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阿维菌素(avermectin,AVM)在农业和畜牧业中大量应用并造成严重的环境毒性。以往研究表明鸽子AVM中毒可引起明显的神经症状、脑组织出血和水肿以及脑神经细胞凋亡等变化,证实了AVM能诱导体外培养神经细胞凋亡并且研究了引起细胞凋亡的线粒体途径,但是关于另一条导致细胞凋亡重要的途径—内质网途径未见报道。
本试验以体外培养王鸽脑神经细胞为研究对象,在培养液中添加2.5μg·L-1、5μg·L-1、10μg·L-1三种剂量AVM,进行6h、12h和24h不同时间段的染毒处理,通过对王鸽脑神经细胞的存活率、细胞凋亡率、细胞内氧化应激反应指标以及细胞内Bcl-2、Cyt-c、DADD153、GRP78和Caspase-12 mRNA表达等进行观察和检测,探讨了AVM对鸽神经细胞毒性作用的剂量效应关系和时间效应关系,以阐述AVM对神经细胞影响的内质网机制。研究结果表明:
1.应用透射电镜、MTT法以及TUNEL法,观察培养液中添加不同剂量AVM在培养不同时间对神经细胞毒性作用,从形态学角度观察AVM能够引发神经细胞凋亡,且明确细胞凋亡率与AVM作用程度呈线性相关;
2.应用氧化应激系列检测试剂盒,检测细胞内活性氧(ROS)的产生、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性情况,结果显示AVM能引起神经细胞氧化应激,谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性下降,超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,活性氧(ROS)水平升高,且呈剂量效应和时间效应,提示AVM可通过氧化应激引起内质网应激,进而开启内质网凋亡途径介导细胞凋亡;
3.应用半定量RT-PCR法检测细胞内Bcl-2 mRNA表达水平,结果表明AVM能够引起鸽神经细胞内Bcl-2mRNA表达水平下降,从而失去Bcl-2的保护作用,引起细胞凋亡;
4.应用半定量RT-PCR法检测细胞内GRP78 mRNA表达水平,结果表明试验组的GRP78 mRNA表达随着攻毒剂量的增加和染毒时间的延长而增加,在攻毒5μg/mLAVM、24h后达峰值,随后降低,提示此时内质网自身的保护作用达到最佳水平;
5.应用半定量RT-PCR法检测细胞内Cyt-c mRNA表达水平,结果表明Cyt-c在正常情况下的表达量较低,随着药物作用程度的增大而明显的增加,表明神经细胞凋亡的早期就已经启动了Cyt-c的调控作用;
6.应用半定量RT-PCR法检测细胞内GADD153 mRNA表达水平,结果表明AVM能够引起鸽神经细胞内GADD 153mRNA表达水平增加,进入其级联反应,通过内质网介导细胞凋亡;
7.应用荧光定量RT-PCR法检测细胞内Caspase-12 mRNA表达水平,结果提示AVM能够引起鸽神经细胞内Caspase-12 mRNA表达水平增加,它作为内质网凋亡途径的标志性基因,证明了AVM能够通过内质网途径引起细胞凋亡。
本试验从细胞形态、细胞凋亡、氧化应激、细胞凋亡的内质网途径相关分子的表达各个方面阐明了AVM毒性作用的内质网机制,为进一步研究AVM对生物影响提供有价值的线索,充实了AVM毒理学资料。