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目的: 杂色曲霉素(ST)是杂色曲霉、构巢曲霉等真菌产生的毒性代谢产物,也是我国恶性肿瘤高发区居民饮食中的主要污染霉菌毒素之一,对人和动物有明显的致癌性和致突变性。但目前ST的毒性实验多是在体外进行的,诱癌实验所用的杂色曲霉培养物也难以排除其它致癌物的存在。机体是一非常复杂的生物学系统,许多致癌物必须通过机体的代谢才能发挥其致癌作用。同时,机体在消除致癌物的致癌性方面也发挥着重要作用。因此,了解在整体水平上通过饮食途径(经口)给予纯化ST对实验动物的生物学效应十分必要。本研究室在进行长期诱癌动物实验过程中发现ST处理组小鼠有神经系统功能障碍表现,但有关ST对脑组织生物学效应的研究于国内外均未见报道。本研究分析了经口给予ST对小鼠大脑神经元的影响,旨在探讨饮食ST暴露对小鼠脑组织的生物学效应,进而对ST暴露对机体的危险性做出评估。方法: 进行动物实验制造模型,实验分两部分进行。实验Ⅰ:将30只BALB/c小鼠随机分为5组,对照组和不同剂量ST处理组,每组6只,雌雄各3只。处理组分别按ST 3μg/kg、30μg/kg、300μg/kg和3000μg/kg的剂量,溶于0.5ml生理盐水中灌胃。对照组用等量生理盐水代替。<WP=4>灌胃12hr后将小鼠脱颈处死,迅速留取视交叉后缘至大脑脚前缘部分脑组织,从大脑纵裂处平均分为两部分,分别用10%甲醛缓冲液和70%乙醇固定,待制备石蜡切片进行常规HE染色与免疫组织化学染色和单细胞悬液进行细胞凋亡和增殖的FCM检测;实验Ⅱ:将48只BALB/c小鼠随机分对照组和ST处理组,每组24只,雌雄各半。实验组和对照组分别以剂量为3000μg/kg ST溶液0.5ml和等量生理盐水灌胃,方法同前。两组动物分别于灌胃后6 hr、12 hr、24 hr和48 hr各取6只小鼠(雌雄各3只)脱颈处死,立即取脑,待测(同实验I)。石蜡切片制备4张,1张用于常规HE染色进行病理形态学观察分析,其余用于免疫组织化学染色,每例均用免疫组织化学UltraSensitiveTM S-P方法检测c-fos、bcl-2、bax基因的蛋白表达。单细胞悬液进行细胞DNA染色,用于大脑神经元凋亡与增殖的流式细胞定量检测(FCM)。结果: 1.病理形态学观察:HE染色光镜观察可见,对照组小鼠大脑组织未见明显异常,而灌胃小剂量ST(3μg/kg)后12 hr和3000μg/kg ST 后6 hr即可导致小鼠大脑皮质、丘脑、海马区神经元出现一定程度的退行性病变,以海马CA2 区最为显著,表现为部分胞核形状不规则,体积缩小,染色加深,核膜及核仁结构不清,胞浆嗜酸性变,有些可见空泡变化,且随剂量增加和作用时间延长,病变神经元逐渐增多。光镜下对病变较明显的海马CA2区病变神经元进行计数分析,结果表明ST处理组发生病理变化的神经元比例均高于相应对照组,且随着剂量的增加和作用时间的延长,比例逐渐增高(n=6,r=0.718,P<0.01,<WP=5>表1和表2); 2.c-Fos蛋白免疫组织化学染色:光镜下观察,对照组未见c-Fos蛋白染色阳性产物,ST各处理组均呈阳性表达,以海马区最为密集,下丘脑、杏仁核、皮质部位均有较强表达,随剂量增加表达增强;ST处理后6 hr有(31.34±5.86)%表达,至12hr达到峰值(41.03±4.70)%,之后随时间延长而逐渐减弱:24hr为(30.52±6.60)%,48hr为(19.50±3.21)%; 3.Bcl-2与Bax蛋白免疫组织化学染色:对照组未见阳性染色产物,ST各处理组阳性产物表达于海马、皮质、下丘脑等部位,海马区神经元Bcl-2与Bax蛋白阳性表达率均随ST剂量增加(3~3000μg/kg)而增加, Bcl-2与Bax比值也增加;随作用时间延长(6~48hr), Bcl-2与Bax蛋白阳性表达率均增高, 但其比值呈下降趋势; 4.流式细胞定量检测:结果表明经口给予不同剂量的ST(3μg/kg,30μg/kg,300μg/kg,3000μg/kg)12 hr,小鼠大脑神经元的凋亡率均明显高于对照组,ST剂量与凋亡率之间存在明显的量效关系(n=6,r=0.693,P<0.01);灌胃3000μg/kg ST后6~48 hr,随ST作用时间延长,大脑神经元的凋亡率也明显增高(n=6,r=0.618,P<0.01)。另外,ST对大脑细胞的增殖尚有一定影响,但差异无显著的统计学意义。流式细胞仪测定的细胞凋亡率与基因表达变化相一致。结论: 1. 病理形态学观察结果表明经口给予ST可导致小鼠大脑神经元受损,出现一定程度的退行性病变, 表现为部分神经元胞核体积缩小,染色加深,胞浆嗜酸性变,有些可见空泡变化; 2.经口给予ST后,小鼠大脑神经元c-Fos蛋白免疫组织化学染色表达增多,表明ST作为<WP=6>一种毒素,确实可对小鼠脑组织产生伤害性刺激作用; 3. Bcl-2与Bax蛋白免疫组织化学染色结果显示,经口给予ST可使小鼠大脑海马、皮质、下丘脑等部位神经元表达Bcl-2与Bax蛋白增多,与相应对照组比较差异具有显著的统计学意义。Bcl-2与Bax蛋白阳性表达率比值总体呈下降趋势,表明经口给予ST可诱导小鼠大脑神经元走向凋亡; 4.流式细胞定量检测结果表明经口给予ST可诱导、促进小鼠大脑细胞凋亡。