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神经管缺陷(Neural tube defects,NTDs)是一种常见的中枢神经系统的先天性发育畸形,包括脊柱裂和无脑畸形等。我们前期的病例研究发现,晚期糖化最终产物(advanced glycation end products,AGEs)与NTDs相关,但是对神经管发育的确切影响仍不清楚。本研究以C57BL/6小鼠为实验模型,用含有3‰牛血清白蛋白晚期糖化最终产物和3‰牛血清白蛋白的商业饲料喂养四周,观察AGE-BSA对小鼠胚胎神经管发育的影响,检测小鼠血清中AGEs水平,胚胎内羧甲基赖氨酸(Nε-(carboxymethyl)lysine,CML)、羧乙基赖氨酸(Nε-(carboxyethyl)lysine,CEL)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)、H2O2和活性氧(ROS)水平,了解AGEs对神经管发育的确切影响及其分子机制。结果表明,葡萄糖和BSA孵育制备的AGE-BSA在不引起高血糖的条件下,导致小鼠胚胎NTDs显著增加;血清中AGEs水平、胚胎内CML、CEL、MDA、H2O2和ROS水平显著升高;而补充维生素E可以显著降低AGE-BSA诱导的NTDs和小鼠胚胎内氧化应激水平。由于AGE-BSA是一种多组分的混合物,因此探究其前体物质甲基乙二醛(methylglyoxal,MGO)对胚胎神经管发育的效应及其与乙二醛清除系统关键酶乙二醛酶I(methylglyoxal,Glo1)之间的相互作用就尤为重要。因此,我们通过小鼠孕期腹腔注射不同浓度MGO以及将正常小鼠胚胎与MGO共孵育来研究MGO对胚胎神经管发育,胚胎MGH1(Nδ-(5-hydro-5-methyl4-imidazolon-2-yl)ornithine)水平和Glo1活性的影响。结果表明,孕期腹腔注射不同浓度MGO溶液,可以诱导小鼠NTDs,并表现出明显的剂量效应关系;正常小鼠胚胎和MGO体外共孵育可以显著增加MGH1的含量,同时可显著抑制小鼠胚胎Glo1的活性。这项研究初步证实了:AGE--BSA在无高血糖条件下诱导胚胎NTDs,引起血清中AGEs、胚胎内CML、CEL、MDA、H2O2及ROS水平显著增加,而这一过程至少一定程度与胚胎中增加的氧化应激水平相关;MGO作为AGEs的前体物质,通过抑制Glo1活性,增加MGH1的形成,诱导NTDs的发生。