基于γ-氨基丁酸A型受体的鱼类受渔药影响的研究

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-氨基丁酸(Gama-Aminobutiric acid, GABA)是机体内一种主要的抑制性神经递质,主要在中枢神经系统中分布。在体内,谷氨酸在谷氨酸脱羧酶(Glutamatedecarboxylase,GAD)作用下,不可逆的脱去位上的羧基形成GABA,生成的GABA在GABA转氨酶(GABA transaminase, GABA-T)催化作用下生成琥珀酸半醛。其中GAD存在GAD65和GAD67两种同工酶。-氨基丁酸受体(GABA receptor,GABAR)是指突触膜上能识别和结合GABA的部位,当GABA与其结合后,细胞膜离子通透性发生改变,从而引起神经发生抑制。GABAR根据对激动剂和抑制剂的敏感性不同分为GABAAR(ARs)、GABABR(BRs)和GABACR(CRs)三个亚型。GABAAR是由膜蛋白组成的五聚体,为离子通道型受体,其中122是ARs最主要的一种亚型,且每个122亚型中均含有2个1和2亚基。目前,关于淡水鱼类GABAAR以及渔药对GABAAR的影响等研究还未见有相关报道。异育银鲫为我国广泛养殖的大宗淡水鱼类之一;因此,本文以异育银鲫为研究对象,采用RT-PCR、qPCR以及HPLC等方法研究了异育银鲫体内GABAAR、GABA合成代谢酶的组织分布特点,并进行了基于GABAA受体的鱼类受阿维菌素及双氟沙星影响的研究。第一部分异育银鲫体内GABAA受体及其GABA相关合成代谢酶研究以异育银鲫为研究对象,首先运用RT-PCR分析了GABAA受体2亚基(AR2)的a、b亚型在异育银鲫体内的分布情况。结果显示在异育银鲫中枢神经系统(端脑、中脑、小脑、延脑)和外周神经组织(肝脏、肾脏、心脏、肠道、鳔、鳃、肌肉及鳍条)均有A型GABA受体2亚基a、b亚型(AR2a和AR2b) mRNA表达;另外,GAD65、GAD67和GABA-T在上述组织中均有表达。其次运用荧光定量PCR方法对异育银鲫不同组织中AR2a、 AR2b、 GAD和GABA-T基因mRNA的表达情况进行了定量研究。结果发现AR2a、 AR2b、GAD和GABA-T mRNA主要在大脑组织中表达,外周组织表达极少;但是GABA-T除了在大脑中大量表达之外,还在外周组织特别是肝脏组织中有相当一部分的GABA-T表达。另外,研究不同发育阶段对受体表达的影响结果显示,当异育银鲫体重发生变化时,组织中的AR2a、AR2b的表达也发生了改变。第二部分基于GABAA受体的异育银鲫受阿维菌素类药物影响研究阿维菌素(Avermectin,AVM)是水产养殖上广泛使用的寄生虫防治药物之一。为了研究基于GABAA受体的阿维菌素类药物对鱼类的影响,本文首先测定了AVM对异育银鲫急性毒性以及不同浓度下各组织中AVM残留情况。结果显示:AVM对体重为60.04±5.02g的异育银鲫24h、48h和96h半数致死浓度(LC50)分别为0.127、0.071和0.039mg/L,因此推算得到AVM安全浓度(SC)为0.0039mg/L。AVM组织残留结果显示,AVM按照24h、48h及96h半数致死浓度(0.127、0.071、0.039mg/L)及安全浓度(0.0039mg/L)泼洒用药后,均能从异育银鲫大脑组织中检测出有AVM残留,且大脑中AVM残留量与用药浓度呈正相关,其中24h LC50浓度下大脑中AVM含量最高为0.292±0.005μg/g。结果表明,在上述用药浓度下,AVM均能渗透血脑屏障进入异育银鲫大脑。AVM用药后对异育银鲫AR2亚基影响结果显示,AVM按照24h LC50、48hLC50、96h LC50及安全浓度(0.127、0.071、0.039、0.0039mg L-1)泼洒用药后,中枢神经系统中的端脑、中脑、小脑、延脑四种组织中AR2a和AR2b mRNA在不同用药浓度及不同时间点,均表现为极显著下调,且延脑是AR2a和AR2bmRNA表达下调最为明显的组织。而外周组织中,肝脏、肾脏组织中AR2a mRNA表达显著上调,而肌肉组织中AR2a mRNA显著下调;而AR2b除肾脏组织在24h(96h LC50)时间点上显著上调之外,肝脏、肾脏、肌肉三种组织AR2b mRNA表达均表现为极显著下调。