胚胎期甲功不足对仔鼠脑神经元发育和学习记忆的影响

发布时间：2020-04-07 03:24

【摘要】：甲状腺激素(TH)对子宫内胎儿脑发育的调控起到至关重要的作用,孕期轻度的甲状腺功能(甲功)不足即可损害子代的认知功能。啮齿类动物发育期母体(妊娠期和哺乳期)甲功不足时,子代幼鼠和成鼠均可出现脑发育异常。但是,仅在胚胎期暴露于轻度甲功异常并对后代脑发育的影响却鲜见报道。本实验仔鼠仅在宫内期暴露于抗甲状腺药物丙基硫氧嘧啶(PTU),模拟人类仅在胚胎期遭受到甲功不足,探讨孕期甲功不足,特别是较轻度损害时,对子代脑发育的影响,为保证孕期TH的适宜水平提供理论依据。研究方法实验一:18只Wistar孕鼠按体重随机分成甲减组和对照组,从孕4天到仔鼠生后第7天(PND7)甲减组饮用含20ppm丙基硫尿嘧啶(PTU)的自来水,对照组饮用不含PTU自来水。对生后1天(PND1)仔鼠脑组织进行基因芯片检测,筛选出与物质转运相关基因家族的差异表达基因,在1日龄和7日龄仔鼠脑组织进行mRNA或蛋白表达的验证,确认新生鼠脑组织中受到甲减显著调控的甲状腺激素转运体。实验二:56只Wistar孕鼠按体重随机分成3个甲功不足组、正常对照组和甲亢对照组。甲功不足组仔鼠由从孕4天到仔鼠出生当日(PND0)分别饮用浓度为1、3、5 ppm PTU自来水的孕鼠所生;正常对照组仔鼠由饮用不含PTU自来水的孕鼠所生;甲亢对照组(T4组)孕鼠孕期饮用不含PTU的自来水,所生仔鼠从生后1天至28天,按照40μg/100g BW、2次/周、腹腔注射T4。观察上述所有组仔鼠生长发育指标,在生后1天(PND1)、7天(PND7)、14天(PND14)、21天(PND21)、28天(PND28)处死取血、甲状腺、脑组织,检测甲状腺功能和甲状腺形态学改变,生后70天(PND70)运用水迷宫来检测成年仔鼠学习记忆能力,应用Western Blot或免疫组化方法来检测所有日龄仔鼠大脑海马或皮质区MCT8、DCX、SHH、ARC,GFAP,MBP,PVALB的蛋白表达水平。研究结果实验一:与对照组比较,甲减孕鼠血清TSH水平明显增高,TT4、FT4、TT3、FT3水平明显下降(P0.01);PND1和PND7仔鼠体重明显下降;PND1仔鼠血TT4显著降低;PND7仔鼠TT4、FT4、TT3、FT3水平明显下降。新生1日龄甲减组仔鼠脑组织基因芯片结果显示,与物质转运相关的SLC基因家族369个基因中,差异表达大于2倍的上调基因21个,下调基因32个,挑选19个基因进行验证,11个验证成功。其中可以介导甲状腺激素转运的Slc16a2、Slco4a1、Slco4c1在1日两个日龄和7日龄仔鼠脑组织均显著上调,但Slco1c1在以上两个日龄的甲减仔鼠脑中表达未见芯片结果中的显著下调。T3转运体蛋白MCT8(Slc16a2)蛋白水平在仔鼠显著增高,T4转运体蛋白OATP1C1(Slco1c1)蛋白表达则未见显著改变。实验二:1、孕鼠及新生仔鼠甲状腺功能、形态学变化及脑神经元发育。妊娠16天孕鼠血清TH水平:TSH水平随PTU暴露剂量的增加逐渐上升,FT4水平正好同TSH变化相反,随PTU暴露剂量的增加逐渐下降,显示孕鼠饮用1、3、5ppmPTU水可致从妊娠期低甲状腺素血症到甲减的不同程度甲状腺功能不足;PND1仔鼠全血总TT4水平在PTU 3ppm和5ppm组显著降低;PND7仔鼠仅5ppm组TSH显著升高、FT4显著降低。两个日龄PTU组新生仔鼠的甲状腺滤泡数密度及平均体积、表面积和截面积,均明显大于同日龄对照组。在皮质及海马组织中,两个日龄仔鼠MCT8蛋白均随着PTU暴露剂量增加而增加,PND1的5ppm组升高有统计学意义;PND7仔鼠皮质SHH蛋白表达随PTU暴露剂量增加呈下调趋势;两个日龄仔鼠皮质DCX蛋白表达均随PTU暴露剂量增加呈上调趋势。仔鼠海马CA3区ARC/ARG3.1蛋白仅在PND1的1ppm组表达较对照显著升高。2、幼年仔鼠生长发育,甲状腺功能及大脑神经元发育。胚胎期甲功不足幼鼠体重减轻,前肢悬挂时间缩短;生后14~28天,幼鼠甲功逐渐恢复,PND14仔鼠3ppm组FT3显著降低,5ppm组FT4、FT3显著降低;PND21仔鼠3ppm和5ppm组FT3显著降低;PND28仔鼠TSH显著升高,仍表现为亚临床甲减。PND14时与对照组相比T4组(甲亢组)仔鼠TSH,FT3/FT4水平显著降低,FT4,FT3水平显著升高。在三个PTU暴露组神经元发育标志蛋白总体呈现出与T4组相似的表达模式。3、成年仔鼠学习记忆能力在70日龄时,与对照组相比,3个PTU组海马PVALB、MBP阳性产物表达仍明显升高;水迷宫实验发现PTU暴露组潜伏期、游泳距离和第一次进入目标象限时间均较对照组延长,3ppm和5ppm组表现更为明显,但性别差异不显著。结论1、具有转运甲状腺激素功能的基因Slc16a2、Slco4a1、Slco4c1在甲减仔鼠脑中表达增高以代偿脑组织甲状腺激素的不足。2、胚胎期甲功不足延缓了新生仔鼠和幼鼠的生长发育,对幼年仔鼠脑神经元发育和成年仔鼠学习记忆造成了不可逆性损伤。3、胚胎期甲功不足对子代脑发育的损害是叠加了孕期甲功不足造成的脑神经元发育的抑制和生后TH恢复正常过程中神经元发育甲亢样表达模式的双重作用导致的结果。
【图文】：

aRNA电泳图

总RNA电泳图
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R714.256

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本文编号：2617383