出生前后PM2.5暴露对大鼠学习记忆能力的影响及其机制研究

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zjgzhufu
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目的:通过构建妊娠期和哺乳期大气PM2.5暴露的动物模型,观察大鼠出生后60天(PND60)学习记忆能力的变化,研究出生前后PM2.5暴露对大鼠学习记忆能力的影响,并探讨其可能的作用机制。
  方法:
  1.动物模型建立
  (1)PM2.5暴露
  将孕鼠随机分为三组,包括出生前暴露组(GD0.5-GD16.5吸入暴露浓缩PM2.5)、暴露组(GD0.5-GD16.5和PND1-PND21两个阶段吸入暴露浓缩PM2.5)、对照组(始终在放有空气清洁器的动物室内饲养)。暴露时间为每天6小时。
  (2)PM2.5粒径分布及其浓度监测
  空气动力学粒径谱仪测定大气在线富集系统暴露腔中颗粒物粒径大小的分布;气溶胶颗粒物检测仪实时监测大气PM2.5浓度变化。
  2.PM2.5暴露对大鼠学习记忆能力的影响
  Morris水迷宫检测大鼠学习记忆能力。
  3.PM2.5暴露对海马形态的影响
  HE染色观察海马组织的病理形态;Nissl染色观察海马神经元的形态并计数完整神经元数目;免疫组化法检测小胶质细胞标记物Iba-1的表达。
  4.PM2.5暴露对海马组织氧化应激的影响
  流式细胞仪检测海马组织活性氧水平,生物试剂盒检测丙二醛含量及谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶的活性。
  5.PM2.5暴露对AKT/GSK-3β/CREB信号通路的影响
  Westernblot检测海马AKT、p-AKT、GSK-3β、p-GSK-3β、CREB、p-CREB蛋白表达的变化。
  结果:
  1.颗粒物粒径分布及暴露PM2.5的浓度变化
  暴露腔中PM2.5(粒径<2.50μm)占总质量浓度的92.17%,占总粒子数的99.80%。整个暴露期间,外界大气PM2.5的平均浓度为72.55±37.97μg/m3,浓缩大气为535.24±392.95μg/m3,洁净大气6.85±3.09μg/m3。
  2.PM2.5暴露对大鼠学习记忆能力的影响
  暴露组大鼠训练前三天逃避潜伏期略高于对照组,但无统计学差异(P>0.05);出生前暴露组与对照组比较无统计学差异(P>0.05)。出生前暴露组目标象限活动时间、穿越平台次数,与对照组相比,无统计学差异(P>0.05);暴露组则显著低于对照组和出生前暴露组(P<0.05)。
  3.PM2.5暴露对海马形态的影响
  (1)HE染色
  暴露组海马区神经元数目明显减少,细胞层数变少,细胞体积缩小,核深染,出现核固缩的表现。
  (2)Nissl染色
  暴露组大鼠完整神经元减少,可见大量轮廓不规则、核仁深染、核膜消失的不完整神经元。
  (3)PM2.5对小胶质细胞标记物Iba-1的表达影响
  Iba-1阳性细胞平均光密度出生前暴露组和对照组相比,无统计学差异(P>0.05);暴露组显著高于对照组和出生前暴露组(P<0.05)。
  4.PM2.5暴露对海马组织氧化应激的影响
  出生前暴露组和对照组相比ROS水平、MDA含量无统计学差异(P>0.05);暴露组则显著高于对照组和出生前暴露组(P<0.05)。出生前暴露组、暴露组GSH-Px活性、SOD活性均显著均低于对照组(P<0.05)。
  5.PM2.5暴露对AKT/GSK-3β/CREB信号通路的影响
  出生前暴露组p-AKT/AKT、p-GSK-3β/GSK-3β、p-CREB/CREB水平,和对照组相比无统计学差异(P>0.05);暴露组则显著低于对照组和出生前暴露组(P<0.05)。
  结论:
  1.出生前后PM2.5暴露会导致大鼠成年期学习记忆能力出现一定的下降。
  2.未观察到出生前PM2.5暴露对大鼠学习记忆能力的影响。
  3.出生前后PM2.5暴露导致大鼠学习记忆能力的下降,可能与PM2.5引起海马组织病理损害、诱导氧化损伤及AKT/GSK-3β/CREB信号通路变化有关。
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