百草枯对小鼠海马和皮层神经发生的毒性研究
发布时间:2020-04-30 21:25
【摘要】:神经发生(neurogenesis)是指神经干细胞(neural stem cells,NSCs)发生一些列的活动,包括干细胞的增殖、分化、迁移、凋亡等过程。在啮齿类以及灵长类的动物中,公认的神经发生的部位有两个区域,即海马齿状回(dentate gyrus,DG)的颗粒细胞下层(subgranular zone,SGZ)以及侧脑室(Lateral Ventricles,LV)的室管膜下区(subventricular zone,SVZ)。伴随着研究海马齿状回成体神经发生的不断深入,对于科学家们更多的了解大脑功能,明确中枢神经系统的损伤原因等都有很重要的作用;大脑皮层是神经系统中最为复杂的结构,其形成过程多样、复杂,任何一个过程产生问题,则不可避免的产生各种神经系统疾病,例如癫痫、亨廷顿舞蹈症、半侧巨脑症等。百草枯(Paraquat,PQ,C_(12)H_(14)Cl_2N_2)是非选择性除草剂,对人畜具有强毒性,可经皮肤、呼吸道和消化道进入人体,引起多系统毒性反应。近年来,百草枯的大量使用引发了人们对其长期低剂量接触的慢性毒性作用和对生态环境影响的担忧。诸多流行病学研究表明百草枯的长期暴露可导致神经系统病变,将一定程度上引起阿尔茨海默症、帕金森综合症等神经系统疾病。而阿尔兹海默症的临床表现则是记忆的丧失,因此推测可能与海马的成体神经发生有一点内在联系。另外,在神经发育早期,由于血脑屏障发育不完善及一些功能蛋白活性很低或缺乏,发育早期易受到环境神经毒物作用的影响,导致神经生理功能的异常,并对成年后的中枢神经生理功能和防御机制造成影响。但是百草枯对成体神经发生以及发育期大脑皮层神经发生有什么作用呢?现在还不得而知。本研究通过摸索低剂量给药百草枯,建立不同时期百草枯小鼠中毒模型,通过细胞培养、Morris水迷宫实验、Western blot、BrdU活体注射、子宫内电击转染、多重免疫荧光染色以及荧光显微镜拍照技术,研究了百草枯对小鼠海马和皮层神经发生的毒性作用。主要结果如下:1.体外实验中,百草枯影响细胞增殖,诱导细胞凋亡。利用细胞培养以及免疫荧光染色发现百草枯处理后会抑制Neuro-2a细胞增殖,引起细胞死亡;使用Annexin V-FITC/PI双染,利用流式细胞仪检测发现百草枯会诱导PC12细胞凋亡;2.成年小鼠在体实验中,百草枯处理后会影响小鼠成体神经发生以及空间学习记忆能力。成年小鼠染毒后,海马齿状回新生细胞数量减少,细胞存活率下降,另外细胞命运决定发生改变,Morris水迷宫实验中实验组小鼠逃离水面时间与对照组相比差异显著,实验组小鼠穿越隐藏平台次数较少,空间学习与记忆能力受到影响;3.孕期暴露百草枯,影响皮层神经元形态,VZ/SVZ神经干细胞增殖减少,细胞周期退出率受到抑制,神经元成熟减缓,神经元迁移也受到抑制。综上述所,百草枯不仅影响成年小鼠海马神经发生以及学习记忆能力,孕期暴露百草枯也会影响皮层神经发生以及神经元迁移。
【图文】:
1-1: 海马神经环路以及新生神经元产生。(A)齿状回接收来自 EC 的信息,然后讲信息通纤维传出以后传递到 CA3 区以及投射到 CA2。(B)神经干细胞起源于齿状回下颗粒细胞在颗粒细胞层逐渐成熟(Akers et al., 2018)。1. DG circuitry and generation of new neurons. (A) The DG receives input from the performant pEC and sends output through mossy fibers to the CA3 region and additional longitudinal projectiCA2. (B) NSPCs originate in the subgranular zone of the DG and gradually migrate into the grancell layer as they mature(Akers et al., 2018).成年 DG 神经发生的调控年 DG 神经发生受许多内在和外在因素的调节,包括药物,,饮食,炎症,体力境富集,压力和创伤(Kempermann, 2011)。可以想象,这些因素通过促进或抑因(包括 DNA 甲基化,组蛋白修饰,染色质重塑和非编码 RNAs)表达的动3
