高苯丙氨酸对小鼠脑的毒性作用

发布时间：2020-10-01 17:32

　　目的:高苯丙氨酸血症是(hyperphenylalaninemia,HPA)一种常染色体隐性遗传的代谢性疾病。由于肝脏中苯丙氨酸羟化酶活性的缺失,引起苯丙氨酸(phenylalanine,Phe)及其旁路代谢产物在血液及组织中大量堆积,进而对脑功能产生直接或间接损伤。Phe在大脑发育时期水平过高会造成脑组织不可逆性损伤。如果新生儿没有被早期诊断或者患病后没有进行早期的治疗,就会严重影响到婴儿智力的发育,出现易怒、焦虑、好动等神经精神症状。从饮食上限制Phe摄入量是目前治疗此病的最好方法,但长时间限制Phe摄入对于患儿来说很难。因此,研究Phe的毒理机制并找到减少Phe毒作用的方法对预防及治疗此病具有重要意义。本研究以苯丙氨酸灌胃小鼠,观察其对小鼠脑各项指标的影响,探讨高苯丙氨酸状态下小鼠脑损伤及机制。方法:将40只C57雄性小鼠随机分为四组,每组10只。四组分别为高剂量组(4.20mmol/kg)、中剂量组(2.10 mmol/kg)、低剂量组(1.05 mmol/kg),对照组(高纯水)。小鼠以苯丙氨酸灌胃28天后,检测血清及脑组织中苯丙氨酸、酪氨酸含量,脑组织中ROS、8-OHdG、MDA氧化损伤水平,SOD、CAT、GSH-Px、GSH抗氧化能力,DA、5-HT、NE、Ach(全血)神经递质含量,AchE、DBH、MAO神经递质相关酶活性,NAA、NSE、SM神经元结构损伤水平,MBP、NFP、GM1髓鞘结构损伤水平,PI、PC、PE细胞膜磷脂组分水平,Na~+-K~+-ATP酶,Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATP酶细胞膜ATP酶活性。实验数据以±s表示。采用SPSS 22.0软件中的单因素方差分析(ANOVA)对实验结果进行统计学处理。应用LSD法进行各组间两两比较,显著性检验水准α=0.05。结果:1.小鼠一般情况及体重、脑系数变化灌胃期间,各组小鼠活动正常,无死亡情况。各剂量组小鼠体重与对照组比较无明显变化(P0.05)。高剂量组小鼠脑系数值与对照组比较变大(P0.05)。2.血清及脑组织中Phe、Tyr、Phe/Tyr含量各组间小鼠血清中Phe含量无明显差异(P0.05)。低剂量组Tyr含量高于高、中剂量组及对照组(P0.05)。高、中、低剂量组Phe/Tyr值均低于对照组(P0.05),高、中剂量组Phe/Tyr值高于低剂量组(P0.05);各组间小鼠脑组织中Phe含量无明显差异(P0.05)。高剂量组Tyr含量低于中、低剂量组及对照组(P0.05)。各组Phe/Tyr值无明显差异(P0.05)。3.脑组织氧化损伤测定结果各剂量组ROS含量与对照组比较均下降,高、中剂量组ROS含量低于低剂量组、对照组(P0.05);各剂量组8-OHdG含量均显著低于对照组,高剂量组8-OHdG含量高于中、低剂量组,中剂量组高于低剂量组(P0.05);高、中剂量组MDA含量低于低剂量组及对照组(P0.05)。高剂量组SOD活力明显低于其他各组(P0.05);各剂量组CAT活性与对照组比较均下降,高剂量组CAT活性显著低于中、低剂量组及对照组(P0.05);各剂量组GSH-Px活性与对照组比较均下降,高剂量组GSH-Px活性低于中、低剂量组及对照组(P0.05);各剂量组GSH含量均低于对照组,并随苯丙氨酸剂量的升高而降低(P0.05)。4.神经递质及神经递质相关酶测定结果高、中剂量组DA含量均低于对照组,且高剂量组DA含量低于低剂量组(P0.05);高、中剂量组5-HT含量均低于低剂量组及对照组,低剂量组5-HT含量高于对照组(P0.05);高剂量组NE含量显著低于其他各组,中剂量组NE含量低于低剂量组及对照组(P0.05);高剂量组Ach含量显著低于其他各组,中剂量组Ach含量低于低剂量组、对照组(P0.05)。高剂量组AchE活性均低于其他各组,中剂量组AchE活性低于低剂量组、对照组(P0.05);高剂量组DBH活性低于低剂量组、对照组(P0.05);高、中剂量组MAO活性高于低剂量组、对照组(P0.05)。5.神经元细胞及髓鞘损伤标志测定结果高剂量组NAA含量均低于低剂量组、对照组,中剂量组NAA含量低于对照组(P0.05);各剂量组NSE含量均高于对照组,NSE含量随苯丙氨酸剂量的增加而增加(P0.05);各剂量组SM含量均低于对照组(P0.05),各剂量组间SM含量无显著差异(P0.05)。高剂量组MBP含量低于中、低剂量组及对照组,中剂量组MBP含量低于低剂量组,低剂量组MBP含量高于对照组(P0.05);高剂量组NFP含量低于其他各组,中剂量组NFP含量低于低剂量组、对照组(P0.05)。高、中剂量组GM1含量高于低剂量组、对照组(P0.05)。6.神经细胞膜磷脂组分及ATP酶活性测定结果高剂量组PI含量低于中、低剂量组、对照组(P0.05),低剂量低于对照组(P0.05);各组间PC含量无明显差异(P0.05);各剂量组PE含量均低于对照组(P0.05),各剂量组间差别无统计学意义(P0.05)。高、中剂量组Na~+-K~+-ATPase活性均低于低剂量组、对照组(P0.05);各剂量组Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase活性均低于对照组,高、中剂量组Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase活性低于低剂量组,高剂量组Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase活性高于中剂量组(P0.05)。结论:以高苯丙氨酸灌胃小鼠后,高苯丙氨酸可抑制脑组织氧化代谢过程;减少神经递质DA、5-HT、NE、Ach的合成;降低神经递质相关酶AchE、DBH活性、升高MAO酶活性;降低神经元细胞损伤标志NAA、SM含量,增加NSE含量;降低髓鞘损伤标志MBP、NFP、GM1含量;降低神经细胞膜磷脂组分PC、PI的含量,对PE含量无影响;降低细胞膜ATP酶Na~+-K~+-ATPase、Ca~(2+)-Mg~(2+)-ATPase活性。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R589
【部分图文】：

