父代氰戊菊酯暴露增加子代小鼠焦虑和抑郁样行为风险及其表观遗传机制初探

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目的焦虑和抑郁问题越来越多的影响着人们的日常生活,基于本课组前期已经建立完成的父代氰戊菊酯(Fenvalerate,Fen)暴露小鼠模型的基础上,探讨雄鼠父代Fen暴露对子代小鼠焦虑和抑郁样神经行为的毒性作用,及其可能产生作用的机制。方法课题组前期已经建立的父代小鼠Fen暴露会对子代小鼠的学习记忆和认知方面产生影响的代际模型,因此本研究延续前期建立的代际模型所采用的剂量,将暴露于20 mg/kg的Fen作为染毒的高剂量组,将暴露于2 mg/kg的Fen作为染毒的低剂量组。根据课题设计,课题需要45只ICR雄性小鼠和45只雌性小鼠,购买的小鼠同性别间体重应相似,小鼠周龄在6周龄到7周龄之间,实验小鼠在正式实验之前需要在标准化鼠房适应环境一周左右再开始正式实验。课题实验开始之前将实验的45只雄性小鼠按体重相近的原则分成3个组别(对照组,低、高剂量组),每组15只雄性小鼠,每天早晨固定时间通过口-胃的途径给与Fen或玉米油混合溶液,实验时间为连续的35天。给药结束之后,将一只雄鼠和一只雌鼠进行交配,隔天6:00左右,观察雌鼠是否有雄鼠的精子残留物,如果有,则该雌鼠被认定为怀孕的第0天(Gestational day 0,GD 0)。怀孕的雌鼠在GD18或GD 19天时可分娩出F1代小鼠,每只雌鼠可留有6只F1代小鼠,雄雌各半。在每只F1小鼠出生的第21天(Postnatal Day,PND 21),可单独放入鼠笼,直至F1代小鼠PND 60左右进行下一阶段的实验。成年的F1代小鼠则分为2个部分,一部分F1代小鼠进行焦虑和抑郁样行为学实验,焦虑样行为学实验为旷场实验和高架十字迷宫实验,抑郁样行为学实验为强迫游泳实验、悬尾实验和糖水偏好实验。另一部分的F1代小鼠处死进行HE染色实验和RT-PCR实验。对取出来的F1代小鼠的大脑组织进行HE染色,观察父代Fen暴露对F1代小鼠大脑皮层神经元细胞结构以及形态学的影响。RT-PCR(Real time-polymerase chain reaction)实验检测大脑前额叶皮质中Dnmts、Tet 2和BDNF m RNA的表达水平。结果三个组别在雄鼠给药35天期间体质量和进食量间的差异均没有统计学意义,在F0代怀孕期间的各剂量组别雌鼠的体质量和进食量之间也没有统计学差异。在F1代小鼠的焦虑和抑郁样行为学实验中,旷场试验中,F1代雌性小鼠各剂量组与对照组相比较,小鼠站立次数增加(P<0.05);F1代雄性小鼠各剂量组与对照组相比,各指标均没有差异(P>0.05)。在高架十字迷宫实验中,F1代雌性小鼠(P<0.05),Fen各剂量组与对照组比较,在开放臂的时间降低,在闭合臂的时间增加(P<0.05),但各剂量组组间没有统计学差异(P>0.05);在所有的F1雄性小鼠剂量组别,与对照组相比,剂量组F1代小鼠在开放臂和闭合臂累积时间来说,没有统计学差异(P>0.05)。在悬尾实验中,Fen剂量组与对照组比较,不动状态时间增加(P<0.05);F1代雄性小鼠各剂量组与对照组相比,各指标均没有差异(P>0.05)。在强迫游泳实验中,Fen剂量组与对照组比较,不动状态时间增加(P<0.05);F1代雄性小鼠各剂量组与对照组相比,各指标均没有差异(P>0.05)。病理学结果显示,F1代雄鼠各组别间未见差异,F1代雌鼠的对照组与剂量组相比,大脑皮层神经元细胞的结构及形态有所差异。RT-PCR结果显示,F1代雄鼠前额叶Dnmt 1、Dnmt 3a、Tet 2和BDNF m RNA的表达水平未见明显差异,F1代雌鼠前额叶皮质Dnmt 1和BDNF m RNA的表达水平显著改变。结论父代Fen暴露可以引起F1代小鼠性别差异性焦虑和抑郁样行为,增加F1代雌鼠出现焦虑和抑郁样神经行为的风险。父代Fen暴露所致F1代雌鼠的焦虑和抑郁样行为增加可能是由大脑前额叶皮质DNA甲基化所介导的。
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