA被激活后,催化亚基C与调节亚基R分离而进入细胞核,引起CREB第133位丝氨酸的磷酸化从而使其活化,继而与DNA上的cAMP反应元件(cAMPresponseelement,CRE)结合,调控位于下游基因如即刻早基因(immediateearlygene,IEGs)c-fos、c-jun等基因的转录。C-fos基因表达的蛋白质是通过激活或抑制后继的基因,影响着长期记忆的基础——突触重建,参与学习记忆的信号转导过程。
镧是轻稀土元素的代表,化学性质比较活泼。目前其对神经系统的毒性作用己有报道。本课题通过对大鼠怀孕至断乳后一个月期间给予仔鼠不同剂量的LaCl3以建立亚慢性暴露动物模型,通过神经行为学试验观察LaCl3对大鼠学习记忆能力的影响,应用生物化学和分子生物学技术检测LaCl3对大鼠海马cAMP-PKA-CREB-c-fos信号转导通路的作用,为阐明镧的神经毒作用机制提供新的线索和实验室证据。
实验分组
对照组孕鼠饮用蒸馏水,低、中、高剂量染镧组孕鼠分别饮用含0.25%、0.5%、1%LaCL3蒸馏水溶液,子代仔鼠在断乳前经由母体血循环和吸吮母乳染镧,断乳后则通过自行饮水摄入。至断乳后1个月结束,进行各项指标测定。
研究方法:
1.水迷宫实验测定镧暴露大鼠空间学习记忆能力情况;
2.酶联免疫法测定镧暴露大鼠海马组织内cAMP含量;
3.RT-PCR法测定镧暴露大鼠海马组织内PKAmRNA的表达情况;
4.westernblot法测定镧暴露大鼠海马组织内PKA蛋白表达情况;
5.westernblot法测定镧暴露大鼠海马组织内p-CREB蛋白表达况;
6.RT-PCR法测定镧暴露大鼠海马组织内c-fosmRNA的表达情况;
7.westernblot法测定镧暴露大鼠海马组织内c-fos蛋白表达情况。
结果:
1.Morris水迷宫实验测定结果
(1)LaCl3暴露对大鼠空间学习记忆的影响
水迷宫测试时,低、中、高剂量LaCl3组大鼠逃避潜伏期和游泳距离显著高于对照组(F=10.714,p＜0.05;F=9.804,P＜0.05),高剂量LaCl3组逃避潜伏期和游泳距离显著高于对照组(P＜0.05)和低剂量LaCl3组(P＜0.05),且游泳距离显著高于中剂量LaCl3组(P＜0.05)。
(2)LaCl3暴露对大鼠记忆巩固的影响
低、中、高剂量LaCl3组大鼠穿过平台次数均显著低于对照组(F=105.008,p＜0.05),且低、中、高剂量LaCl3组之间亦有显著性差异(P＜0.05)。
2.海马组织中cAMP的含量
低、中、高剂量LaCl3组大鼠cAMP含量均显著低于对照组(F=48.894,p＜0.05)。随着染毒剂量的增加,大鼠海马组织中cAMP含量减少,且低、中、高剂量LaCl3组之间亦有显著性差异(P＜0.05)。
3.海马组织中PKAmRNA的表达
低、中、高剂量LaCl3组大鼠PKAmRN表表达水平均显著低于对照组(F=26.162,p＜0.05),低、中、高剂量LaCl3组大鼠PKAmRNA表达IDV值分别是对照组的81.87%,71.52%和66.66%。且低、中、高剂量LaCl3组之间亦有显著性差异(P＜0.05)。
4.海马组织中PKA蛋白表达水平
低、中、高剂量LaCl3组大鼠PKA蛋白表达水平显著低于对照组(F=35.604,p＜0.05),低、中、高剂量LaCl3组大鼠PKA蛋白表达IDV值分别是对照组的83.35%,40.27%和30.23%,高剂量LaCl3组大鼠PKA蛋白表达水平显著低于对照组和低剂量组(P＜0.05),中剂量LaCl3组大鼠PKA蛋白表达水平显著低于对照组和低剂量组(P＜0.05)。
5.海马组织中p-CREB蛋白表达水平
低、中、高剂量LaCl3组大鼠p-CREB蛋白表达水平均显著低于对照组(F=91.572,p＜0.05),低、中、高剂量LaCl3组大鼠p-CREB蛋白表达IDV值分别是对照组的79.73%,60.08%和41.05%。且低、中、高剂量LaCl3组之间亦有显著性差异(P＜0.05)。
6.海马组织中c-fosmRNA表达水平
低、中、高剂量LaCl3组仔鼠海马c-fosmRNA表达水平均显著低于对照组(p＜0.05),高剂量LaCl3组仔鼠海马c-fosmRNA表达水平显著低于低、中剂量LaCl3组(p＜0.05)。
7.LaCl3暴露各组仔鼠海马组织中c-fos蛋白表达水平
低、中、高剂量LaCl3组大鼠c-fos蛋白表达水平均显著低于对照组(F=93.589,p＜0.05),低、中、高剂量LaCl3组大鼠c-fos蛋白表达IDV值分别是对照组的75.67%,58.83%和30.47%,且低、中、高剂量LaCl3组之间亦有显著性差异(P＜0.05)。
结论:
1.氯化镧亚慢性染毒造成大鼠空间学习记忆能力低下。
2.氯化镧亚慢性染毒使大鼠海马组织cAMP含量降低。
3.氯化镧亚慢性染毒使大鼠海马组织PKA基因表达和蛋白表达降低。
4.氯化镧亚慢性染毒使大鼠海马组织p-CREB蛋白表达降低。
5.氯化镧亚慢性染毒使大鼠海马组织c-fos基因表达和蛋白表达降低。
6.氯化镧损害大鼠空间学习记忆能力可能与其抑制cAMP-PKA-CREB-c-fos信号通路有关。