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背景:孕期尼古丁暴露(Prenatal nicotine exposure,PNE)导致子代出现行为异常,其发生机制目前尚无定论。位于大脑边缘系统的海马在学习、记忆及情绪调控中起到重要作用。目前对PNE子代海马不同发育时期不同神经细胞的影响未见系统报道。目的:探究PNE所致行为异常与子代海马不同时期的不同神经细胞变化之间的联系,以期证实PNE对子代海马发育的敏感时间窗及敏感细胞群,为探索其内在机制,解释PNE对子代行为学改变提供一定的理论依据。方法:60只C57BL/6小鼠(50只雌鼠10只雄鼠),适应性喂养1周后,随机按雌雄比2:1合笼,查到阴栓当天计做妊娠期(Gestation,G)0天。G9天8:30和20:30分别皮下注射1.5 mg/kg尼古丁各一次,对照组给予等体积生理盐水,直至自然分娩。于出生后(Postnatal,P)1、7、14、21、90天取子代小鼠脑组织,进行HE染色、免疫组化以及高尔基染色实验,P90天前进行行为学检测。实验动物在室温、自然光环境下给予充足的食物及水,自然昼夜循环。结果:(1)与对照组相比,尼古丁组母鼠体重增长率和小鼠体重及基本体征情况无明显改变。(2)行为学实验中,与对照组相比,尼古丁组小鼠逃逸时间增加(p<0.05,p<0.01),原平台所在象限探索时间减少(p<0.01),穿越原对侧平台次数减少(p<0.05),新物体识别系数下降(p<0.05),强迫游泳不动潜伏期缩短、不动时间增加(p<0.05,p<0.01),悬尾不动时间增加(p<0.05),活动距离及直立次数增加(p<0.05,p<0.01),理毛次数减少(p<0.01),蔗糖偏好系数下降(p<0.05)。(3)海马组织HE染色显示,尼古丁组小鼠海马各亚区细胞大小、形态、排列层次正常,发育过程连续,未见明显病理性改变。(4)高尔基染色显示,与P7天相比,对照组和尼古丁组小鼠海马DG、CA1和CA3区神经元树突的复杂度随时间的增加而增加,树突发育的高峰期在P14-21天;与对照组相比,尼古丁组小鼠DG区神经元树突交点数、树突总长度在P21天下降(p<0.05,p<0.01),神经元基底部二级树突树突棘密度在P7、P14、P21天下降(p<0.05,p<0.01);CA1区神经元树突交点数、树突总长度在P14、P21下降(p<0.05,p<0.01),神经元基底部二级树突树突棘密度P14、P21、P90天下降(p<0.05,p<0.01),顶部二级树突树突棘密度P21、P90天下降(p<0.05,p<0.01);CA3区神经元树突交点数在P21天下降(p<0.05),神经元树突总长度在P14、P21天下降(p<0.01),神经元基底部二级树突树突棘密度在P7、P14、P21天下降(p<0.05,p<0.01)。(5)与P1天相比,对照组和尼古丁组小鼠海马中DG、CA1和CA3区中增殖细胞标志蛋白Ki67随时间的增加而降低(p<0.01);与对照组相比,尼古丁组小鼠海马DG区Ki67阳性细胞数量在P1、P7天增加(p<0.01),P14、P21、P90 天减少(p<0.05,p<0.01);CA1 区 Ki67 阳性细胞数量在 P1、P7 天增加(p<0.05,p<0.01),在 P14 天减少(p<0.05);CA3 区 Ki67 阳性细胞数量在P7天增加(p<0.01),P14天减少(p<0.01)。(6)与P1天相比,对照组小鼠海马中DG、CA1和CA3区神经元前体细胞标志蛋白DCX随时间的增加先增加后降低(p<0.05,p<0.01),增殖高峰期在P7天;与对照组相比,尼古丁组小鼠海马DG区DCX平均光密度值在P1天增加(p<0.01),P7、P14、P21天减少(p<0.01),P90天DG区DCX 阳性细胞数量减少(p<0.01);CA1和CA3区DCX平均光密度值在P1天增加(p<0.05,p<0.01),P14天减少(p<0.05,p<0.01)。(7)与P1天相比,对照组小鼠海马神经元标志蛋白NeuN随时间的增加在DG区增加(p<0.05,p<0.01)、CA1区增加后降低再增加(p<0.01)、CA3区下降(p<0.01)。与对照组相比,尼古丁组小鼠海马DG区NeuN阳性细胞数量在P1、P7天增加(p<0.05,p<0.01),P14、P21天减少(p<0.05,p<0.01);CA1和CA3区NeuN 阳性细胞数量在P1、P7天增加(p<0.01),P14天减少(p<0.05,p<0.01)。(8)与P1天相比,对照组和尼古丁组小鼠海马中间神经元标志蛋白CB随时间的增加在DG区增加(p<0.05,p<0.01)、CA1和CA3区降低(p<0.05,p<0.01)。与对照组相比,尼古丁组小鼠海马DG区CB阳性细胞数量在P7天增加(p<0.01),P14、P21、P90天减少(p<0.05,p<0.01);CA1区CB 阳性细胞数量在P1、P7天增加(p<0.01),P21、P90天减少(p<0.01);CA3区CB阳性细胞数量在P1、P7天增加(p<0.01),P14天减少(p<0.01)。(9)与P1天相比,对照组和尼古丁组小鼠海马星形胶质细胞标志蛋白GFAP随时间的增加在DG、CA1、CA3区降低(p<0.05,p<0.01)。与对照组相比,尼古丁组小鼠海马DG区GFAP阳性细胞数量在P1、P7天增加(p<0.05,p<0.01);CA1、CA3区GFAP阳性细胞数量在P7天增加(p<0.01)。(10)与P1天相比,对照组和尼古丁组小鼠海马小胶质细胞标志蛋白IBa1随时间的增加在DG和CA3区先降低后增加(p<0.05,p<0.01)、CA1区增加(p<0.01)。与对照组相比,尼古丁组小鼠海马DG区IBa1阳性细胞数量在P1天增加(p<0.01),P7天减少(p<0.01);CA1区IBa1阳性细胞数量在P1天增加(p<0.05),P14、P21天减少(p<0.05,p<0.01);CA3区IBa1 阳性细胞数量在P14天减少(p<0.01)。结论:(1)PNE损害成年期子鼠的学习记忆能力,诱导焦虑、抑郁行为。(2)PNE持续性抑制子鼠海马神经树突发育,其敏感时间为P14-21天,并存在区域差异,CA1区神经元树突棘密度降低持续至成年,DG及CA3区域神经元树突棘密度在P7-21降低,成年恢复正常。(3)PNE促进出生后早期(P1-P7)小鼠海马神经细胞增殖,诱导神经发生,随后可逆性减少CA1区小胶质细胞数量,持续性损害DG区神经发生能力,减少CA1区中间神经元数量。(4)PNE可能通过干涉发育期海马神经可塑性,抑制成年期子鼠DG区神经发生,损害海马学习记忆以及情绪调控功能,进而导致成年期子鼠的行为情绪异常。(5)PNE子鼠海马区敏感细胞种群是神经元前体细胞、中间神经元以及小胶质细胞,P7-21天是细胞种群结构、神经元形态变化的敏感时期,能够作为后续信号通路、相应分子机制研究以及治疗药物研发的重要对象以及关键时期。