三氟羧草醚对小鼠学习记忆能力的影响及其机制研究

发布时间：2020-07-27 17:34

【摘要】：三氟羧草醚作为二苯醚类除草剂的重要成员,具有生物活性谱广、低毒、高效等特性,广泛用于农业和居住地阔叶杂草的防治。食物、饮水和住宅接触等多种暴露方式使得三氟羧草醚显现出对人类和生态环境潜在的威胁,因此三氟羧草醚的生物安全性也逐渐引起人们关注。目前,对于三氟羧草醚在体内的神经毒性研究较少且亟待确定。本论文实验中,将42只雄性昆明小鼠随机分成6组:1个生理盐水对照组、4个三氟羧草醚染毒组(0.13、1.3、13和130 mg·kg-1·d-1)和1个维生素E保护剂组(130 mg·kg-1·d-1三氟羧草醚+100 mg·kg-1·d-1维生素E),连续经口灌胃暴露14 d,同时从暴露第6 d开始进行Morris水迷宫实验。通过对三氟羧草醚暴露之后的小鼠进行行为学(Morris水迷宫)分析、脑组织病理学(HE染色,Nissl染色)观察、氧化应激(活性氧簇,ROS;丙二醛,MDA;谷胱甘肽,GSH)水平检测、炎症(核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3,NLRP3;半胱氨酸天冬氨酸特异蛋白酶-1,caspase-1;白介素-1β,IL-1β)含量免疫组化分析以及与学习记忆相关蛋白(N-甲基-D-天冬氨酸受体,NMDAR;磷酸化cAMP反应元件结合蛋白,pCREB;脑源性神经营养因子,BDNF)水平的酶联免疫吸附法测定探究三氟羧草醚对学习记忆的影响,并添加抗氧化剂维生素E以探究三氟羧草醚暴露后对脑组织的保护能力。本论文的实验结果显示,三氟羧草醚暴露后小鼠在水迷宫实验中出现认知损伤,具体表现为小鼠逃避潜伏期明显增长,目标象限游泳时间明显减少,运动轨迹无规律性;小鼠脑组织病理切片结果显示,脑海马神经元排列紧密程度及大小发生改变,胞体和树突中尼氏体减少甚至消失;小鼠脑部组织的氧化应激、炎症以及与学习记忆相关蛋白指标测定结果表明,脑组织内ROS水平和MDA含量出现了显著的上升而GSH水平出现了显著的下降,NLRP3炎症小体、caspase-1和IL-1β的表达水平均明显增加,与学习记忆相关的蛋白NMDAR、pCREB和BDNF的表达明显受到抑制。添加保护剂维生素E(10mg·kg-1·d-1)的三氟羧草醚暴露组小鼠在行为学上表现出的学习记忆障碍在一定程度上得到改善,脑组织的病理学损伤得到减轻,脑组织中氧化应激和炎症水平显著降低,学习记忆相关蛋白的表达在一定程度上增加。本论文结果表明,13和130 mg·kg-1·d-1三氟羧草醚暴露能够造成小鼠行为学上学习记忆能力下降,同时海马出现病理改变,脑组织发生氧化损伤和炎症,神经保护能力减弱。0.13和1.3 mg·kg-1·d-1三氟羧草醚暴露未对小鼠产生明显的负面影响,表明三氟羧草醚暴露浓度为0.13和1.3 mg·kg-1·d-1对小鼠来说是相对安全的。三氟羧草醚引起氧化应激、炎症和NMDAR-CREB-BDNF通路级联下调可能是导致小鼠学习记忆能力下降,造成神经毒性的机制之一。维生素E通过降低小鼠脑组织中的氧化应激、炎症水平,提高NMDAR-CREB-BDNF神经保护通路中相关蛋白的表达水平,进而降低三氟羧草醚对小鼠脑组织的损伤程度。本论文通过三氟羧草醚暴露于昆明小鼠之后,分析昆明小鼠的行为改变、脑组织损伤、氧化应激等机制及抗氧化剂维生素E的保护作用,对三氟羧草醚的神经毒性进行评价,揭示了三氟羧草醚造成损伤的可能机制,并为三氟羧草醚的安全应用范围提供理论依据和实验支持。
【学位授予单位】：华中师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R114
【图文】：

图１．１邋ＮＭＤＡＲ的结构［２９］逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｏｖｅｒａｌｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ＮＭＤ邋Ａ邋ｒｅｃｅｐｔｏｒ＾逡逑

ＣＡＲＤ－ＣＡＲＤ相互作用而结合。Ｓｕｔｔｅｒｗａｌａ等人间研究显示ＮＬＲＰ３缺陷的巨噬细胞逡逑影响ｃａｓｐａｓｅ－１依赖的细胞因子ＩＬ－１邋ａ、ＩＬ－１邋ｐ和ＩＬ－１８的表达，表明ＮＬＲＰ３在ｃａｓｐａｓｅ－１逡逑的激活途径中起着特定作用。ＮＬＲＰ３炎症小体形成机制如图１．３所示Ｐｊ，细胞在健逡逑７逡逑

２．３．１邋Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫实验逡逑依据文献中的方法进行Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫实验［６５］。本研宄进行的Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫实逡逑验装置示意图如图２．２所示，该实验装置由水迷宫装置（包括１个直径１．２邋ｍ、池高逡逑０．６邋ｍ的黑色圆形水池和１个直径９邋ｃｍ、高２９邋ｃｍ的圆形平台）、图像自动采集和逡逑软件分析系统（摄像头和Ｓｍａｒｔ邋３．０软件）组成。水池被人为地划分为４个象限，每逡逑个象限内壁贴有不同图案以便小鼠进行区分，小鼠入水时头朝图案使其产生空间记逡逑忆。平台在水迷宫实验期间固定放置在同一个象限。实验前连接摄像头与计算机，逡逑打开Ｓｍａｒｔ邋３．０软件并调节摄像头，按照操作说明用不同颜色画出４个象限和目标平逡逑台，进行组别名称、停留时间、追踪时间等参数的设置。每天水迷宫实验前，提前逡逑在水池中注水，水面高于平台２邋ｃｍ左右，用加热器使水温控制在２３邋±２°Ｃ。实验结逡逑束后排出池中的水并对水池进行清洁。逡逑摄像头逡逑N逦Ｎ逦逃避平台逡逑水池逦一计算机逦／逡逑■§邋ｗ逦逡逑ｌ逦气目标象限逡逑１邋一邋ｆ逦Ｓ逡逑图２．２邋Ｍｏｒｒｉｓ水迷宫实验装置示

【参考文献】

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本文编号：2772150