燃煤污染型地氟病区儿童智力及慢性氟中毒仔鼠学习记忆改变

发布时间：2018-11-10 14:56

【摘要】：目的：地方性氟中毒（简称地氟病）是世界上分布较为广泛、危害较为严重的一种地方病，可引起中枢神经系统毒性损伤，导致病区儿童智力低下。但慢性氟中毒对发育中神经系统损伤作用机制目前还未完全阐明清楚。为了解燃煤型地方性氟中毒病区经过综合治理后学龄儿童智力情况我们进行了此次调查，并通过动物模型和细胞模型进一步探讨脑组织中N-甲基-D-天门冬氨酸(N-methyl-D-aspartate, NMDA)受体、钙离子信号传导通路及氧化应激对慢性氟中毒仔代神经系统发育和学习记忆能力的损害作用。应用抗氧化剂维生素E（VitE）进行干预处理，寻找慢性氟中毒有效防治措施。方法：选择贵州省毕节市典型燃煤型地方性氟中毒病区改炉改灶及健康教育综合治理时间超过3年的村8-12岁小学生作为治理时间长组，综合治理时间1年的村小学生作为治理时间短组，同时选择毕节市七星关区内同年龄段小学生作为对照组。采用Dean法进行氟斑牙检查，氟离子选择电极法测定尿氟，《瑞文标准推理测验》检测智商。通过饮水加氟和Vit E灌胃处理制备动物模型，实验动物处理5个月后雌雄大鼠合笼，分别取出生1、7、14、21、28d仔鼠进行实验。观察仔鼠出生后体重变化；记录仔鼠完成平面翻正、空中翻正、听觉惊愕、断崖回避等神经反射的时间； Morris水迷宫检测仔鼠学习记忆能力；HE和尼氏染色观察仔鼠脑组织形态改变；脑组织氧化应激指标通过相关试剂盒检测；免疫组化方法检测神经元核心抗原Neu N，NMDA受体各亚单位（NR1、NR2A、NR2B、NR3A）、 CaMK II蛋白在脑组织的表达定位； Western-blotting和Real-time PCR方法检测大鼠脑组织和体外培养细胞中NMDA受体各亚单位蛋白及mRNA表达水平；流式细胞术检测仔鼠脑组织和体外培养神经细胞凋亡率；激光共聚焦和流式细胞仪观察体外培养神经细胞内活性氧簇（ROS）和钙离子（Ca2+）荧光染色。结果：与对照组儿童比较，病区儿童氟斑牙检出率和儿童尿氟含量显著升高，且治理时间短组检出率高于治理时间长组。智力调查结果显示，病区儿童智商与对照组比较明显下降，且智商分布与尿氟含量呈负相关。病区治理时间长与治理时间短两地儿童的智商分布从整体和性别比较无差异，但在低年龄组儿童中，治理时间长病区儿童中等以上智商比例高于治理时间短病区儿童。动物实验结果显示，各实验组仔鼠出生体重无显著差异，但染氟组仔鼠体重增长缓慢，至出生28d体重明显低于对照组和Vit E干预组；完成平面翻正、空中翻正的时间延迟，水迷宫实验显示逃避潜伏期延长，探索平台次数减少，学习记忆能力下降。HE染色观察随仔鼠生长发育，海马及神经细胞体积增大，染氟组仔鼠脑组织神经细胞核比例增大、染色增强；神经细胞尼氏染色变浅；神经元核心抗原Neu N表达降低；脑组织细胞凋亡率增高；脑组织SOD活力下降，MDA含量增加，NO和NOS均呈增高趋势。Vit E干预组各项指标与对照组比较差异无统计学意义。NMDA受体各亚单位在仔鼠发育进程中表达情况为：与新生仔鼠蛋白表达比较，对照组NR1蛋白表达于出生后21d达高峰，以后逐渐下降；NR2A亚基于出生14d表达明显升高，并维持至出生后28d；NR2B亚基蛋白表达于出生28d时明显升高；NR3A亚基在仔鼠出生14d表达最高；phospho-NR2B在仔鼠出生14d表达升高，并稳定维持至出生后28d；CaMKII于出生14d表达明显升高，之后有缓慢下降。染氟组NR1亚单位在仔鼠出生后7d升高，之后逐渐下降至新生水平；NR2A亚基于出生28d表达量最高；NR2B在仔鼠出生14d时其表达显著增加，至出生后28d稍有下降；NR3A亚基表达量无统计学意义；phospho-NR2B在仔鼠出生14d出现表达升高，并在出生21d、28d表达显著升高；CaMK II蛋白表达无显著变化。Vit E干预组NR1亚基表达高峰出现在出生后第14天，持续至出生后28d；NR2A蛋白表达于出生后21d达最高；NR2B亚基蛋白在仔鼠出生14d时其表达显著增加；NR3A亚基蛋白在仔鼠出生7d表达上升，14d时达高峰，一直维持至出生28d；phospho-NR2B蛋白在出生14d后表达升高；CaMK II蛋白在Vit E处理组仔鼠出生后7d其表达就升高，维持至出生28d。与对照组及VitE处理组同龄仔鼠各亚单位蛋白表达比较，染氟组仔鼠脑组织NR1、 NR2B及phospho-NR2B蛋白表达升高， CaMK II、 NR3A亚基蛋白的表达下降，NR2A蛋白表达无明显改变。仔鼠脑组织中NMDA各亚单位mRNA表达水平随仔鼠生长发育，染氟组NR1和NR2b mRNA表达水平有所升高，21d表达最高，28d表达逐渐下降；NR3a mRNA表达下降；Vit E干预组NR3a mRNA表达升高。本实验成功培养了原代神经细胞，经加氟处理后，随染氟时间增加，细胞凋亡率升高，细胞内ROS和Ca2+荧光染色增强，NMDA受体中NR1、 NR2B、phospho-NR2B蛋白表达升高，NR2A表达无明显改变，NR3A及Ca MKII表达下降。转录水平表达发现，低剂量氟处理时，NMDA各亚单位基因的表达无明显变化，高浓度氟处理后，NR2B mRNA表达升高，NR3A mRNA表达下降。通过抗氧化剂Vit E预处理后，细胞凋亡下降，细胞内ROS荧光强度明显下降，Ca2+荧光强度也有一定降低。结论：以上研究结果表明，（1）地方性氟中毒病区学龄儿童氟中毒情况仍较重，经过长时间综合治理后的病区儿童氟斑牙及尿氟含量下降，低年龄儿童智力明显改善。（2）慢性氟中毒可对仔代生长发育和神经系统发育分化产生不良影响。（3）氟在脑组织中的蓄积可导致氧化应激水平升高，，反应性氧中间产物和反应性氮中间产物及脂质过氧化产物增加，抗氧化酶活力下降。（4）脑组织氟中毒可能激活NMDA受体功能，主要是NR1、NR2B亚基表达升高，phospho-NR2B水平升高；NR3A亚基表达下降；钙离子通路开放，细胞内钙离子浓度增加，导致细胞产生兴奋性毒性损伤作用，细胞凋亡坏死率增加，进而引起学习记忆等功能损害。
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【学位授予单位】：贵阳医学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R725.9

【参考文献】