苯丙氨酸,代谢途径

苯丙氨酸（Phenylalanine, Phe）属于芳香族氨基酸，是人体生长发育和代谢所必需的 8 种氨基酸之一，人体自身不能合成，必须通过外界补给。苯丙氨酸的代谢途径如下图 1.1，苯丙氨酸在生长发育过程中约 50%用于合成人体组织细胞中的蛋白质，其余主要在组织中通过苯丙氨酸羟化酶（Hyperphenlalaninemia, AH）及辅酶四氢生物蝶呤（Tetrahydrobiopterin, BH4）的转化作用下生成酪氨酸（Tyrosine, Tyr），进而在神经系统以及肾上腺髓质中合成为去甲肾上腺素、肾上腺素等激素及多巴胺等神经递质，在皮肤中生成黑色素等[1]。少量的苯丙氨酸在转氨酶的作用下经过次要代谢途径转变为苯丙酮酸，苯丙酮酸在乳酸脱氢酶等作用下生成苯乙酸、苯乳酸等。苯丙氨酸的代谢对维持人体正常的生长发育和生理机能非常重要，遗传、应激状态等多种因素均可影响苯丙氨酸的转化，导致血液及组织中出现苯丙氨酸水平升高、苯丙氨酸/酪氨酸值升高，引起苯丙氨酸代谢异常。血中苯丙氨酸浓度一般不应高于 120μmol/L，否则可患高苯丙氨酸血症，并引起智力发育低下、运动功能障碍、发育能力下降等神经系统损伤[2]。

【参考文献】