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目的:
铝(Al)是一种低毒元素,但在体内大量蓄积时也可产生多种毒作用,神经组织对铝尤为敏感,易导致神经元损伤而造成学习和记忆方面的缺陷,氧化应激是公认的一种中毒机制,铝对神经系统的毒作用与脂质过氧化密切相关。有研究认为,铝可促进脑组织的脂质过氧化反应,这是其发挥神经毒作用的重要机制之一。虽然铝本身不具有氧化性,但它可增强过渡态金属对机体的氧化损伤,特别是增强铁催化的活性氧(ROS)的生成,影响Nrf2/ARE通路,进而导致氧化应激,对细胞产生毒害作用。
本研究将在现有工作基础上,建立大鼠铝暴露模型,通过观察动物学习记忆能力改变,脑组织细胞内GSH含量和活性氧生成水平,Nrf2/ARE通路与GCS的基因和蛋白表达水平,结合神经细胞超微结构的异常变化,运用神经行为学、组织化学、分子生物学和组织形态学等多种技术手段,从脂质过氧化角度来阐明Nrf2/ARE通路在铝所致中枢神经系统损伤中的作用。
方法:
本研究通过饮水染毒90天建立铝暴露大鼠模型,观察染铝动物学习记忆能力改变,海马组织MDA、GSH含量,GSH-Px、GR和γ-GCS酶活性及Nrf2、γ-GCS的基因和蛋白表达水平。穿梭箱及Morris水迷宫实验检测大鼠学习记忆能力。采用透射电镜技术观察大鼠海马组织神经元和神经突触超微结构;脂质过氧化试剂盒法检测MDA、GSH含量及GSH-Px、GR和γ-GCS的酶活性;Real-time PCR法检测Nrf2及γ-GCS mRNA水平;Western blot法检测Nrf2及γ-GCS蛋白表达。
结果:
随着染铝剂量的增加,大鼠血铝水平逐渐升高;Morris水迷宫定位航行实验中,染铝大鼠寻找平台的潜伏期延长,游泳距离延长而运行轨迹更趋复杂,Morris水迷宫空间探索实验中,染铝大鼠寻找原隐蔽平台的趋向性及策略性降低,进入目标象限的次数和在目标象限的停留时间减少;随着染铝剂量的增加,染铝组动物穿梭箱实验电击次数增多,电击时间延长,而主动逃避时间和主动逃避潜伏时间均延长;随着染铝剂量的增加,大鼠海马组织MDA含量逐渐升高而GSH水平逐渐下降,均有一定的剂量-效应关系(P<0.05),而GSH-Px及GR酶活性下降,γ-GCS酶活性升高。海马Nrf2、γ-GCS mRNA及蛋白表达水平随着染铝剂量的增加而增加。随着染铝剂量的增加,大鼠海马神经元和神经突触的超微结构损害程度增加。
结论:
1.铝暴露引起大鼠血铝含量增加,海马系数下降;
2.铝暴露可以造成大鼠学习记忆能力受损;
3.铝暴露可以使大鼠海马组织中MDA含量升高,还原型GSH水平降低,GSH-Px及GR活性降低,γ-GCS活性升高。海马细胞Nrf2、γ-GCS mRNA及蛋白表达增加;
4.铝暴露可以损害大鼠海马神经元和神经突触的超微结构。