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目的:本研究通过给予砷暴露的雌性SD大鼠食用叶酸饲料,观察其胎鼠心脏形态结构变化,检测胎鼠心脏组织中心脏发育因子如锌指转录因子-4(GATA binding factor-4,GATA-4)、心脏特异性同源盒(cardiac-specific homeobox,NKx2.5)、T–同源盒基因5(T-box protein 5,TBX5)mRNA及其编码蛋白的表达,探讨叶酸对砷暴露所致胎鼠先天性心脏病的影响,为预防先天性心脏病(congenital heart defect,CHD)提供科学理论依据。方法:取60只25~30日龄健康清洁级雌性SD大鼠,适应性喂养一周后,根据体重采用随机区组设计将其分为A~E五组,每组12只。其中A对照组(饮用蒸馏水+普通饲料)、B单纯染毒组(饮用75mg/L NaAsO2水+普通饲料)、C叶酸0.53mg/kg组(饮用75mg/L NaAsO2水+叶酸0.53mg/kg饲料)、D叶酸5.3mg/kg组(饮用75mg/L NaAsO2水+叶酸5.3mg/kg饲料)、E叶酸10.6mg/kg组(饮用75mg/L NaAsO2水+叶酸10.6mg/kg饲料)。连续染毒6周后,雌鼠与健康成年SD雄鼠(体重370±25g)按雌雄比例2:1于每日17:00合笼过夜,次日清晨分笼观察见阴栓或阴道涂片见精子判定为受孕成功,记为d0天。连续合笼2周未受孕则放弃。受孕雌鼠继续采用原方案饲养至d16天,剖腹取胎。详细记录活胎数、死胎数、吸收胎数、胎盘重量、胎鼠重量,分析叶酸对砷暴露母鼠的生殖能力及胚胎生长发育的影响;取胎鼠心脏组织做石蜡连续切片,苏木素—伊红(HE)染色后光学显微镜下观察形态结构变化;通过实时荧光定量聚合酶链反应法及蛋白免疫印迹法测定胎鼠心脏组织中GATA-4、NKx2.5、TBX5 mRNA及其编码蛋白的表达水平;采用原子荧光光谱法检测染毒前后雌鼠毛发中砷物质的含量。结果:1、与A组相比,B组窝平均着床数、窝平均活胎数呈下降趋势,吸收胎数、吸收胎发生率显著增加。随着饲料中叶酸含量的增加,C、D、E组与B组比较,窝平均着床数、窝平均活胎数明显增加,吸收胎数、吸收胎发生率逐渐下降。B、C、D、E组胎鼠重量、胎盘重量与A组相比,差异具有统计学意义(P<0.05);C组胎鼠重量与B组相比,差异具有统计学意义(P<0.05),胎盘重量无显著性差异;D、E组胎鼠重量、胎盘重量与C组相比,差异具有统计学意义(P<0.05)。A组胎鼠心脏发育良好,B、C、D、E组部分胎鼠出现心脏畸形,主要表现为房间隔缺损、室间隔缺损。B、C、D、E组与A组相比,心脏畸形率差异具有统计学意义(P<0.05);而C组与B组相比,无明显差异;D、E组与C组相比,心脏畸形率显著下降;D、E组间比较无明显差异。2、B、C、D、E组GATA-4、NKx2.5、TBX5 mRNA相对表达量较A组明显下降(P<0.05)。C、D、E组GATA-4、NKx2.5、TBX5 mRNA相对表达量与B组相比显著增高(P<0.05);D、E组GATA-4、NKx2.5、TBX5 mRNA相对表达量与C组相比显著增高(P<0.05)。D组与E组相比,GATA-4 mRNA相对表达量差异具有统计学意义(P<0.05),NKx2.5、TBX5 mRNA相对表达量无明显差异。B、C、D、E组胎鼠心脏组织中GATA-4、NKx2.5蛋白相对表达量较A组显著降低(P<0.05),B、C组TBX5蛋白相对表达量较A组明显减少(P<0.05)。C组与B组相比,GATA-4蛋白相对表达量降低(P<0.05),Nkx2.5、TBX5蛋白相对表达量无显著差异,D、E组与C组相比GATA-4、Nkx2.5蛋白相对表达量明显增加(P<0.05),TBX5蛋白相对表达量无显著差异。3、染毒结束后检测B、C、D、E组孕鼠毛发砷含量较A组显著增高,差异具有统计学意义(P<0.05)。C、D、E组与B组相比,发砷含量显著下降(P<0.05)。结论:1、母体砷暴露抑制胚胎正常生长发育,叶酸可减少砷所致的胚胎发育毒性,降低吸收胎发生率,提高窝平均着床数、窝平均活胎数,增加胎鼠重量和胎盘重量。母体砷暴露导致胎鼠心脏形态结构发育异常,常见为房间隔缺损、室间隔缺损。通过叶酸饮食干预可降低子代CHD的发病风险。2、母体砷暴露导致子代心脏发育重要转录因子GATA-4、NKx2.5、TBX5 mRNA及其编码蛋白表达量异常下调。给予0.53~5.3mg/kg叶酸干预后,基因表达量随叶酸浓度增加而增加,呈现剂量-效应关系;若叶酸浓度继续增加至10.6mg/kg,基因表达量未进一步提高,甚至出现异常降低。表明一定浓度的叶酸可通过某种分子机制降低砷物质对GATA-4、NKx2.5、TBX5因子的毒性作用,或者及时修复砷暴露导致的基因损伤,维持mRNA表达量,促进正常编码蛋白合成,减少异常表型的发生,从而降低CHD发病率。3、砷暴露雌鼠毛发砷浓度显著高于对照组。通过叶酸干预,发砷浓度显著降低。提示叶酸可能通过某种机制抑制体内砷蓄积或加速砷代谢,从而降低机体砷负荷。