孕期双酚A暴露对子代大鼠海马组织中谷氨酸代谢影响的机制研究

来源 :沈阳医学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liboliang1985
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目的双酚A(Bisphenol A,BPA)是塑料树脂类产品生产中的重要物质,也是世界上产量最高的工业化学品之一,但是其对生物体的危害作用不能忽视。现有研究表明,BPA能够穿过血脑屏障对发育中的大脑会产生神经毒性作用,进而对其的行为、认知产生影响。谷氨酸(Glutamate,Glu)是突触间隙中发挥重要作用的神经递质,其含量的稳定对神经冲动传导至关重要,一些研究已证实,机体暴露于BPA能改变海马组织中Glu含量并伴随行为、认知改变,然而对于影响Glu含量的原因如何,以及影响Glu代谢的关键位点如何,尚未见相关研究报道,机制仍不清楚,亟待进行深入研究。因此,本研究通过建立孕期不同剂量BPA暴露的动物模型,从Glu转运、合成与代谢的各个角度出发,通过检测:谷氨酸/天冬氨酸转运体(Glutamate/Aspartate transporter,GLAST)、谷氨酸转运体(Glutamate transporter-1,GLT-1)、谷氨酰胺合成酶(Glutamine Synthetase,GS)、谷氨酸脱氢酶(Glutamate dehydrogenase,GDH)和谷氨酰胺酶(Glutaminase,GLS)各Glu转运体及代谢酶的表达,深入研究孕期BPA暴露所致Glu代谢异常的关键环节与相关机制,分析其与BPA所致学习和记忆功能损伤的关系,研究结果可为揭示BPA所致学习记忆损伤机制提供新思路,为BPA所致儿童行为异常和智力发育障碍的防治提供新依据。方法1、随机选取健康10周龄SPF级SD大鼠共90只,雌鼠60只,雄鼠30只。适应性饲养一周后,按照雌雄2:1比例合笼,第二天清晨对雌鼠进行阴道涂片检查,以检查到精子为确定妊娠标准,记为妊娠期(Gestational day,GD)第0天。将孕鼠随机分为五组,从GD 5至GD 19进行灌胃染毒,染毒剂量依次为0、0.05、0.5、5和50 mg/kg/day,灌胃容积为5 ml/kg,于GD 20每组处死6只孕鼠,取GD 20胎鼠海马组织,以备后用,剩余6只孕鼠饲养至自然分娩,仔鼠于出生后第21天(Postnatal day 21,PND 21)断乳,至PND 56实验结束,分别于PND 21和56取仔鼠海马组织,以备后续实验。2、PND 56仔鼠进行水迷宫试验,测定其空间学习与记忆能力。3、通过Real-time PCR和Western blot分别检测三个阶段仔鼠海马组织中GLAST、GLT-1、GS、GDH及GLS的基因与蛋白表达情况。结果1、在GD 20阶段时,5和50 mg/kg/day BPA染毒组仔鼠体重低于对照组和其他剂量组(P<0.05)。2、水迷宫实验结果显示:在定位航行实验中,自训练第3天起,50 mg/kg/day BPA组仔鼠的逃避潜伏期明显长于对照组和其他剂量组(P<0.05);在训练第4天,5和50 mg/kg/day BPA组仔鼠的逃避潜伏期明显长于对照组和0.05 mg/kg/day BPA组,其中50 mg/kg/day BPA组仔鼠的逃避潜伏期也明显长于0.5和5 mg/kg/day BPA组仔鼠(P<0.05);训练第5天,0.5、5和50 mg/kg/day BPA组仔鼠的逃避潜伏期明显长于对照组仔鼠,并且5和50 mg/kg/day BPA组仔鼠的逃避潜伏期明显长于0.05和5mg/kg/day BPA组(P<0.05)。在空间探索试验中,5和50 mg/kg/day BPA组仔鼠的目的象限停留时间明显少于对照组和0.05 mg/kg/day BPA组,且50 mg/kg/day BPA组仔鼠的目的象限停留时间明显少于0.5 mg/kg/day BPA组,差异具有统计学意义(P<0.05)。5和50 mg/kg/day BPA组仔鼠进入原平台区域次数明显少于对照组,同时50 mg/kg/day BPA组也少于0.05和0.5 mg/kg/day BPA组(P<0.05)。原平台区域滞留时间的比较可见,5和50 mg/kg/day BPA组仔鼠的原平台区域滞留时间明显少于对照组和0.05 mg/kg/day BPA组,其中50 mg/kg/day BPA组仔鼠的原平台区域滞留时间也明显少于0.5 mg/kg/day BPA组(P<0.05)。