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目的:
铝广泛存在于自然界中,是地壳中第三大元素,也是含量最丰富的金属元素。随着铝工业的发展,人们接触铝的机会逐渐增多。氯化铝广泛应有于饮用水的纯化处理;工业活动的加剧以及酸雨的形成,对人类饮食造成污染,通过饮食摄入铝成为人类最主要暴露因素,进而引发出多种疾病,危害人类健康。很多疾病的的病理改变提示与高浓度的铝暴露有联系,目前已知铝与阿尔茨海默病(AlzheimersdiseaSe,AD)、透析综合症(dialySisencephalopathy)、关岛症(Guam)、帕金森痴呆(ParkinsonsdiseaSe,PD)、癫痫、学习及记忆的进行性衰退、判断力和语言及运动功能减退、肌阵挛、抑制症及精神病,小细胞低色素性贫血,骨软化征等的形成有关。
目前广泛认为记忆的形成依赖于神经元之间突触效能的改变。海马区突触的可塑性被认为是学习记忆形成的重要的细胞基础,其中涉及LTP的诱导和表达。细胞外的Al3+可经钙通道进入细胞,导致[Ca2+]I降低,破坏细胞内外钙稳态的平衡,从而影响LTP的发生和维持,造成学习、记忆的障碍。
很多学者均证实,Ras/ERK信号通路与脑内LTP的形成以及学习记忆功能密切相关。海马Ras/ERK信号通路的缺损导致学习功能的降低。cAMP反应元件结合蛋白(cAMP-responsiveelement-bindingprotein,CREB)的磷酸化与Ca2+内流密切相关,当启动L-型电压依赖的Ca2+通道开放时,使大量外Ca2+内流,细胞内Ca2+升高,继而活化CaMK或ERK依赖的途径(Ras/ERK)。
铝对Ras/ERK通路的影响,目前尚未报道。Ras/ERK在学习记忆中是一条重要的信号转导通路。为此,我们探讨铝暴露造成Ras/ERK通路学习记忆损伤的研究。
方法:
1、动物模型
Wistar大鼠来自中国医科大学动物部,遵照美国国家卫生研究院的维护和使用的实验动物批准的指导方针。选择断乳后30g体重Witar大鼠,随机分4组,每组20只。对照组用蒸馏水喂养,铝暴露组分别用含有0.2%、0.4%、0.6%氯化铝的蒸馏水喂养。鼠饲养3个月。平均每天每个铝暴露组AlCl3溶液摄入量分别为25±2ml,20±2ml及15±2ml;对照组,每天50±2ml蒸馏水。在铝饮食大鼠仍然保持健康,他们的平均体重为90±6%。该实验室的温度保持在18-23℃,相对湿度在45-55%。三个月后,大鼠用于分析。
2、实验方法
电子天平称量大鼠体重,石墨炉原子吸收光谱法测定脑组织和血液中铝含量,电生理仪器细胞外微电极测定LTP,Westernblot检测海马Ras、Rafl、ERK2、CREB蛋白表达,RealTime-PCR检测海马Ras、Rafl、ERK2、CREBmRNA表达。
结果:
1、铝暴露未引起引起大鼠体重改变,铝暴露导致血铝,脑铝含量增加(p<0.05);
2、高频刺激后引起LTP降低(p<0.05);
3、Ras蛋白和mRNA表达水平增加(p<0.05);
4、Rafl蛋白和mRNA表达水平降低(p<0.05);
5、ERK2蛋白和mRNA表达水平降低(p<0.05);
6、CREB蛋白和mRNA表达水平也降低(p<0.05)。
结论:
慢性铝暴露引起大鼠海马突触可塑性LTP降低,细胞内Ras/ERK信号转导通路中的Ras活性增高,Rafl、ERK2、CREB活性降低.造成学习记忆功能损害。