鋅和氯氰菊酯對(duì)大鼠海馬CA1神經(jīng)元功能的影響機(jī)制.pdf

1、目的：神經(jīng)毒理學(xué)主要是研究一些天然或人工合成物質(zhì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生的影響以及相關(guān)機(jī)制的學(xué)科。而神經(jīng)毒素則是指可以對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響的天然或人工合成物質(zhì)。按照來(lái)源，神經(jīng)毒素可以分為內(nèi)源性神經(jīng)毒素和外源性神經(jīng)毒素。
　　 鋅是人體內(nèi)重要的微量元素，主要分布于哺乳動(dòng)物腦組織中，在海馬、皮層和紋狀體等部位尤為集中。在突觸囊泡、細(xì)胞間隙以及一些功能蛋白上發(fā)現(xiàn)，鋅主要是以離子態(tài)的形式(Zn2+)存在并發(fā)揮作用，Zn2+對(duì)控制

2、神經(jīng)系統(tǒng)的一些生理及病理功能具有重要的作用。許多研究已經(jīng)表明，Zn2+和眾多神經(jīng)系統(tǒng)的重大疾病都有關(guān)系，例如腦缺血、癲癇、腦外傷和阿爾茨海默癥等。因此，Zn2+現(xiàn)在已經(jīng)被認(rèn)為是一類重要的內(nèi)源性神經(jīng)毒素，認(rèn)識(shí)和了解Zn2+在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)毒性作用及有關(guān)機(jī)制具有重大意義。
　　 氯氰菊酯(cyppermethrin)是在人們?nèi)粘Ｉ罴稗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用的一種II型擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥。許多的離體或在體實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，氯氰菊酯可以

3、累積于哺乳動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)并產(chǎn)生明顯的神經(jīng)毒性，是一類典型的外源性神經(jīng)毒素。以往的一些研究已經(jīng)表明氯氰菊酯在神經(jīng)系統(tǒng)的主要作用靶點(diǎn)是離子通道，已知的主要作用機(jī)制是改變電壓門控鈉通道的門控過(guò)程。氯氰菊酯同時(shí)也對(duì)GABA通道具有一定的抑制作用。但目前還沒(méi)有證據(jù)表明氯氰菊酯是否會(huì)影響哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的鉀離子通道。
　　 隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展，不斷的深入認(rèn)識(shí)神經(jīng)毒素的潛在毒性和作用機(jī)制是一個(gè)重要的研究課題。更好的認(rèn)識(shí)不同類型的神經(jīng)

4、毒素的毒理學(xué)作用機(jī)制對(duì)于我們理解一些退行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病如帕金森綜合癥、運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損傷或阿爾茨海默病也有很大的幫助。另一方面，對(duì)于很多已知的毒性物質(zhì)，也不應(yīng)該簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)其是否“安全”，隨著神經(jīng)毒理學(xué)和神經(jīng)生物學(xué)的發(fā)展，以及認(rèn)識(shí)的逐步深入，應(yīng)該不斷的對(duì)其安全性做出新的評(píng)價(jià)。
　　 在本研究中，我們研究了Zn2+對(duì)海馬CA1區(qū)興奮性的影響，結(jié)果提示Zn2+可能會(huì)通過(guò)提高神經(jīng)系統(tǒng)興奮性產(chǎn)生神經(jīng)毒性。我們同時(shí)還檢測(cè)了氯氰菊酯對(duì)電壓門控鉀離子

5、通道的影響，重新了解氯氰菊酯的神經(jīng)毒理機(jī)制。
　　 結(jié)果：
　　 1)30μmol/L的Zn2+可以顯著地增加CA1神經(jīng)元的膜輸入阻抗。同時(shí)，Zn2+明顯地抑制了動(dòng)作電位的幅值和超射值，而動(dòng)作電位的半峰寬則顯著增加，Zn2+還可以使得重復(fù)放電的頻率明顯的上升。在Zn2+作用下IA的幅值由4.864±0.61 nA下降至3.91±0.49 nA，IK的幅值由4.30±0.49 nA下降為3.45±0.38 nA。
　

6、　 2)30μmol/L的Zn2+可以使海馬腦片CA1的興奮性突觸傳遞和抑制性突觸傳遞過(guò)程均發(fā)生變化。其中，在Zn2+作用下，mEPSC的IEI由1351.59±243.65 ms增加為1705.56±270.62 ms，電流幅值由-25.69±1.92 pA增加為-29.26±2.24pA。同時(shí)，Zn2+對(duì)mEPSC動(dòng)力學(xué)參數(shù)也具有一定的影響。在Zn2+作用下，mIPSC的IEI由829.094±118.18 ms減小為734.66

7、4±117.56 ms，電流幅值由25.42±2.95 pA減小為18.39±2.11pA。同樣，Zn2+對(duì)mIPSC動(dòng)力學(xué)參數(shù)也具有一定的影響。
　　 3)此外，當(dāng)施加濃度為30μmol/L的Zn2+后，神經(jīng)元放的電發(fā)生改變，其中，ISI的平均值由對(duì)照狀態(tài)的796.85±84.99 ms下降到352.34±60.68 ms，同時(shí)ISI的分布情況也發(fā)生改變。除平均值外，ISI的變異系數(shù)也發(fā)生明顯的改變，由0.669±0.033變

8、為0.457±0.068。
　　 4)不同濃度的順式和反式氯氰菊酯(10-9mol/L，1O-8mol/L和10-7mol/L)可以以劑量依賴的方式分別增加和抑制IA的幅值，幅值的變化分別為增加了23.87±2.65％和抑制了54.33±4.63%。順式和反式氯氰菊酯均可以使得IA的半數(shù)激活電壓向超極化方向移動(dòng)。只有反式氯氰菊酯可以使IA的半數(shù)激活電壓向超極化方向移動(dòng)。此外，順式氯氰菊酯還可以延長(zhǎng)IA通道的失活后恢復(fù)的時(shí)間常數(shù)，

9、由正常狀態(tài)下的13.17±3.33ms增加為28.554±1.34ms。
　　 5)不同濃度的順式和反式氯氰菊酯（10-9mol/L，10-8mol/L和10-7mol/L）可以以劑量依賴的方式抑制IK的幅值，在最高濃度條件下分別抑制40.80±4.50%和53.28±5.67%。順式和反式氯氰菊酯均可以使得IK的半數(shù)激活電壓和半數(shù)失活電壓均向超極化方向移動(dòng)。
　　 結(jié)論：
　　 1)Zn2+對(duì)大鼠海馬腦片CA1

10、區(qū)神經(jīng)元具有興奮性作用，可以改變動(dòng)作電位的幅值，半峰寬以及誘發(fā)動(dòng)作電位的發(fā)放頻率等屬性。Zn2+對(duì)大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元電壓門控鉀離子通道具有抑制作用。
　　 2)Zn2+抑制了大鼠海馬CA1區(qū)興奮性遞質(zhì)的釋放，并且對(duì)NMDA受體具有一定作用，對(duì)AMPA受體具有輕微的增強(qiáng)作用。ZN2+還對(duì)大鼠海馬CA1區(qū)GABAA受體具有一定的抑制作用，但對(duì)抑制性遞質(zhì)的釋放沒(méi)有影響。
　　 3)Zn2+對(duì)CA1區(qū)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)具有明顯的興