饮水型氟中毒致脑损伤的神经机制及硒的干预作用

发布时间：2017-11-24 11:17

  本文关键词：饮水型氟中毒致脑损伤的神经机制及硒的干预作用

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【摘要】：氟虽是机体必需的微量元素,但长期摄入过量的氟会对机体产生不利影响,称为地方性氟中毒,简称地氟病,临床上主要表现为氟斑牙和氟骨症,对非骨相器官也有显著影响,从而导致全身性病变。人体一旦摄入过量氟,就会透过“血—脑屏障”,在脑组织中不断蓄积,进而损伤神经系统。探求安全、有效的抗氟剂已成为当前紧迫的课题,硒因其抗氧化作用受到广泛关注。硒可以拮抗氟中毒机体内的高浓度氟,促进尿氟排泄,纠正自由基紊乱,干预氟中毒导致的损伤。但以往对氟中毒的研究主要以一段特定的染毒时间点为主,通常在某一时间点上的同层次的比较,缺乏不同时间段的纵向对比。硒对氟的干预研究亦是如此。本研究在前期研究的基础上,在实验方法与指标选择上作了改进,旨在评价饮水型氟致脑功能损伤作用和硒的干预,探求脑海马神经元线粒体内信号转导通路中氟中毒作用靶点,进一步探索硒对饮水型氟致脑损伤的干预神经机制,为抗氟剂的选择和应用提供理论基础。实验选用健康初断乳SD雄性大鼠160只,随机平均分为4组。对照组饮用自来水；染氟组饮用NaF溶液(100mg/L);染硒组饮用Na2Se03溶液(1.5mg/L)；硒氟联用组饮用NaF与Na2Se03混合溶液(100mg/LNaF+1.5mg/LNa2Se03)；以上溶液均以自来水作为溶剂。分别饲养3、6个月后,染氟结束后,先用开场行为和Morris水迷宫法检测大鼠的学习记忆行为,行为检测结束断头处死大鼠。通过氟斑牙及血/尿氟的检测验证大鼠氟中毒模型是否复制成功,再进行大鼠脑海马CA3区神经细胞凋亡和线粒体内凋亡信号通路分子Cytc、Caspase-9、 Caspase-3基因和蛋白表达水平检测。实验结果如下：(1)氟斑牙观测结果：分别染毒3、6个月后观察各组大鼠切齿氟斑牙症状可见,对照组及染硒组大鼠切齿呈均匀的淡黄色且表面光滑,未出现氟斑牙相关症状；染氟组大鼠切齿表面黄白相间,白垩色条纹清晰,呈现明显的氟斑牙症状,有的切齿出现白斑甚至缺损;氟硒联用组大鼠切齿表面部分出现黄白相间的条纹,呈现较轻的氟斑牙症状。(2)血／尿氟含量测定结果：与对照组相比,F组血/尿氟含量极显著升高(P0.01),F+Se组尿氟含量极显著升高(P0.01)。与F组相比,F+Se组血/尿氟含量极显著降低(p0.01)。与染毒3个月相比,6个月F组与F+Se组尿氟含量显著升高(P0.05),F组血氟含量有升高的趋势,而F+Se组血氟含量有降低的趋势。大鼠氟斑牙的观测和血/尿氟检测结果表明,本实验SD大鼠亚慢性/慢性氟中毒模型复制成功。(3)行为及学习记忆能力的测定结果：与对照组相比,F组悬空站立次数、扶壁站立次数、理毛次数、1mmin跑格数以及逗留平台时间与穿越平台次数均呈现显著性下降,这说明氟中毒大鼠的自发活动、探究行为及空间学习记忆能力受到了影响。与F组相比,F+Se组上述行为参数呈现显著性增加,这说明一定量的硒对氟中毒致学习记忆能力的损伤起到一定的干预和拮抗作用。而与染毒3个月相比,F组6个月大鼠上述行为参数呈进一步下降趋势,F+Se组的上述行为参数呈相反趋势,对照组与Se组无明显变化。(4)细胞凋亡检测结果：光学显微镜下可见凋亡细胞核呈棕褐色。对照组大脑海马组织很少见凋亡细胞,F组凋亡细胞明显增多,F+Se组凋亡细胞较F组减少,Se组也发生一定量的细胞凋亡现象。而与染毒3个月相比,同处理组之间F组凋亡细胞数量有增多的趋势,而F+Se组凋亡细胞数量有减少的趋势。(5)PCR检测结果：与对照组相比,F组和F+Se组Cytc、Caspase-9、Caspase-3 mRNA表达水平均极显著上升(p0.01),Se组Caspase-9mRNA表达水平显著上升(p0.05)。与F组相比,F+Se组Cytc、Caspase-9、Caspase-3 mRNA表达水平极显著下降(p0.01)。与染毒3个月相比,6个月F组Cytc、Caspase-9 mRNA表达水平显著上升(p0.05);Se组CytcmRNA表达水平显著上升(p0.05)：F+Se组CytcmRNA表达水平极显著下降(p0.01),Caspase-3 mRNA表达水平显著下降(p0.05)。(6)Western blot分析结果：与对照组相比,F组与F+Se组Cytc蛋白表达水平极显著上升(p0.01),同时Caspase-9、Caspase-3蛋白表达水平极显著下降(p0.01)；Se组Caspase-3蛋白表达水平极显著上升(p0.01),同时6个月Se组Cytc蛋白表达水平显著上升(p0.05)。与F组相比,F+Se组Cytc蛋白表达水平极显著下降(p0.01), Caspase-9、Caspase-3蛋白表达水平极显著上升(p0.01)。与染毒3个月相比,6个月F组Cytc蛋白表达水平极显著上升(p0.01)；Se组Cytc蛋白表达水平显著上升(p0.05); F+Se组Cytc蛋白表达水平极显著下降(p0.01), Caspase-3蛋白表达水平显著下降(p0.05)。综上所述,饮水型氟中毒会引起机体血/尿氟浓度变化,降低学习记忆能力,导致大脑凋亡细胞增多,脑海马神经元线粒体内凋亡相关信号分子Cytc,Caspase-9和Caspase-3基因与蛋白表达水平均显著变化,提示氟中毒致脑海马线粒体通路经由Cytc-Caspase-9-Caspase-3的凋亡途径可能是氟中毒致机体脑损伤的分子机制之一,其中Cytc信号分子基因与蛋白表达水平变化尤其显著,因此其可能是脑海马神经元线粒体内信号转导通路中氟中毒作用靶点。氟中毒对机体脑损伤具有时间效应,氟暴露时间越长,脑损伤程度加剧。此外,相同浓度的硒在不同染毒方式下具有不同的生物学效应,硒单独暴露于脑时,表现出毒性作用,而硒氟联用时一定剂量的硒可逆转氟中毒致机体脑海马线粒体凋亡相关信号分子Cytc、Caspase-9、Caspase-3基因和蛋白的表达而对氟致脑损伤起干预作用,且长期硒氟联用对机体脑损伤有明显改善作用。
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R599.1;R747.9

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本文编号：1222062