双酚A对神经肽调节海马神经细胞突触形态的影响

来源 :浙江师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gang_zai1314
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双酚A(Bisphenol A,BPA)是一种典型的环境内分泌干扰物,主要干扰体内的类固醇信号,不同类型的性激素受体都是它可能的作用位点。BPA暴露会导致认知功能异常、行为紊乱,处于发育早期的大脑对BPA暴露尤为敏感。催产素(Oxytocin,OT)和精氨酸加压素(Arginine vasopressin,AVP)是下丘脑室旁核和视上核产生的两种神经肽,涉及许多中枢的神经过程,如学习、记忆、情感和社会行为等。在脑内,OT、AVP参与调控神经细胞的突触可塑性,OT和AVP合成及其受体分布有明显的性别二态性,其作用受到类固醇激素的调控。因此,OT和AVP有可能是BPA影响大脑功能的潜在靶点。实验室先前的研究发现,BPA会通过干扰小鼠脑内的OT和AVP系统影响社会识别、性取向、攻击等社会行为,而海马作为处理社会信息的重要脑区,与社会行为密不可分。海马表达丰富的OT受体和AVP受体,说明这两种神经肽在海马活动中发挥重要作用。另外,海马体的功能与其神经元的突触可塑性有关,但对于BPA是否可以通过OT、AVP信号通路影响海马神经元的可塑性以及是否存在性别差异仍不清楚。本研究采用离体模型,研究BPA暴露对海马神经元形态发育的影响。通过分别在雌、雄来源的体外培养海马神经元补充OT、AVP来模拟海马神经元在发育早期受到OT和AVP的调控作用,研究BPA是否影响这一过程,并探讨机制。方法:选取刚出生(24 h以内)的乳鼠若干,根据肛殖距区分雌雄性。分别取双侧完整的海马组织,进行体外原代培养。离体培养至第11天(DIV 11)进行药物处理:(1)1-1000 n M OT、AVP处理12小时研究OT、AVP对海马神经元形态的调控作用;(2)BPA预处理2小时后补充OT、AVP,研究BPA对OT、AVP作用的干扰情况;OT受体拮抗剂、AVP受体拮抗剂预处理2小时检测神经肽受体的参与情况;(3)雌激素受体阻断剂ICI/雌激素相关γ受体阻断剂Tamoxifen/雄激素受体阻断剂Flutamide预处理2小时后与BPA共处理检测性激素受体的参与情况;(4)二氢睾酮、17β-雌二醇预处理后BPA与OT、AVP共处理研究BPA外源性激素的干扰情况。之后进行免疫细胞荧光染色,使用TRITC标记的鬼笔环肽标记F-actin,激光共聚焦显微镜采集图像。以树突复杂度(20-50μm树突与叠加在神经元上的一组同心圆的交点数)、树突棘密度(每20μm级树突上树突棘的总数/树突长度)作为指标,量化神经元的形态变化;蛋白免疫印记法检测BPA处理后海马神经细胞中OT受体、AVP受体的表达水平。结果:1.低剂量(10n M)的OT降低了雌、雄来源的海马神经细胞树突复杂度和树突棘密度(P<0.01,P<0.01)。中(100n M)、高剂量(1000n M)的AVP提高了雌、雄来源的神经细胞树突复杂度和树突棘密度(P<0.01,P<0.01)。但低剂量的AVP只提高了雄性乳鼠来源的神经细胞的树突棘密度(P<0.05),对雌性无显著影响。说明在离体条件下,OT、AVP对海马神经元形态发育具有剂量依赖的调控作用。2.雌性中,BPA与OT存在交互作用(P<0.05,P<0.05)。与对照相比,高剂量(1000n M)BPA极显著减少了神经元树突复杂度和树突棘密度(P<0.01,P<0.01),低剂量的BPA(10n M)增加神经元树突复杂度和树突棘密度(P<0.05,P<0.05),与OT共处理时消除了OT对树突棘密度的降低作用。雄性中,高剂量的BPA处理相比对照显著减少了树突复杂度与树突棘密度(P<0.05,P<0.05),且影响AVP对神经元形态的促进作用(P<0.05)。而低剂量的BPA在雄性中无明显效应。说明BPA性别、剂量依赖地影响OT、AVP对神经元形态的调控作用。3.OT受体(Oxytocin receptor,OTR)拮抗剂L368,899完全消除了OT对树突复杂性的下调作用(雌:P<0.05,雄:P<0.05),而AVP1a受体(Vasopressin 1a receptor,V1a R)特异性拮抗剂RG7713完全消除了AVP增加树突复杂性的作用(雌:P<0.05,雄:P<0.053),说明OT、AVP的作用分别依赖于OTR与V1a R;Western blot结果显示,BPA影响雌、雄来源的海马神经元中OTR的表达,与性别存在交互作用(P<0.01)。OTR在雌、雄的对照组中的表达无显著差异,但低剂量的BPA与对照相比显著下调了雄性OTR的表达(P<0.01),却显著上调了OTR在雌性中的表达(P<0.05),使其出现性别差异(P<0.01)。而高剂量的BPA只显著下调了OTR在雌性中的表达,对雄性没有影响;与OTR不同,雄性中V1a R的表达量远高于雌性。高剂量的BPA显著下调了雄性V1a R的表达(P<0.01),对雌性无影响,消除了雌雄间的差异。但低剂量的BPA对V1a R的表达无显著影响。提示BPA干扰OT、AVP对神经元形态的调控作用可能与OTR、V1a R的表达水平改变有关。4.在雌性中,BPA与Tamoxifen存在显著的交互作用(P<0.05),而与其它抑制剂均无交互作用。Tamoxifen单独无显著作用,但与BPA共处理消除了低剂量BPA对树突复杂度和树突棘密度的促进作用,说明低剂量BPA影响神经元形态发育的作用可能是通过雌激素相关γ样受体介导的。在雄性中,高剂量BPA与雄激素受体拮抗剂有交互作用,雄激素受体拮抗剂单独作用降低了神经元的突触复杂性(P<0.01),与高剂量BPA共同作用时消除了BPA对海马神经元树突复杂度和树突棘密度的下调作用。因此,不同性激素受体介导了雌、雄海马神经元中BPA的作用。5.外源17β-雌二醇(17β-estradiol,E2)增加雌性的海马神经元树突复杂度(P<0.05),与雌性中的OT有交互作用(P<0.01),BPA拮抗外源E2对树突复杂度的促进作用但不影响E2对OT的调控。外源二氢睾酮(Dihydrotestosterone,DHT)增加雄性的海马神经元树突复杂度(P<0.01),与AVP协同促进海马神经元的形态发育。BPA作用导致二氢睾酮与AVP的协同作用消除。说明BPA可能会干扰外源性激素对神经肽的调控作用。结论:双酚A剂量、性别特异地影响OT和AVP对海马神经元形态发育的调控。雌性中,雌激素相关γ样受体可能介导低剂量BPA上调OTR的表达,从而干扰OT对神经元形态发育的抑制作用;而高剂量BPA则下调OTR表达,抑制OT对神经元形态的调控。雄性中,高剂量的BPA可能通过拮抗雄激素受体,降低V1a R的表达而完全逆转AVP对神经元复杂度的促进作用;此外,BPA干扰外源17β-雌二醇对雌性海马神经元的调控作用,而在雄性中,BPA消除了外源二氢睾酮与AVP的协同作用。
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