青春期双酚A暴露对小鼠衰老相关认知功能改变的影响及机制研究

发布时间：2019-09-12 21:27

【摘要】：背景随着世界人口老龄化速度的加快,衰老相关的认知功能减退以及阿尔茨海默病等神经退行性疾病已成为突出的公共卫生问题。然而,目前这些疾病尚无有效的治疗手段。因此,探寻衰老相关疾病的发生机制及潜在病因尤为重要。大量的证据表明脑发育期暴露环境内分泌干扰物与衰老相关的神经退行性疾病的发生密切相关。双酚A(bisphenol-A,BPA)是一种最具代表性的环境内分泌干扰物,是目前世界上生产量最高的化学原料之一。众多的动物研究结果表明围生期暴露BPA可以扰乱脑发育发生,影响海马突触可塑性,从而损害子代的认知功能。近年来,更多的研究开始关注青春期BPA暴露对机体的毒害效应,青春期被认为是出生后脑发育的最关键时期,研究发现青春期BPA暴露会造成青春期和成年期大鼠的认知功能下降,但是其对老年期认知功能的影响如何未见报道。因此,探讨青春期BPA暴露对衰老相关认知功能及病理生理改变的影响,将有助于加深对脑衰老机制的了解,并为寻找有效防治神经退行性疾病的方法提供依据。目的探讨青春期BPA暴露对CD-1小鼠衰老相关认知功能及病理生理改变的影响,并初步探索所涉及的表观遗传修饰机制。方法(1)3周龄CD-1雌鼠和雄鼠适应性喂养一周后随机分为老年对照组、高剂量BPA组和低剂量BPA组,每组小鼠均为雌雄各8只。低剂量和高剂量BPA组小鼠于青春期(即出生后29-56天)连续4周内每天经自然饮水过程分别给予浓度为1 mg/L和100 mg/L BPA。当小鼠达到老年期(18月龄),开始进行一系列行为学实验,其中有运动障碍、脱毛、体表可见肿瘤的小鼠排除在外,最终小鼠的数量为11只老年对照组(6雄,5雌),14只低剂量BPA组(7雄,7雌),13只高剂量BPA组(7雄,6雌)。另外,为了研究年龄效应,引入12只6月龄小鼠(6雄,6雌)作为青年对照组。行为学检测主要包括:感觉平衡运动能力(平衡木);焦虑行为和自发探索活动(旷场实验和黑白巷);空间学习记忆能力(物体位置再认和六臂辐射状水迷宫);(2)完成行为学15天后麻醉小鼠,迅速移除眼球取血,处死后分离海马,制作蜡块,采用酶联免疫吸附实验检测血清性激素[雌二醇(仅雌鼠)、睾酮(仅雄鼠)]和甲状腺激素[游离型三碘甲状腺原氨酸(free triidiohtyronine,FT3)和游离型甲状腺素(free thyroxine,FT4)]水平;采用免疫组织化学法检测海马不同亚区(齿状回、CA1和CA3区)星形胶质细胞活化标志物胶质酸性纤维蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)和突触活性带蛋白[synaptotagmin-1(Syt-1)和syntaxin-1]含量改变情况;(3)采用免疫组织化学法检测各组小鼠海马齿状回、CA1和CA3亚区总组蛋白H3和H4、组蛋白H3K9和H4K8乙酰化(H3K9ac,H4K8ac)、组蛋白H3K9三甲基化(H3K9me3)、组蛋白H3S10磷酸化(H3S10phos)水平改变情况。结果(1)CD-1小鼠呈衰老相关性感觉平衡运动能力下降、焦虑性增加以及空间认知能力减退。青春期BPA暴露加速衰老相关性焦虑水平增加以及空间认知能力减退,100 mg/L BPA较1 mg/L BPA影响更为显著。(2)CD-1小鼠呈衰老相关性血性激素、血甲状腺激素和海马syntaxin-1水平下降以及海马Syt-1和GFAP水平升高。青春期BPA暴露加速了衰老相关性血FT4和海马syntaxin-1水平下降以及海马Syt-1和GFAP水平升高,100 mg/L BPA较1 mg/LBPA影响更为显著。血清FT4以及海马Syt-1和syntaxin-1水平与认知功能有显著相关。(3)CD-1小鼠呈衰老相关性海马H3K9ac、H4K8ac和H3S10phos水平降低以及H3K9me3水平升高。青春期BPA暴露加速了海马这种衰老相关性改变,100 mg/L BPA较1 mg/L BPA影响更显著。海马H3K9ac、H4K8ac和H3K9me3水平与认知功能有显著相关性。结论青春期BPA暴露加速了CD-1小鼠衰老相关认知功能和病理生理改变,表观遗传学修饰机制可能参与了认知衰老的加速过程。
【图文】：

样期和选择期三个阶段。在熟悉期，连续 3 天把小鼠放在空盒子内自由探索，每天 1 次，每次 5 min。在采样期 (sample phase)，实验前先让小鼠自由探索空装置 1min，之后取出小鼠。两个相同的物体（塑料圆柱体，高 4 cm, 直径 4.5 cm）放在装置远端两拐角，再次放入小鼠探索 5 min，记录小鼠探索每个物体的时间。在选择期 (choice phases)，分别于采样期后间隔 10 min 和 24 h 进行两个延迟实验。10-min 延迟期和 24-h 延迟期分别用于检测短时记忆和长时记忆。10-min 延迟实验时将两物体中的一个放在装置中央，另一个物体位置不变；24-h 延迟实验将装置中央的物体移至另一物体的对角线的拐角处，另一个物体位置不变。探索定义为小鼠鼻子直接对着物体距离小于 1 cm 和/或直接用鼻子接触。通过视频软件（XNote Stopwatch 1.39）记录实验期小鼠第一分钟内探索两个物体的总时间（Tt）和探索新位置物体的时间（Tn）。新位置优先指数（preferential index，，PI）定义为Tn/Tt × 100%。

图2-3. A 和 B 分别代表各组 CD-1 小鼠在 10-min 和 24-h 延迟相第一分钟内探索两个物体的总时间（Tt）和新位置优先指数（PI）。单样本 t 检验分析显示，青年对照小鼠和老年对照小鼠 PI 值高于 50 % (Ps < 0.05)，表明小鼠对新位置的物体较未改变位置的物体有更多的探索偏爱，而两个 BPA 处理组的 PI 值与 50 %无明显差异 (Ps > 0.05)。在 10-min 延迟相，双因素方差分析发现，组别对小鼠 Tt [F(3,42)= 5.815, P =0.002] 和 PI [F(3,42)= 6.410, P = 0.001] 有显著影响。多重比较分析显示，老年对照组小鼠 Tt（P = 0.017）和 PI（P = 0.031）均明显低于青年对照小鼠，而老年对照组分别与两个老年 BPA 处理组的 Tt 和 PI 相接近 (Ps > 0.05)。两个剂量的 BPA 组小鼠之间成绩无显著差异 (Ps > 0.05)。性别和分组×性别的交互作用对 Tt [F(1,42)= 0.685, P = 0.413; F(3,42)= 0.321, P = 0.810] 和 PI [F(1,42)= 0.176, P = 0.677; F(3,42)=0.489, P = 0.692] 均无显著影响。在24-h延迟相，双因素方差分析发现，组别对小鼠PI [F(3,42)= 16.103, P < 0.001]有显著影响，而对 Tt [F(3,42)= 1.906, P = 0.143] 无显著影响。多重比较分析显示
【学位授予单位】：安徽医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R749

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本文编号：2535352