青春期双酚A暴露对成年雄鼠社会行为的影响及其机制研究

发布时间：2020-09-02 12:39

　　双酚A(Bisphenol A,BPA)是一种常见的内分泌干扰物,广泛应用于生产食品包装和饮料容器以及其他塑料制品。BPA易溶于酸、碱、油脂等,从盛装食品和饮料的塑料容器中渗出到食物中而被人体吸收。其结构式与己烯雌酚(DES)相似,兼有雌激素和抗雄激素活性,可影响性腺的发育,干扰性激素的合成与活性。近年来关于BPA对脑发育和行为的影响更是引起广泛关注。已有研究表明,BPA暴露能够改变海马神经元的结构功能,影响小鼠的情绪、空间学习和社会交互能力。社会行为在群居动物的生存繁殖中占据重要地位,包括人类。社会行为涵盖了社会性行为、社会等级、攻击性行为、通讯行为等方面。社会行为异常将导致个体社会关系紊乱,脱离群体生活而被淘汰。青春期是社会心理和各种情感及价值观形成的关键时期,更是社会行为形成的关键时期。此时,性腺开始发育并逐渐成熟,对大脑发育及其性别分化十分重要。大脑能够控制个体运动、记忆和情感等活动,且对BPA十分敏感。其中纹状体、杏仁核脑区以及多巴胺奖赏系统,在社会行为的调控作用中占据着重要地位。因此推测,青春期BPA暴露会影响成年雄鼠的性行为、攻击等社会行为。实验分别通过三室、社会互作、居住-入侵和垫料倾向等行为模型检测成年雄鼠的社会交互能力、社会环境下的性行为和攻击行为、雄鼠的嗅觉能力。采用Elise检测成年雄鼠的血清和脑组织中的睾酮水平,蛋白质免疫印迹实验(Western blot)检测纹状体、杏仁核脑区的雄激素受体(AR)以及多巴胺系统相关蛋白(DAT、D1和D2)的表达水平进一步探讨BPA影响社会行为的机制。研究方法购买3周龄雄性ICR小鼠常规饲养适应1周后随机分成3个BPA组(0.04、0.4、4 mg/kg/d)和1个溶媒对照组(油),分别连续灌胃18天(PND 28～PND 46)(PND,出生后天数)。每天观察小鼠的活动状态,每周定时记录体重。PND49开始进行青春期同、异性社会玩耍行为实验(n=14),初探BPA是否影响雄鼠与同、异性小鼠的社会玩耍时间。PND 91进行成年期行为测定。通过三室模型,检测BPA对雄鼠社会交互能力与新奇偏好的影响。利用同、异性社会交互行为,检测BPA是否影响雄鼠与同、异性的社会交互能力和交配行为。通过居住-入侵模型,检测BPA是否影响雄鼠的攻击行为。小鼠主要是通过气味来识别个体进行交流,故采用垫料倾向模型检测BPA对雄鼠嗅觉的影响。同时,取未进行行为实验的成年雄鼠眼眶取血,断头取脑(n=12)。运用Elise分析法,检测成年雄鼠大脑和血清的睾酮水平。另取6只未进行行为检测的雄鼠,分离两侧纹状体和杏仁核,用Western blot检测雄激素受体(AR)、多巴胺转运体(DAT)、多巴胺受体(D1和D2)的蛋白表达水平。研究结果1.激素水平与生殖发育雄鼠血清与脑内的睾酮水平检测发现,4 mg/kg/d BPA暴露显著降低成年雄鼠睾酮水平(脑:P0.05;血清:P0.01),但不影响雄鼠体重、生殖器官系数以及肛殖距。2.行为检测(1)青春期社会玩耍实验发现,BPA暴露使青春期雄鼠与同、异性小鼠的玩耍时间有减少趋势,但影响无统计学上的意义。