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目的:苯并芘(Benzo(a)Pyrene,BaP)是一种典型的多环芳烃化合物。目前,大多数对多环芳烃不良反应的研究都围绕着其作为致癌物的性质进行,而对于其作为发育性神经毒性物质,可能导致神经行为障碍的研究较少。苯并芘作为一种脂溶性物质,能够穿过大脑屏障。胎儿或新生儿接触苯并芘后,会导致认知能力改变,焦虑相关行为,以及海马区功能和脑活动的神经化学指标异常。脑部疾病(神经变性)和损伤中的神经元细胞死亡与线粒体稳态的多种变化有关。神经细胞能量供应依赖于线粒体,因而线粒体损伤会加重神经毒性。白藜芦醇(3,5,4-三羟基-反式-二苯乙烯,Resveratrol,RSV)是优良的多酚类植物毒素,存在于葡萄,蔓越莓和花生中,同时也是一种对人类和动物极好的神经保护剂。在各种神经变性相关研究的动物模型中,表明白藜芦醇可以抑制神经细胞凋亡并改善学习和记忆功能,这要归功于其具有抗氧化剂和活性氧清除的能力。但是,白藜芦醇对线粒体功能的调节及其信号通路,还尚未有过多研究。本研究采用胚胎期至青春期受到苯并芘持续暴露的Wistar大鼠,以模拟人体从胚胎期至青春期持续暴露苯并芘造成的神经损害;同时,通过灌胃途径给予大鼠白藜芦醇,以评价白藜芦醇对苯并芘所致大鼠神经损伤的保护作用。这将为揭示白藜芦醇对苯并芘介导的线粒体功能障碍的保护性作用提供新的证据。研究方法:Wistar大鼠购自辽宁长生生物科技公司。动物的饲养温度维持在24±1℃。动物在适应环境一周后,将每4只雌性大鼠与2只雄性大鼠匹配在一起,随机分为7个组别:对照组(玉米油),低BaP染毒组(1 mg/kg BaP),中BaP染毒组(2 mg/kg BaP),高BaP染毒组(4 mg/kg BaP),白藜芦醇对照组(30 mg/kg RSV),低RSV预处理组(15 mg/kg RSV+4 mg/kg BaP),高RSV预处理组(30 mg/kg RSV+4 mg/kg BaP)。发现阴栓的那一天被视为大鼠孕期第0(GD0)天,从GD0到仔鼠出生后21天(PND21)给予孕鼠苯并芘及白藜芦醇灌胃(溶解在玉米油中)。苯并芘和白藜芦醇的灌胃间隔为4小时。在仔鼠出生后21天,将每组仔鼠数量缩减为10只(雌雄各半),在仔鼠出生后21天到仔鼠出生后49天给予仔鼠如上所述的相同处理。在经过从GD0到PND49,即从胚胎期至青春期的连续染毒后,进行相关指标检测。通过旷场,水迷宫和跳台实验检测大鼠神经行为;通过尼氏染色和流式细胞术检测凋亡观察脑部海马体细胞损伤;采用透射电子显微镜,流式细胞术检测膜电位和活性氧以及ATP检测实验观察线粒体损伤;采用Real-time PCR实验检测线粒体DNA拷贝数;通过Western blot实验检测Beclin1,p62,LC3,Parkin,PINK1,PGC-1α,NRF1,TFAM,pAMPK,p-PGC-1α蛋白水平,观察线粒体自噬和线粒体生成以及AMPK的磷酸化;通过免疫共沉淀实验以及免疫荧光实验检测LC3和Tom20蛋白的相互作用。结果:胚胎期至青春期的苯并芘持续暴露会诱导大鼠神经毒性。旷场实验表明,高BaP染毒组大鼠的总距离,中心区时间和频数都显著低于对照组;水迷宫实验表明,高BaP染毒组大鼠潜伏期显著高于对照组,而穿环次数低于对照组,这些实验表明大鼠胚胎期至青春期持续暴露苯并芘的模型建立成功。尼氏染色实验发现高BaP染毒组的海马体CA1区域神经细胞存活率明显低于对照组,而高RSV预处理组的神经细胞存活率则高于高BaP染毒组。流式细胞术测凋亡实验表明高BaP染毒组的细胞凋亡率高于对照组。透射电子显微镜发现高BaP染毒组的线粒体形态变的肿胀,空泡,而对照组的线粒体形态完好,高RSV预处理组的线粒体肿胀程度减轻。用JC-1试剂盒评估线粒体膜电位,高BaP染毒组低于对照组,高RSV预处理组的膜电位高于高BaP染毒组;而在ATP检测实验中,高BaP染毒组的ATP浓度显著低于对照组。Westernblot实验发现Beclin1,p62,LC3Ⅱ/LC3Ⅰ,Parkin,PINK1的蛋白表达水平有差异,表现为1mg/kg BaP组显著高于对照组,而2和4mg/kg BaP组则显著低于1mg/kg BaP组,高RSV预处理组则高于对照组。高BaP染毒组的线粒体DNA拷贝数明显低于对照组,而30mg/kg RSV预处理组则显著高于4 mg/kg BaP组。高BaP染毒组的PGC-1α,NRF1,TFAM,p-AMPK,p-PGC-1α蛋白表达水平则显著低于对照组,30 mg/kg RSV预处理组则高于4 mg/kg BaP组。免疫共沉淀实验和免疫荧光实验表明LC3和Tom20的相互作用,4 mg/kg BaP组则低于1mg/kg BaP组,而30 mg/kg RSV预处理组则高于4 mg/kg BaP组。这些结果表明BaP对线粒体造成了损伤,使线粒体功能紊乱,而RSV能缓解线粒体功能紊乱。结论:胚胎期至青春期持续暴露苯并芘可以造成大鼠学习和记忆缺陷,神经细胞和线粒体损伤,白藜芦醇可以通过激活AMPK/PGC-1α信号通路对苯并芘诱导的线粒体生成和自噬活化障碍具有保护性作用。