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目的:
随着现代工业的发展和环境污染的日趋严重,人类先天畸形的发生率居高不下,给社会和家庭带来了沉重的负担。在这些先天畸形中,神经管缺陷(Neural Tube Defects,NTDs)最为常见,危害也最大,是影响我国人口素质的主要原因。维甲酸(retinoic acid,RA)是机体发育不可缺少的营养素,摄入过量会引起神经管畸形,是重要的环境致畸因素。目前尚无有效拮抗神经管畸形的药物或食物,故寻找有效的预防及治疗RA致畸的方法,对减少先天畸形的发生具有重要意义。
Connexin43(Cx43)基因是与神经管发育、形成密切相关的结构基因,实验表明,该基因的过度表达或敲除均可导致子代神经管畸形的发生。因此,有人认为,Cx43基因途径可能是神经管畸形发生的共同机制。RA致神经管畸形是否也通过这一途径,这方面的研究国内尚未见报道,故探讨Cx43的表达与RA致畸之间的关系,可进一步探讨RA致神经管畸形的机制,同时寻找拮抗RA致畸的方法。
现代医学研究表明,牡砺具有多种生物活性,其提取物中富含牛磺酸和锌。牛磺酸是一种条件性必需氨基酸,在组织细胞内含量丰富,具有抗氧化及清除体内自由基的作用,可拮抗缺血心肌细胞的凋亡,对受损伤的细胞具有保护作用。据报道,牛磺酸和锌还可促进早期胚胎发育,具有抗致畸作用。动物实验显示,过量RA可以影响神经上皮细胞的生长、分化和迁移,使胚胎神经上皮和周围间充质的存活细胞数减少,导致神经管延迟闭合或不闭合,从而造成无脑、露脑、脑脊膜膨出等神经管畸形。牛磺酸若能保护神经上皮细胞,就能拮抗RA所致NTDs的发生。因此,我们的实验先用RA建立NTDs模型,再用牡蛎给予拮抗,通过研究Cx43在神经管及其周围间充质的表达变化来探讨RA致NTDs的分子机理以及牡蛎的保护作用,为预防神经管畸形提供实验依据,同时指导人们利用天然食品减少先天性出生缺陷,促进牡蛎食品产业的发展。
方法
1.建立RA致小鼠胚胎NTDs模型。
2.将孕鼠随机分为空白对照组、牡蛎对照组、RA组和RA-牡蛎Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组,肉眼观察RA组与牡蛎保护组鼠胚神经管发育情况,以判断牡蛎提取物拮抗RA致。NTDs的生物学效应,寻找牡蛎提取物拮抗维甲酸致畸的合适剂量。
3.显微镜下观察不同剂量的牡蛎提取物对神经管畸形的保护作用,从细胞水平探讨牡蛎提取物拮抗RA致NTDs的生物学效应。
4.采用免疫组织化学方法及图像分析技术检测各组鼠胚神经管头端及其周围间充质中Cx43蛋白的表达状况,从分子水平探讨RA致NTDs的机理以及牡蛎提取物拮抗RA致畸的作用。
结果
1.空白对照组和牡蛎对照组的鼠胚中吸收胎极少,未见死胎和畸胎。RA组的鼠胚中吸收胎、死胎和畸胎率最高,中、高剂量牡蛎保护组的鼠胚中吸收胎、死胎及畸胎发生率明显低于RA组(p<0.05)。
2.RA组的鼠胚神经管发育不良,闭合不全;神经上皮细胞排列不规则,细胞分裂相少见,可见较多的凋亡细胞。神经管周围间充质细胞较少,细胞质出现空泡。中、高剂量牡蛎保护组神经管发育良好,显微镜下观察神经上皮细胞排列整齐,间充质细胞均匀密集。
3.Cx43蛋白定位于鼠胚神经管神经上皮细胞的细胞膜和细胞质内,在空白对照组呈弱阳性表达,在RA组呈强阳性表达。与RA组比较,该蛋白在牡蛎保护组的表达明显降低(p<0.05)。
结论
1.用过量RA建立小鼠胚胎神经管畸形模型的最佳用药剂量为50mg/kg·bw,一次性灌胃给药。
2.Cx43蛋白的过度表达可能是RA诱导NTDs的机理之一。
3.牡蛎提取物可改善神经管上皮细胞中Cx43蛋白的过度表达,拮抗RA对胎鼠的致畸作用。