有机磷农药毒死蜱对小鼠胚胎神经前体细胞增殖分化的影响

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以毒死蜱(Chlorpyrifos,CPF)为代表的有机磷农药广泛应用于农业生产中,其低剂量长期暴露于环境中,对公众健康和生态环境造成严重的威胁。CPF因其具有潜在的神经毒性而备受关注。在体研究发现神经发育敏感期CPF暴露会导致大脑区域神经细胞和结构的改变,并引起子代神经行为的永久性损伤,但CPF是如何引起大脑结构和神经行为改变的机制还不甚明了。本文主要通过胚胎期(Embryonic,E)暴露CPF研究对脑室区神经前体细胞增殖周期G2/M时相长度的影响以及对新生Tbr1+神经元和躯体感觉皮层(somatosensory cortex,S1)组织结构的影响,进一步探究胚胎期CPF暴露对子代神经发育的毒性机制。本实验通过在神经发育早期(E7.5-E11.5)暴露亚中毒阀剂量CPF制备孕鼠染毒模型,染毒小鼠在E14用5-溴脱氧尿嘧啶核苷(5-bromo-2’-deoxyuridine,Brdu)进行单次注射,标记处于S期的细胞,将标记后0.5 h,1.0 h,1.5 h,2.0 h和2.5 h的胚胎进行组织切片与Brdu免疫组化染色,计数侧脑室壁VZ区Brdu+细胞数和有丝分裂细胞数,计算Brdu+细胞标记指数和细胞周期G2/M时相长度,从而分析CPF对胚胎神经前体细胞增殖细胞数量和增殖时间历程的影响。随后,我们对同样剂量染毒的胚胎鼠进行不同发育时日的动态观察,研究CPF对E12/E14侧脑室壁细胞分层密度以及E14/E16/E18躯体感觉皮层细胞密度的影响,最后通过Tbr1免疫组化染色探讨CPF对E14侧脑室壁新生神经元分化命运的影响。研究结果表明:妊娠早期CPF暴露减少了胚胎侧脑室壁S期细胞数量,并将VZ区增殖细胞G2和M期时相时长延缓17.3%和50.3%。我们还发现,CPF导致E12增殖层(VZ)细胞数量减少21.8%,分化层(PP)细胞数量增加63.9%;CPF导致E14增殖层(VZ和SVZ)细胞数量降低22.2%,但分化层(IZ和CP)细胞数量无明显变化。对躯体感觉皮层的研究发现,CPF对E14的细胞数量和细胞密度无明显影响,而E16和E18的细胞数量和细胞密度的分别降低了13.3%(E16)和19.2%(E18),即细胞抑制作用随发育时间的延续而加强。对E14侧脑室壁新生神经元研究发现,CPF使Tbr1+神经元数量降低了8.8%。综上研究结果表明,胚胎早期CPF亚中毒阀剂量暴露延缓了神经前体细胞增殖周期,并导致皮层发育紊乱。
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