端脑神经干细胞以振荡模式表达 Hes1(图 1-2C, E)(Sh神经元素 2 和 Notch 配体 Deltalike 1 表达的振荡。减少 Notch 信1-2E)并促进了枢神经基因的持续表达,这反过来诱导分化(ShHes1 的振荡表达对于 NPC 的增殖似乎也很重要,因为持续高减少的增殖(Baek et al., 2006)。该模型可以补充侧向抑制模型,otch 配体表达的分化细胞促进了邻近细胞的自我更新,并解释发育的早期阶段调节细胞命运。胞的命运也受细胞周期长度调控。通常,进行对称自我更新分不对称细胞分裂的细胞周期更长(图 1-2F)(Arai et al., 2011; Ca胞周期长度触发过早神经发生(Calegari and Huttner, 2003),而发生(Pilaz et al., 2009)并促进 IPC。这与 G1 期长度随着神经发生加而增加的观察结果相关联(Takahashi et al., 1995)。它具有已经分裂的细胞中的 S 相更长,因为需要更广泛的 DNA 修复以满足的更高要求(Arai et al., 2011)。或者,细胞周期长度可以通过调振荡模式影响细胞命运。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S859.8
本文编号:2646193
【图文】:
1-1: 海马神经环路以及新生神经元产生。(A)齿状回接收来自 EC 的信息,然后讲信息通纤维传出以后传递到 CA3 区以及投射到 CA2。(B)神经干细胞起源于齿状回下颗粒细胞在颗粒细胞层逐渐成熟(Akers et al., 2018)。1. DG circuitry and generation of new neurons. (A) The DG receives input from the performant pEC and sends output through mossy fibers to the CA3 region and additional longitudinal projectiCA2. (B) NSPCs originate in the subgranular zone of the DG and gradually migrate into the grancell layer as they mature(Akers et al., 2018).成年 DG 神经发生的调控年 DG 神经发生受许多内在和外在因素的调节,包括药物,,饮食,炎症,体力境富集,压力和创伤(Kempermann, 2011)。可以想象,这些因素通过促进或抑因(包括 DNA 甲基化,组蛋白修饰,染色质重塑和非编码 RNAs)表达的动3
端脑神经干细胞以振荡模式表达 Hes1(图 1-2C, E)(Sh神经元素 2 和 Notch 配体 Deltalike 1 表达的振荡。减少 Notch 信1-2E)并促进了枢神经基因的持续表达,这反过来诱导分化(ShHes1 的振荡表达对于 NPC 的增殖似乎也很重要,因为持续高减少的增殖(Baek et al., 2006)。该模型可以补充侧向抑制模型,otch 配体表达的分化细胞促进了邻近细胞的自我更新,并解释发育的早期阶段调节细胞命运。胞的命运也受细胞周期长度调控。通常,进行对称自我更新分不对称细胞分裂的细胞周期更长(图 1-2F)(Arai et al., 2011; Ca胞周期长度触发过早神经发生(Calegari and Huttner, 2003),而发生(Pilaz et al., 2009)并促进 IPC。这与 G1 期长度随着神经发生加而增加的观察结果相关联(Takahashi et al., 1995)。它具有已经分裂的细胞中的 S 相更长,因为需要更广泛的 DNA 修复以满足的更高要求(Arai et al., 2011)。或者,细胞周期长度可以通过调振荡模式影响细胞命运。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S859.8
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 任今鹏,任惠民,蒋雨平;百草枯致帕金森病模型小鼠脑纹状体多巴胺D1、D2受体变化[J];中华老年医学杂志;2002年01期
2 丁正同,任惠民,蒋雨平,蔡振林,朱秋毓;百草枯对小鼠黑质纹状体多巴胺能系统的影响[J];复旦学报(医学科学版);2001年01期
本文编号:2646193
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