(2)成年期三室模型检测发现,BPA暴露不影响雄鼠在各个隔间的停留时间,但显著降低雄鼠对陌生鼠的探索时间(0.4～4 mg/kg/d,P0.05,P0.001,P0.05)以及社会与非社会隔间探索时间比值(0.4mg/kg/d,P0.05),显著延长雄鼠对熟悉鼠的探究(4 mg/kg/d,P0.001),显著升高探索熟悉与陌生鼠的时间比值(0.4～4 mg/kg/d,均P0.01),表明BPA暴露降低了雄鼠对社会区域和陌生鼠的探索意愿。(3)垫料倾向实验结果显示,0.04～4 mg/kg/d BPA暴露显著降低了雄鼠在雌性垫料区的探索时间(P0.05,P0.01,P0.05)。0.4、4mg/kg/dBPA暴露延长了雄鼠对雄性垫料的探索时间(P0.01,P0.05),且显著降低雌、雄垫料区停留时间比值(P0.01,P0.05),提示BPA暴露降低了雄鼠对雌性气味的偏好,嗅觉功能可能受损。(4)社会互作实验发现,0.04、4 mg/kg/d BPA暴露显著增加雄鼠同性之间的爬跨发生率(P0.05,P0.01),缩短爬跨潜伏期(P0.05,P0.01),但不影响与异性之间的爬跨行为。BPA暴露还显著增加了雄鼠对雄性生殖器的嗅探时间(0.04～4 mg/kg/d;P0.05,P0.01,P0.001),降低了其与异性的交互时间(0.04 mg/kg/d,P0.05),并不显著影响对雌性生殖器的嗅探、以及与同性的交互时间。综上,BPA暴露可增加雄鼠与同性之间的交配行为和生殖器探索,却降低与异性之间的交互作用。(5)居住-入侵实验发现,4mg/kg/dBPA暴露降低雄鼠攻击行为的发生率和攻击总时间(P0.05),延长了攻击潜伏期(P0.05);0.04、4mg/kg/dBPA还显著增加雄鼠亲和行为时间(P0.01,P0.05),提示BPA暴露降低了雄鼠的攻击行为,增加其亲和行为的发生。3.Western Blot 分析BPA暴露显著上调纹状体脑区AR(0.04、0.4 mg/kg/d,均P0.05)和DAT(0.04 mg/kg/d,P0.05)表达,但对杏仁核脑区无显著影响;0.04、4mg/kg/d BPA暴露上调纹状体和杏仁核脑区D1和D2受体表达(纹状体:D1,P0.001,P0.05;D2,P0.05,P0.001;杏仁核:D1,均P0.05;D2,P0.05,P0.001)。提示BPA暴露改变了纹状体AR表达水平,并干扰纹状体和杏仁核的DA递质系统的活动。结论:青春期BPA暴露虽然不显著影响青年雄鼠的社会玩耍,但改变雄鼠成年后的社会行为,降低其社会交互能力和社会新奇偏好,增加同性之间的爬跨、亲和行为,降低入侵攻击行为。这些社会行为的改变可能与BPA暴露降低成年雄鼠脑和血清的睾酮水平、改变纹状体AR表达水平有关;此外,与社会行为相关的纹状体和杏仁核的DA递质系统的改变可能也有关。由于BPA对雄性社会行为的影响具有永久的毒性作用,这应该引起高度重视。
【学位单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R114
【部分图文】：