3、GLAST表达结果显示:各BPA剂量组的不同时期仔鼠海马中的GLAST基因水平与对照组相比较,均无统计学差异(P>0.05);各发育阶段的0.5、5、50mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GLAST蛋白相对表达量均高于对照组和0.05mg/kg/day BPA组(PND 56的0.5和5 mg/kg/day BPA组与0.05 mg/kg/day BPA组相比较除外)(P<0.05),其中各时期的50 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中的GLAST蛋白含量也高于0.5和5 mg/kg/day BPA组(P<0.05);且PND 56的0.05 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GLAST蛋白含量高于对照组(P<0.05)。4、GLT-1的结果可见,PND 21、PND 56各BPA组仔鼠海马中GLT-1基因相对表达量均高于对照组(P<0.05),其中PND 21的0.5、5、50 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GLT-1基因相对表达量高于0.05 mg/kg/day BPA组(P<0.05)。GD 20阶段中50 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GLT-1蛋白相对表达量高于同时期对照组及其他BPA剂量组(P<0.05)。而PND 21和PND 56各BPA组仔鼠海马中GLT-1蛋白相对表达量均高于对照组(P<0.05)。5、GS表达结果显示:GD 20阶段中50 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GS基因相对表达量低于同时期对照组和0.05 mg/kg/day BPA组;PND 21阶段中,50mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GS基因相对表达量低于对照组和其他BPA剂量组(P<0.05);PND 56阶段中各BPA剂量组仔鼠海马中GS基因相对表达量均低于对照组(P<0.05);GD 20阶段中各BPA剂量组仔鼠海马中GS蛋白相对表达量低于同时期对照组,其中50 mg/kg/day组仔鼠海马中GS蛋白相对表达量低于其他各BPA组;PND 21和PND 56阶段中各BPA剂量组仔鼠海马中GS蛋白相对表达量低于同时期对照组,其中5和50 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GS蛋白相对表达量也低于0.05和0.5 mg/kg/day BPA组(P<0.05)。6、GDH表达结果可见,PND 21和PND 56阶段中各BPA剂量组仔鼠海马中GDH基因相对表达量均低于对照组(P<0.05),其中PND 21阶段的50 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GDH基因相对表达量均低于其他各BPA组(P<0.05);PND 21阶段中50 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GDH蛋白相对表达量均低于对照组和其他剂量组(P<0.05);PND 56阶段中各BPA剂量组仔鼠海马中GDH蛋白相对表达量均低于对照组(P<0.05)。7、GLS表达结果显示:各阶段中BPA各剂量组仔鼠海马中GLS基因相对表达量均于对照组(P<0.05);GD 20阶段中50 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GLS蛋白相对表达量低于对照组、0.05和0.5 mg/kg/day BPA组(P<0.05);PND 21阶段中50 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GLS蛋白相对表达量低于对照组和其他剂量组(均P<0.05);PND 56阶段中0.5、5、50 mg/kg/day BPA组仔鼠海马中GLS蛋白相对表达量均低于对照组和0.05 mg/kg/day BPA组(P<0.05)。结论1、母体孕期BPA暴露会引起子代大鼠的学习和记忆能力损伤。2、母体孕期BPA暴露会不同程度促进Glu转运体GLAST蛋白表达及GLT-1的基因蛋白表达。3、母体孕期BPA暴露可不同程度抑制Glu代谢酶GS、GDH及GLS的基因蛋白表达。4、上述Glu转运体及代谢酶表达的改变很可能是母体孕期BPA暴露所致子代大鼠学习记忆损伤中的重要环节与分子机制之一。
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