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前言砷对机体的多个器官和系统具有毒性作用。新近的国内外流行病学调查显示,环境砷暴露可影响儿童的智力发育。海马被认为是学习记忆的重要部位,参与学习认知功能。海马主要由胶质细胞和神经元构成,星形胶质细胞(Astrocyte, AS)是胶质细胞的主要组成部分,约占其总数的70%。胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein, GFAP)仅存在于AS中,是公认的AS特征性标记物。S-100β蛋白也是AS的特异性标记物,是AS激活的标志。尼氏小体是细胞质内一种嗜碱性物质,主要功能是合成蛋白质,其与神经元的功能关系密切,可作为神经元机能状态的标志。本研究中以GFAP和S-100β作为AS功能的检测指标,以尼氏小体染色作为神经元功能改变的检测指标,分别探讨砷暴露对小鼠海马AS和神经元的影响,以期为砷智力损伤机制的研究提供实验参考依据。研究对象及方法将56只昆明种小鼠,雌雄各半,随机分为对照组及低(25mg／L)、中(50mg／L)和高(100mg／L)染砷组。以自由饮水方式饮含砷水,对照组小鼠饮蒸馏水。染毒42天后,每组选取8只小鼠,雌雄各半,取血与大脑组织,通过氢化物发生-冷原子捕获-原子吸收分光光度法测定各砷形态含量。其余小鼠经心脏灌流固定后,取脑组织,常规脱水、石蜡包埋与切片后,进行GFAP和S-100β免疫组化染色及甲苯胺蓝染色。结果一、各组小鼠血和脑组织中砷形态的分布各染砷组小鼠血中无机砷(iAs)、一甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)及总砷(TAs)含量随砷暴露剂量的增加而升高,与对照组比较均有统计学意义。各染砷组小鼠脑组织中iAs、MMA、DMA及TAs含量也随砷暴露剂量的增加而升高。除低剂量组的MMA含量外,各染砷组小鼠脑组织中各砷形态含量与对照组比较均有统计学意义。二、砷暴露对小鼠海马不同分区GFAP表达的影响雄鼠海马CA1和DG区中GFAP的积分光密度(IOD)值随染砷剂量的增加先升高而后下降,但中剂量组的IOD值最高,并显著高于对照组；而在海马CA3区,IOD值随染砷剂量的增加不断增高,高剂量组的IOD值最高,并显著高于对照组。雌鼠海马CA1、CA3和DG区的GFAP的IOD值随染砷剂量的增加均先升高而后下降；在海马CA1和DG区,低剂量组的IOD值最高,并显著高于对照组,而高剂量组的IOD值则显著低于对照组；但在海马CA3区,低或中剂量组的IOD值均显著高于对照组,以中剂量组的IOD值最高,而高剂量组则显著低于对照组。三、砷暴露对小鼠海马不同分区S-100β表达的影响雄鼠海马CA1和DG区中S-100β的IOD值随着染砷剂量的增加呈现先增加而后下降趋势,CA1区中低剂量组的S-100β的IOD值最高,中、高剂量组的S-100β的IOD值逐渐下降,并显著低于对照组；DG区低、中剂量组的S-100β的IOD值均显著高于对照组,以中剂量组的IOD值最高；CA3区中S-100β的IOD值随着染砷剂量的增加持续升高,高剂量组S-100β的IOD值最高,并显著高于对照组。雌鼠海马CA1区、CA3区和DG区中S-100β的IOD值随着染砷剂量的增加均呈现逐渐下降趋势,低、中或高剂量组S-100β的IOD值均显著低于对照组,高剂量组的IOD值最低。四、砷暴露对小鼠海马不同分区神经元功能的影响小鼠海马CA1和DG区中,尼氏小体染色的IOD值随染砷剂量的增加呈现先升高而后下降的趋势,中剂量组尼氏小体染色的IOD值最高,并与对照组比较有显著性差异,而高剂量组尼氏小体染色的IOD值下降,并显著低于对照组；CA3区中尼氏小体染色的IOD值随着染砷剂量的增加呈不断升高趋势,高剂量组尼氏小体染色的IOD值最高,并显著高于对照组。结论1、25mg／L及50mg／L的饮水砷暴露可引起小鼠海马AS的活化,而100mg／L的饮水砷暴露会损伤海马各分区中AS；2、雌鼠海马各分区中AS对砷作用比雄鼠敏感；而雌、雄鼠海马CA1和DG区AS对砷的作用比CA3区敏感。3、砷暴露对S-100β蛋白的影响较GFAP更敏感。4、砷对神经元的影响与对AS的影响基本一致。