慢性锰暴露对大鼠认知功能的影响及机制初探

发布时间：2020-05-21 15:15

【摘要】：锰(Mn)是机体必需微量元素之一,但过量锰是一种神经毒素。大量研究证实过量锰暴露可损害运动功能出现类帕金森病症状;然而,过量锰暴露是否损伤认知功能,诱发阿尔茨海默病(AD)尚存争议。肝脏是脑源性β-淀粉样蛋白(Aβ)清除的主要器官之一,肝脏低密度脂蛋白受体相关蛋白1(LRP1)和血浆可溶性LRP1(sLRP1)是外周脑源性Aβ清除的关键受体。根据脑-外周Aβ动态平衡,外周LRP1介导的Aβ清除异常将会导致血浆游离Aβ再次进入脑内并加重脑内Aβ负担。过量锰暴露是否影响外周LRP1,进而影响Aβ外周清除导致大鼠认知功能异常,目前未见相关报道。第一部分慢性锰暴露对大鼠认知功能的影响目的:探讨慢性锰暴露对大鼠认知功能的影响。方法:SPF级雄性SD大鼠48只,随机分成对照组(n=16)、10mg/kg Mn~(2+)组(n=16)、50mg/kg Mn~(2+)组(n=16),经口灌胃染锰,1次/天,5次/周,持续12个月。分别于染锰3月、6月、9月、12月收集大鼠全血;染锰12月后,收集肝脏、脑脊液、海马、皮质等,石墨炉原子吸收分光光度法检测各样本中锰含量;分别于染锰3月、6月、9月、12月进行Morris水迷宫和Y迷宫实验,检测锰对大鼠空间学习记忆能力的影响。结果:染锰3月、6月、9月、12月,各时间点50mg/kg Mn~(2+)和10mg/kg Mn~(2+)组全血含量均高于对照组(P0.05)。染锰12月,50mg/kg Mn~(2+)组大鼠脑脊液、海马、皮质及肝脏中锰含量均高于对照组(P0.05)。Morris水迷宫实验中,染锰3月、6月,各组大鼠逃避潜伏期无统计学差异(P0.05);染锰9月,50mg/kg Mn~(2+)组逃避潜伏期高于对照组(P0.05);染锰12月,50mg/kg Mn~(2+)和10mg/kg Mn~(2+)组逃避潜伏期均高于对照组(P0.05);染锰3月、6月、9月,各组大鼠穿越平台次数均无统计学差异(P0.05);染锰12月,50mg/kg Mn~(2+)组大鼠穿越平台次数低于对照组(P0.05);染锰3月、6月、9月、12月,各时间点各组大鼠运动速度无统计学差异(P0.05)。在Y迷宫实验中,染锰3月、6月,各组大鼠自主交替率无统计学差异(P0.05);染锰9月、12月,50mg/kg Mn~(2+)组自主交替率低于对照组(P0.05)。结论:慢性锰暴露损害大鼠空间学习记忆能力。第二部分慢性锰暴露对大鼠脑内Aβ水平的影响及可能机制目的:探讨慢性锰暴露对大鼠脑内Aβ水平的影响及可能机制。方法:酶联免疫吸附检测脑内、血浆Aβ_(1-40)、Aβ_(1-42)及血浆sLRP1含量;实时荧光定量聚合酶链式反应检测全血、肝脏LRP1 mRNA水平;免疫印迹检测肝脏LRP1、受体相关蛋白(RAP)及脑组织淀粉样前体蛋白(APP)表达水平;Pearson相关分析探究各组织锰浓度与大鼠认知能力的关系,进一步分析肝脏锰浓度,脑内、血浆Aβ_(1-40)、Aβ_(1-42),肝脏、全血LRP1 mRNA和蛋白水平及大鼠认知能力之间的关系;苏木精-伊红染色法(HE)观察肝脏形态结构;可见分光光度计检测血浆谷草转氨酶(GOT)、谷丙转氨酶(GPT)活性。结果:染锰3月、6月,各组大鼠血浆Aβ_(1-40)、Aβ_(1-42)无统计学差异(P0.05);染锰9月,50mg/kg Mn~(2+)血浆Aβ_(1-40)、Aβ_(1-42)高于对照组;染锰12月,50mg/kg Mn~(2+)和10mg/kg Mn~(2+)组血浆Aβ_(1-40)、Aβ_(1-42)高于对照组(P0.05)。染锰12月,除皮质Aβ_(1-40)外,50mg/kg Mn~(2+)组脑脊液、海马、皮质Aβ_(1-40)、Aβ_(1-42)水平高于对照组(P0.05)。脑脊液、海马、皮质/血浆对应Aβ_(1-40)、Aβ_(1-42)比值在各组间均无统计学差异(P0.05)。染锰12月,脑组织APP表达在各组间无统计学差异(P0.05)。染锰3月、6月,各组大鼠全血LRP1 mRNA、血浆sLRP1无统计学差异(P0.05);染锰9月,与对照组相比,50mg/kg Mn~(2+)组全血LRP1 mRNA、血浆sLRP1下调(P0.05);染锰12月,与对照组相比,10mg/kg Mn~(2+)和50mg/kg Mn~(2+)组全血LRP1 mRNA、血浆sLRP1均下调(P0.05)。染锰12月,与对照组相比,10mg/kg Mn~(2+)和50mg/kg Mn~(2+)组肝脏LRP1下调、RAP上调(P0.05)。相关分析发现,肝脏锰浓度与Morris水迷宫穿越平台次数、Y迷宫自主交替率均呈负相关关系(P0.05)。肝脏锰浓度与肝脏LRP1蛋白呈负相关(P0.05),与海马Aβ_(1-40),血浆、海马、皮质Aβ_(1-42)水平呈正相关(P0.05);除脑脊液、皮质Aβ_(1-40)外,肝脏LRP1蛋白水平与血浆、脑脊液、海马、皮质Aβ_(1-40)、Aβ_(1-42)均呈负相关(P0.05),LRP1与Aβ_(1-42)的相关性高于Aβ_(1-40);肝脏LRP1蛋白水平与morris水迷宫穿越平台次数、Y迷宫自主交替率均呈正相关(P0.05);除皮质Aβ_(1-40)外,morris水迷宫穿越平台次数与血浆、脑脊液、海马、皮质Aβ_(1-40)、Aβ_(1-42)均呈负相关(P0.05);Y迷宫自主交替率与脑脊液Aβ_(1-40),血浆、脑脊液、海马、皮质Aβ_(1-42)呈负相关(P0.05)。HE染色发现,对照组细胞形态结构完整;10mg/kg Mn~(2+)组肝索基本正常,偶见脂肪空泡;50mg/kg Mn~(2+)组肝索基本正常,中央静脉周围有炎细胞浸润。50mg/kg Mn~(2+)组血浆GOT、GPT活性高于对照组(P0.05)。结论:慢性锰暴露导致血浆及脑内Aβ水平升高可能与外周LRP1介导的Aβ清除减少有关。
【图文】：

锰标准曲线Fig.1Mnconcentrationstandardcurve.

图 3 锰暴露后大鼠体重变化情况（ X S）*与对照组相比，P<0.05；**与对照组相比，P<0.01；#与 10Mn2+组相比，，P<0.05Fig.3 Changes in body weight of rats with the time of Mn exposure increasing( ).*Pcompared with the control group.**P<0.01, compared with the control group.#P<0.05, compared with the 10mg/kggroup.
【学位授予单位】：遵义医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R114

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本文编号：2674492