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多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)是最常见的一类溴化物阻燃剂,在环境中持续存在难以降解,并且可在食物链中不断聚集,现已成为一种普遍存在的环境污染物。十溴联苯醚(decabrominated diphenyl ether, BDE-209)是PBDEs同源物中最常见的一种,对人类的健康可造成诸多不利的影响。BDE-209可导致神经系统毒性,但其作用机制还未被阐明。胰岛素样生长因子-1 (insulin-like growth factor-1, IGF-1)是作用于神经元的多功能多肽神经生长因子,在神经元存活、轴突生长、神经元分化和维持突触连接中发挥重要作用。本研究利用体外培养的背根神经节(dorsal root ganglion, DRG)神经元研究了BDE-209对周围感觉神经元的毒性作用机制以及IGF-1对于BDE-209所致神经毒性的作用及机制。第一部分十溴联苯醚对背根神经节神经元的毒性作用DRG是周围感觉神经元胞体聚集之处,神经肽免疫反应神经元和神经丝免疫反应神经元是DRG神经元的两种主要的表型,降钙素基因相关肽(calcitonin gene-related peptide, CGRP)和神经丝-200 (neurofilament-200, NF-200)分别是这两种主要表型神经元表达的标志物。生长相关蛋白-43(growth-associated protein 43, GAP-43)可在所有DRG神经元亚群表达,可作为神经再生的标记物。为检测BDE-209对DRG神经元的神经毒性作用,将分散培养48 h的大鼠DRG神经元随机分为5组：(1) BDE-209 (10 μmol/L); (2)BDE-209 (20 μmol/L); (3) BDE-209 (40 μmol/L);(4)二甲基亚砜(dimethyl sulfoxide, DMSO)溶剂对照组；(5)正常对照组：DRG神经元正常培养,不施加任何干预因素。DRG神经元在以上分组处理后继续培养48 h,然后进行相应指标的测定。用微管相关蛋白-2(microtubule-associated protein 2, MAP2)进行免疫荧光标记后测量单个神经元突起的长度,用水溶性四唑盐-1(water soluble tetrazolium salt-1, WST-1)试剂盒进行DRG神经元细胞活力检测,用Hoechst 33342染色的方法检测神经元的凋亡情况,用GSH检测试剂盒检测GSH的表达水平,用活性氧试剂盒检测细胞内活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)的变化,分别用real-time PCR分析技术和Western blot分析技术检测不同浓度的BDE-209对DRG神经元GAP-43、CGRP和NF-200的mRNA和蛋白水平的影响,分别用GAP-43、CGRP和NF-200和MAP-2进行免疫荧光双标记,检测GAP-43、CGRP和NF-200在原位的表达。结果显示,BDE-209可使DRG神经元突起的长度变短,神经元活力减低、凋亡率升高,GSH水平降低、ROS水平增高,神经元再生标志物GAP-43的mRNA、蛋白及原位的表达降低,CGRP和NF-200蛋白及其mRNA的水平下降,神经肽免疫反应和神经丝免疫反应神经元表型比例降低,并且BDE-209的作用随着其浓度的增高而增强。以上结果表明,BDE-209可影响DRG神经元的生长,并且对不同亚型的DRG神经元都可产生毒性作用。第二部分IGF-1缓解+溴联苯醚所致的背根神经节神经元毒性的作用IGF-1作为对神经元有重要作用的多肽类神经生长因子,可结合到在神经元表达的IGF-1受体(IGF-1R),并激活其下游的细胞外信号调节蛋白激酶1/2(extracellular signal-regulated protein kinasel/2, ERK1/2)和磷脂酰肌醇(-3)激酶(phosphatidylinositol 3-kinase, P13K)/丝氨酸-苏氨酸激酶(serine-threonine kinase, Akt)细胞信号转导通路。为探讨IGF-1对BDE-209所致的DRG神经元神经毒性的作用及机制,将原代培养48 h的大鼠DRG神经元随机分为6组：(1)BDE-209 (40 μmol/L);(2)BDE-209(40 μmol/L)+IGF-1(20 nmol/L)；(3)ERK1/2抑制剂PD98059(10μmol/L)+BDE-209(40 μmol/L)+IGF-1(20 nmol/L);(4)PI3K抑制剂LY294002(10μmol/L)+BDE-209(40 μmol/L)+IGF-1(20 nmol/L);(5) PD98059(10μmol/L)+LY294002(10 μmol/L)+BDE-209(40 μmol/L)+IGF-1(20 nmol/L)；(6)对照组：不施加任何干预因素。PD98059和LY294002在应用IGF-1之前30 min加入培养液。DRG神经元继续培养48h后,检测神经元突起长度、细胞活力、凋亡情况、GSH和ROS的水平、神经元再生标记物GAP-43的表达以及神经元表型的变化。结果显示,IGF-1可以明显缓解BDE-209对DRG神经元突起长度、细胞活力、细胞凋亡情况和氧化应激程度的影响,并可以增加GAP-43和CGRP的表达,而对NF-200的表达没有明显作用。IGF-1的作用可被单独或联合应用PD98059或LY294002所抑制。以上结果表明,IGF-1对BDE-209损伤的DRG神经元具有保护作用,并且主要作用于神经肽免疫反应神经元。IGF-1的保护作用可能与抑制氧化应激和凋亡,以及调节GAP-43和CGRP的表达有关,并且可能是通过ERK1/2和PI3K/Akt通路发挥作用的。本课题的研究结果为进一步研究缓解BDE-209所致神经毒性的措施提供了一定的实验证据。