且结果显示,肝脏、肾脏、肌肉三种外周组织中AR2a和AR2b mRNA表达的上、下调幅度与AVM用药浓度无关。上述结果表明AVM用药后,异育银鲫体内AR2mRNA表达量呈下降趋势。另外,结果显示AVM用药后对异育银鲫GAD、GABA-T基因mRNA表达也产生了影响。GAD方面,AVM根据上述浓度泼洒用药后,大脑组织中,端脑、中脑、小脑和延脑四种组织中的GAD65和GAD67mRNA表达均表现为极显著下调,且延脑是GAD65和GAD67mRNA下调最为明显的组织。而在外周组织中,除了24h(96h LC50)时间点上GAD65和GAD67mRNA表达显著上调之外,肝脏、肾脏、肌肉三种外周组织中的GAD65和GAD67mRNA在不同用药浓度及不同时间点上均表现为极显著下调,其中肌肉组织为GAD65和GAD67mRNA表达下调最为显著的外周组织。GABA-T方面,AVM在上述用药浓度条件下,端脑、中脑、小脑延脑四种大脑组织中的GABA-T mRNA表达均显著下调;外周组织中除了肾脏组织在24h(96h LC50)时GABA-T mRNA表达显著上调之外(1.32±0.07倍),其余均表现为极显著下调。AVM用药后对异育银鲫GAD、GABA-T基因mRNA表达影响的结果总体表明AVM用药后,异育银鲫体内GABA的合成及代谢均是减缓的。第三部分基于GABAA受体的异育银鲫受氟喹诺酮类药物影响研究同样,为了研究基于GABAA受体的异育银鲫受氟喹诺酮类药物的影响,本文首先测定了DIF(其中一种氟喹诺酮类药物)对异育银鲫急性毒性以及不同剂量条件下各组织中DIF组织残留情况。结果显示:DIF对体重为60.04±5.02g的异育银鲫在单次前肠投喂方式给药条件下96h半数致死剂量(LD50)为2840mg/kg,根据渔药毒性分级标准判断其为低毒物质。DIF组织残留方面,异育银鲫大脑组织在96h LD50第96h时及临床用药剂量上限(20mg/kg)的24个时间点上均能检测出DIF的存在,说明DIF渗透通过异育银鲫BBB而进入其大脑组织。另外,DIF采用临床用药剂量上限(20mg/kg)给药后,大脑、肝脏、肾脏及肌肉四种组织中以大脑组织中的药物消除过程最为平缓;且到试验第960h,大脑组织中DIF含量最高(0.392±0.007μg/g)。因此可以推测异育银鲫大脑组织可以作为DIF药物残留分析的靶组织。DIF用药后对异育银鲫AR2亚基影响方面,DIF在96h LD50及20mg/kg用药条件下,端脑、中脑、小脑、延脑组织中的AR2a mRNA的表达均极显著下调;对AR2b mRNA的表达除了延脑20mg/kg用药条件下表达下调之外,端脑、中脑、小脑中的表达均上调。其中端脑是鱼类高级运动中枢,由此可以推测DIF所引起的神经兴奋可能是通过对AR2b mRNA的表达的上调实现的。外周组织中,肝脏、肾脏和肌肉中AR2a和AR2b mRNA表达均极显著上调,其中以对肌肉组织中的表达影响最为明显。上述结果表明DIF用药后,异育银鲫体内AR2mRNA表达量总体呈增加趋势。对异育银鲫GAD基因影响方面,脑组织在DIF(96h LD50)用药条件下,端脑、中脑、小脑、延脑组织中GAD65和GAD67mRNA的表达显著上调或者极显著上调;而20mg/kg用药下,DIF对GAD65和GAD67mRNA的表达均下调。由此可以推论:在96h LD50用药条件下,大脑中的GABA的合成量是增加的,而在20mg/kg用药下各个时间点GABA的合成减少的。DIF对异育银鲫GABA-T基因影响方面,在96hLD50用药条件下,端脑、中脑、小脑、延脑、肝脏、肾脏和肌肉组织中GABA-T mRNA的表达均极显著上调。结果表明在96h LD50DIF用药条件下,上述各组织中GABA的代谢是极显著加强的。综上,研究发现AR2(a、b亚型)、GAD及GABA-T在异育银鲫中枢神经系统的端脑、中脑、小脑、延脑和外周神经组织的肝脏、肾脏、心脏、肠道、鳔、鳃、肌肉及鳍条等12部位均有分布,且上述基因的表达均主要集中在中枢神经系统中。基于GABAA受体的鱼类受药物影响结果表明,阿维菌素及双氟沙星绝大多数情况下能对受体的下调表达影响。同样AVM、DIF用药后对异育银鲫体内GAD及GABA-T也能产生影响,但二者所产生的影响难以对机体内GABA含量变化加以判断。
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