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目的:通过纳米氧化铝孕期暴露探讨对子代小鼠神经发育的影响以及纳米氧化铝致子代小鼠神经行为学损伤的可能机制。方法:取雌性ICR种系两月龄小鼠40只,同时雄性ICR种系两月龄小鼠40只,体重均在25-30g之间,所有雌鼠按体重随机分为4组,溶剂对照组(生理盐水)、10μm粒径氧化铝组(50mg/ml)、50nm粒径氧化铝组(50mg/ml)、13nm粒径氧化铝组(50mg/ml)。每组10只。在交配前10d开始给予雌鼠3次/d鼻腔滴注方式染毒,剂量为50mg/kg体重。雌鼠与雄鼠1:1合笼过夜,次日查到阴栓后将雄鼠取出,雌鼠继续染毒至仔鼠出生。Ⅰ.每组随机抽取5只母鼠所生仔鼠进行生理学指标:出生天数(postnatal day,PND)体重(出生后1、4、7、14、28天体重)、张耳(出生后第1天开始记录)、出牙(出生后第9天开始记录)、开眼(出生后第10天开始记录);反射和感觉功能试验:平面翻正反射(出生后第4天和第7天各做一次)、悬崖回避反射(出生后第4天和第7天各做一次);耐力实验:前肢悬挂试验(出生后第12天和第14天各做一次);旷场实验:在仔鼠出生后29天开始测试,总实验时间为一天;Morris水迷宫:定位导航试验(仔鼠出生后30天开始为期5天,每天4次,每次1分钟)空间探索实验(定位导航实验结束后开始,实验时间为每只小鼠30秒)等方法检测仔鼠的神经发育情况。Ⅱ.另外每组剩余5只母鼠所生仔鼠在出生后一天观察一般情况并称取体重后处死仔鼠,取脑皮质组织用石墨炉原子吸收光谱法检测各组仔鼠脑铝含量情况,并用试剂盒进行氧化应激水平(丙二醛、超氧化物歧化酶)检测和脑组织胆碱能神经递质(乙酰胆碱转移酶、乙酰胆碱酯酶)检测,初步探索纳米氧化铝致仔鼠神经发育毒性的可能机制。结果:Ⅰ.各组仔鼠神经行为学检测结果显示:仔鼠出生后体重与溶剂对照组相比各染毒组仔鼠体重有不同程度的降低(P<0.01);与溶剂对照组相比,13nm粒径氧化铝组和50nm粒径氧化铝组张耳、出牙以及开眼时间延迟而且差异有统计学意义(F张耳=11.708;F出牙=32.635;F开眼=15.143;P<0.01);PND4平面翻正指标13nm粒径氧化铝组相对于溶剂对照组达标率下降有统计学差异,但是各组PND7的平面翻正指标在统计上均无明显差异(4dχ2=2.856,P<0.05,7dχ2=1.644,P>0.05)。悬崖回避实验达标率之间有明显差异(4dχ2=4.397,7dχ2=6.12,P<0.05,P<0.01),与溶剂对照组相比,其余各组悬崖回避达标率有不同程度的降低。相对于溶剂对照组,50nm粒径氧化铝组、13nm粒径氧化铝组仔鼠前置悬挂时间减少,而且差异有统计学意义(F12=6.513,F14=4.814,P<0.01)。在定位导航试验中,前3天各组逃避潜伏期相互之间比较没有统计学差异,第4天其他各组较溶剂对照组相比找到平台的平均时间均增加,第5天时13nm粒径氧化铝组与50nm粒径氧化铝组相对于其他两组逃避潜伏期的增加有统计学差异。空间探索实验在目标区域停留的时间没有明显的差异(F=0.860,P=0.497)。然而穿越平台的次数方面与溶剂对照组相比较其他组穿越次数减少,且有统计学差异(F=12.135,P<0.01)。旷场实验中央格停留时间差异没有统计学意义(F=0.375,P=0.945);但与溶剂对照组相比13nm粒径氧化铝组的中央格活动路程增加(F=1.730,P<0.01),在直立次数和修饰次数两个指标与溶剂对照组相比其他各组结果都有统计学意义而且存在粒径效应(F=3.510,P<0.01.F=2.172,P<0.01)。Ⅱ.各组仔鼠脑铝含量结果显示:其他各组雌鼠的体重与溶剂对照组相比,差异均无统计学意义(P>0.05);仔鼠出生第一天体重13nm粒径氧化铝组和50nm粒径氧化铝组与溶剂对照组以及10μm粒径氧化铝组相比较有显著差异(F=27.359,P<0.01);但13nm粒径氧化铝组和50nm粒径氧化铝组相比没有统计学差异;各组仔鼠脑铝含量与溶剂对照组相比,13nm粒径氧化铝组、50nm氧化铝组以及10μm粒径氧化铝组仔鼠脑铝含量都有显著性升高,而且具有统计学意义(F=103.571,P<0.01);与10μm粒径氧化铝组相比,50nm粒径氧化铝组、13nm粒径氧化铝组仔鼠脑铝含量显著增高,且有统计学意义;与50nm粒径氧化铝组相比,13nm粒径氧化铝组仔鼠脑铝含量显著增高,且有统计学意义。Ⅲ.各组仔鼠神经发育毒性机制结果显示:氧化应激检测仔鼠脑组织受自由基攻击程度显示13nm粒径氧化铝组和50nm粒径氧化铝组与溶剂对照组以及10μm粒径氧化铝组相比较有显著差异(F=7.839,P<0.05),但13nm粒径氧化铝组和50nm粒径氧化铝组相比没有统计学差异;仔鼠脑组织清除自由基的能力指标显示13nm粒径氧化铝组与50nm粒径氧化铝组、溶剂对照组以及10μm粒径氧化铝组相比较都有显著差异(F=9.733,P<0.05),但10um粒径氧化铝组和50nm粒径氧化铝组相比没有统计学差异;各组仔鼠胆碱能神经递质结果显示Ch AT活力13nm粒径氧化铝组和与溶剂对照组、10μm粒径氧化铝组以及50nm粒径氧化铝组相比较有显著差异(F=134.266,P<0.01),但10μm粒径氧化铝组和50nm粒径氧化铝组相比没有统计学差异;TCh E活力显示13nm粒径氧化铝组、50nm粒径氧化铝组与溶剂对照组、10μm粒径氧化铝组相比较都有显著差异(F=19.520,P<0.01),但10μm粒径氧化铝组和溶剂对照组相比没有统计学差异。结论:纳米氧化铝孕期暴露可影响仔鼠正常的体格发育,特别是神经发育,对仔鼠的学习记忆能力以及其对环境的适应能力方面都有一定的毒性作用,而且这种毒性作用随着纳米氧化铝粒径的减小其对仔鼠的毒作用增大;纳米氧化铝孕期母鼠暴露后可以进入仔鼠脑内,而且随着纳米氧化铝粒径的减小其在仔鼠脑内的聚集增多;纳米氧化铝孕期暴露引起仔鼠神经发育毒性的机制可能与纳米氧化铝引起仔鼠脑组织氧化/抗氧化失衡以及引起仔鼠脑胆碱能神经递质的改变有关,同时存在粒径效应。