多巴胺,前额叶皮质,神经基础,投射区

受需求的驱动，出现追求一定目标的行为。这一行为活动中，多巴胺奖赏系统尤为逡逑重要。该系统涉及到前额叶皮质、纹状体、杏仁核、海马、中脑腹侧被盖区（ＶＴＡ）逡逑等多个脑区，其中ＶＴＡ及其投射区伏隔核（ＮＡｃ）是主要的神经基础（如图１．１）。逡逑ＮＡｃ位于前脑基底，是腹侧纹状体的一个组成部分，参与动物奖赏活动的重要部位。逡逑（＂＂＂＂邋Ｈｉｐｐｏｃａｍｐｕｓ邋＾逡逑ＰＰ：逡逑＇逦逦逦邋＾逦ＧＡＢＡ逡逑——？邋Ｄｏｐａｍｉｎｅ逡逑－？邋Ｇｌｕｔａｍａｔｅ逡逑图１．１多巴胺奖赏系统逡逑７逡逑

装置图,行为模型,装置图,隔间

l#备＇ｈｒｔ■、柳邱；咖妙逦＇逡逑图３．１社会玩耍行为模型装置图逡逑３．２．２社会交互与新奇偏好实验逡逑该实验测试的模型是一个四周涂黑的木制矩形无盖的笼盒（５６Ｘ２９Ｘ２３邋ｃｍ），逡逑由固定的两个木隔板分成三个等分，分别为社会隔间（含陌生小鼠），中间隔间和逡逑非社会隔间（空滚筒）。实验小鼠可以自由出入三个隔间。实验用的两个滚筒上有空逡逑隙可供小鼠与滚筒中的小鼠互相嗅探气味和交流（如图３．２）。逡逑】７ｃｒｏ逦？－逡逑Ｉｆｆ逦１１１逦１邋＼）逡逑［Ｉ—Ｉ￣￣Ｉ——逡逑１１１１逡逑？逦逦逦ｉ逡逑＾Ｉｃｎｉ逡逑图３．２三室行为模型装置图逡逑第一部分为社会交互能力测试（ＳｏｃｉａｂＵｉｔｙｔｅｓｔ）。抚摸实验鼠三次后从中间隔逡逑间放入模型中，自由探索５邋ｍｉｎ，熟悉陌生的环境，减少新环境带来的焦虑感。熟逡逑悉后，拿出待测小鼠，将空滚筒和装有１号陌生鼠的滚筒分别放入两边的隔间内，逡逑再次将实验小鼠放入三室模型中。录像系统记录５邋ｍｉｎ内待测小鼠在三个隔间的停逡逑留时间和相应的进入次数，以及其对空滚筒和陌生鼠的嗅探时间和次数，以此来逡逑检测小鼠的社会交互能力。实验鼠嗅探陌生鼠时间越多或社会隔间停留时间越长，逡逑则可表示该小鼠的社会交互能力越强。逡逑第二部分社会新奇偏好检测。将待测小鼠和１号陌生小鼠取出。此时１号陌生鼠逡逑可作为熟悉鼠，２号新陌生鼠放入空笼内。同样，将两个滚筒分别放入两个隔间，逡逑１８逡逑

装置图,行为模型,装置图,社会

由固定的两个木隔板分成三个等分，分别为社会隔间（含陌生小鼠），中间隔间和逡逑非社会隔间（空滚筒）。实验小鼠可以自由出入三个隔间。实验用的两个滚筒上有空逡逑隙可供小鼠与滚筒中的小鼠互相嗅探气味和交流（如图３．２）。逡逑】７ｃｒｏ逦？－逡逑Ｉｆｆ逦１１１逦１邋＼）逡逑［Ｉ—Ｉ￣￣Ｉ——逡逑１１１１逡逑？逦逦逦ｉ逡逑＾Ｉｃｎｉ逡逑图３．２三室行为模型装置图逡逑第一部分为社会交互能力测试（ＳｏｃｉａｂＵｉｔｙｔｅｓｔ）。抚摸实验鼠三次后从中间隔逡逑间放入模型中，自由探索５邋ｍｉｎ，熟悉陌生的环境，减少新环境带来的焦虑感。熟逡逑悉后，拿出待测小鼠，将空滚筒和装有１号陌生鼠的滚筒分别放入两边的隔间内，逡逑再次将实验小鼠放入三室模型中。录像系统记录５邋ｍｉｎ内待测小鼠在三个隔间的停逡逑留时间和相应的进入次数，以及其对空滚筒和陌生鼠的嗅探时间和次数，以此来逡逑检测小鼠的社会交互能力。实验鼠嗅探陌生鼠时间越多或社会隔间停留时间越长，逡逑则可表示该小鼠的社会交互能力越强。逡逑第二部分社会新奇偏好检测。将待测小鼠和１号陌生小鼠取出。此时１号陌生鼠逡逑可作为熟悉鼠，２号新陌生鼠放入空笼内。同样，将两个滚筒分别放入两个隔间，逡逑１８逡逑

【参考文献】