环境雌激素双酚A对成年小鼠学习记忆和突触结构的影响

发布时间：2020-01-24 10:56

【摘要】：双酚A(bisphenol,BPA)是一种广泛存在的环境内分泌干扰物,它可与雌激素受体结合干扰内源性雌激素对中枢神经系统的调控作用。本研究通过将10周龄小鼠灌胃染毒BPA(0.4、4、40 mg/kg/day)3个月,研究长期BPA暴露对成年小鼠记忆行为和突触可塑性的影响。开场行为测试结果表明,BPA(0.4、4、40mg/kg/day)增加雄性的站立次数和理毛频率,BPA(4 mg/kg/day)却显著减少雌鼠的站立次数。水迷宫和被动回避行为模型检测显示,BPA主要损伤雄鼠的空间学习记忆和被动回避记忆。通过制备海马CA1区超薄切片后,电镜观测发现,BPA(0.4、40 mg/kg/day)暴露降低雄鼠海马CA1区突触数密度,缩短雄鼠突触前活性带长度,减小雄鼠突触后致密体(PSD)厚度,增加雄鼠突触间隙宽度。进一步用Western blot方法检测突触前、后的标志性蛋白Synapsin I和PSD95以及兴奋性氨基酸NMDA受体NR1亚基和AMPA受体GluR1亚基蛋白的表达,发现BPA暴露致雄鼠Synapsin Ⅰ、PSD95、NR1蛋白表达水平下调。而BPA对雌鼠的记忆行为、突触形态、突触蛋白和受体蛋白均没有明显作用。以上结果提示长期BPA暴露性别特异性地影响成年小鼠的活动性和探究行为,损伤雄鼠的学习记忆,这些作用可能通过下调突触蛋白和NMDA受体的表达而负性影响突触结构可塑性,最终影响雄鼠的学习记忆功能。
【图文】：

?测定过程采用“双盲法”。2.4.2突触数密度测算突触数密度(Nv)用立体计量学方法定量分析(陈玉翠,韩太真,沈建新,乔建天,1999)。选用的参照系均为单位体积(面积)的组织。所用公式如下：Nv=8ENa／π2(Na为单位面积中的突触数目,E为PSD长度倒数的平均值);Na=∑Nx／∑Ar(Nx为每张1万倍的照片上的突触数目,Ar为每张照片的面积)2.4.3突触界面结构测量突触间隙宽度取每个突触上最大、最小和中间3个值的平均,PSD厚度为PSD的最大值,突触界面曲率以突触界面弧长与弦长之比表示,活性带长度以突触小泡密集的区域长度(图1)。每组测算约90个突触。2.5蛋白的Westernblot检测2.5.1蛋白样品的制备BPA暴露后3d,小鼠断头取脑(n=4),分离海马组织后迅速放入液氮,在转存于80℃低温冰箱。按组织净重(g)：裂解液体积(ml)=1:10的比例,加入相应体积蛋白抽提剂匀浆,4℃800g离心10min,取上清,4℃12000g离心30min,弃上清,收集沉淀,加等量上样缓冲液,沸水煮沸3~5分钟变性,分装,20℃保存。图1突触界面结构超微结构测量示意图注：箭头所示为突触前活性带长度;突触界面曲率=a/b=a/PoPn;SC—突触间隙;SV—突触囊泡

常状态下雄鼠具有更好的空间学习记忆能力。多因素方差分析表明,BPA暴露×性别×训练时间(F(9,313)=2.58,p=0.007)、BPA暴露×性别(F(3,337)=2.81,p=0.040)、性别×训练时间(F(3,337)=3.34,p=0.020)的交互作用均显著影响小鼠搜索平台的平均距离。性别以及训练时间因素也显著影响小鼠搜索平台的平均距离(F(1,343)=15.03,p<0.001;F(3,341)=81.02,p<0.001)。BPA暴露显著延长雄鼠搜索平台的平均距离(p<0.05),但对雌鼠没有影响。表明长期BPA暴露性别特异性地损伤成年雄鼠的空间记忆能力,并因此消除空间学习记忆的性别差异(图3)。3.4被动回避反应电击前,各组小鼠步下平台的潜伏期没有差异,均可在5sec内跳下平台。电击后24h,正常小鼠步下平台的潜伏期均显著延长,并表现出性别差异(p<0.05,雄鼠>雌鼠)。双因素方差分析表明,BPA暴露×性别的交互作用对电击后步下潜伏期没有影响,但BPA暴露以及性别因素均显著影响雄鼠遭电击后的步下潜伏期(F(3,89)=2.75,p=0.048;F(1,91)=4.03,p=0.046)。与同性别对照组相比,40mg/kg/dayBPA明显缩短了雄鼠电击后的步下潜伏期(p<0.05);表明长期BPA暴露性别特异性地损伤成年雄鼠的被动回避记忆能力,并因此消除其性别差异(图4)。3.5突触数密度和突触界面结构为了分析长期BPA暴露对学习记忆行为影响与突触形成和结构的关系,本研究检查了与学习记忆关系密切的海马CA1区锥体细胞的突触数密度和突触结构修饰。3.5.1BPA暴露对突触数目的影响双因素方差分析表明,BPA暴露×性别的交互作用、BPA暴露、以及性别因素对突触数密度均有显著影响(F(3,40)=4.35,p=0.01;F(3,40)=3.89,p<图3双酚A暴露对成年小鼠水迷宫搜索平台距离的影响(M±SE)注：*p<0.05,**p<0.01,与同性别对照组相比;#p<0.05,与同剂量的雌性相比。

【参考文献】

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