POU蛋白與鉛致神經(jīng)后期發(fā)育毒作用關(guān)系的研究.pdf

1、鉛在工業(yè)上和日常生活中被廣泛應(yīng)用，而且鉛在環(huán)境中不可降解，所以環(huán)境鉛污染日益嚴重。鉛具有很強的組織親和性，對肝、腦、血液、免疫等系統(tǒng)均產(chǎn)生不利影響。鉛影響神經(jīng)系統(tǒng)的多種功能，它對神經(jīng)發(fā)育的毒性作用一直是各國學(xué)者研究的焦點，尤其能影響嬰幼兒和兒童發(fā)育的中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)，從而造成智力、記憶力、神經(jīng)行為的障礙。然而，鉛導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)育毒性的機制尚未闡明。哺乳類動物和線蟲突變型細胞的特異基因表達研究證明，很多POU蛋白與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育有關(guān)。但鉛

2、暴露大鼠神經(jīng)組織POU蛋白的表達模式有何改變以及這種改變與神經(jīng)后期發(fā)育毒性的內(nèi)在聯(lián)系也未見報道。 本實驗試圖從分子水平上揭示鉛引起神經(jīng)后期發(fā)育毒性作用機制。我們研究在孕鼠妊娠后期至哺乳期結(jié)束時段低劑量鉛暴露情況下，POU蛋白在子代大鼠不同腦區(qū)的表達模式的變化，并探討這種變化與神經(jīng)后期發(fā)育毒性的內(nèi)在聯(lián)系。本研究分四部分，研究內(nèi)容及結(jié)果報告如下： 第一部分鉛暴露大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力的變化 目的：重金屬鉛具有很強的神經(jīng)

3、發(fā)育毒性，即使是低水平鉛暴露，仍然可以損害發(fā)育中的神經(jīng)系統(tǒng)，在兒童主要表現(xiàn)為學(xué)習(xí)記憶能力降低及行為發(fā)育異常。目前的流行病學(xué)研究和動物實驗研究還表明，個體發(fā)育早期(主要是懷孕/哺乳期)鉛暴露所產(chǎn)生的認知和神經(jīng)行為缺陷在停止鉛暴露后可能持續(xù)到成年階段。我們以大鼠為實驗對象，復(fù)制了圍產(chǎn)期醋酸鉛暴露動物模型，觀察鉛的神經(jīng)毒作用，探討其神經(jīng)行為和學(xué)習(xí)記憶能力的變化。 結(jié)論：通過Morris水迷宮實驗檢測，發(fā)現(xiàn)鉛暴露大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力下降

4、，提示在胚胎晚期及出生早期的鉛暴露已使大鼠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)已經(jīng)受到一定程度的損傷。 第二部分鉛暴露大鼠POU蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達的變化 目的：POU家族轉(zhuǎn)錄因子中有很多被證明在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和功能中起了重要的作用。Oct-2最早是因其在B細胞中能刺激免疫球蛋白合成的基礎(chǔ)上被發(fā)現(xiàn)的，而Brn-3轉(zhuǎn)錄因子是用RT/PCR方法分離新的功能尚不清楚的POU轉(zhuǎn)錄因子的過程中被發(fā)現(xiàn)的。這些因子都被證實在發(fā)育和成熟的神經(jīng)系統(tǒng)中起了重

5、要的作用。在鉛暴露大鼠的腦組織中它們的正常表達是否受到一定的影響還未有研究，本實驗試圖從基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)表達水平上進行觀察，以期從分子水平上揭示鉛引起神經(jīng)后期發(fā)育毒性作用機理。 結(jié)論：在本研究的鉛暴露動物模型中，我們觀察到在不同腦區(qū)，Brn-3a無論是基因表達水平還是蛋白表達水平都有不同程度的下降，提示鉛可能干擾了Brn-3a的正常表達模式；同時我們觀察到在不同腦區(qū)，Oct-2蛋白表達水平都有不同程度的升高，提示鉛可能干擾了Oc

6、t-2的正常表達模式，并由此影響神經(jīng)元的正常分化。 第三部分鉛暴露大鼠神經(jīng)組織特異性蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達的變化 目的：研究表明，Brn-3a的POU結(jié)構(gòu)域除了調(diào)節(jié)它與DNA的結(jié)合，也能誘導(dǎo)那些蛋白產(chǎn)物很可能參與軸突生長的基因的表達(比如SNAP-25蛋白和神經(jīng)絲蛋白)，因此Brn-3a能促進神經(jīng)生長進程。鉛暴露大鼠神經(jīng)元中這些相關(guān)神經(jīng)特異性蛋白的表達是否也發(fā)生了變化是我們關(guān)心的問題，本實驗試圖從基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)表達水

7、平上進行觀察，以期從分子水平上揭示鉛引起神經(jīng)后期發(fā)育毒性作用機制。 結(jié)論：在動物實驗中我們發(fā)現(xiàn)，正常情況下發(fā)育后期大腦神經(jīng)絲蛋白的量表現(xiàn)出較高的表達水平，這應(yīng)是神經(jīng)元分化成熟、軸突伸長的自然表現(xiàn)。但鉛的處理使神經(jīng)絲蛋白的含量下降，不難看出鉛嚴重抑制了神經(jīng)元軸突生長過程，這使大腦的結(jié)構(gòu)和功能受到嚴重的破壞。在本研究中發(fā)現(xiàn)，膠質(zhì)纖維酸性蛋白在腦組織中的表達也有下降的趨勢。本實驗大鼠海馬組織腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的mRNA陽性產(chǎn)物含量隨染

8、鉛劑量升高而逐步明顯減少，說明鉛暴露可能通過某些途徑影響其正常表達。 第四部分鉛暴露大鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)細胞凋亡的變化 目的：大量的研究表明，在神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育過程中，各種脊椎動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周神經(jīng)系統(tǒng)的各個部位都有細胞程序性死亡(細胞凋亡)的發(fā)生，它具有重要的生物學(xué)意義。整個神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育是在神經(jīng)細胞的增殖與凋亡的動態(tài)平衡中進行的。發(fā)育中的細胞死亡是一個積極的和有控制的現(xiàn)象，是為了神經(jīng)系統(tǒng)的良好發(fā)育。因此，細胞凋亡在個

9、體發(fā)育過程中具有重要意義，可以說沒有細胞凋亡就沒有個體發(fā)生。研究表明Brn-3a蛋白的N端結(jié)構(gòu)域是刺激某些基因所必需的，比如Bcl-2基因，并由此促進提高神經(jīng)元的存活水平。鉛暴露大鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)細胞凋亡是否發(fā)生變化，以及POU蛋白Brn-3a在其中所起的作用是本實驗所關(guān)心的問題。 結(jié)論：本研究通過對母鼠在圍產(chǎn)期染鉛，觀察到初斷乳子代大鼠海馬和其他腦區(qū)神經(jīng)細胞過度凋亡，提示鉛還可能通過降低Brn-3a的表達導(dǎo)致Bcl-2的轉(zhuǎn)錄和表