慢性氟中毒對大鼠腦海馬鈣離子信號通路的影響.pdf

1、適量氟是維持機體正常生理活動的基礎(chǔ),但氟是一種蓄積性原生質(zhì)毒物,機體長期過量攝入氟可引起氟骨癥、氟斑牙等骨相器官的損害以及血液、神經(jīng)系統(tǒng)等非骨相器官的損害。神經(jīng)組織對氟的敏感性很高,海馬作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中氟中毒的靶部位之一,其神經(jīng)細胞易受氟的影響而發(fā)生可塑性變化。近年來,通過對氟神經(jīng)毒性作用機制的研究,人們主要提出了G蛋白信號轉(zhuǎn)導理論與氧化應(yīng)激理論。
　　 目前普遍認為,神經(jīng)毒物引起的神經(jīng)系統(tǒng)損傷與G蛋白信號轉(zhuǎn)導通路中Ca2+穩(wěn)

2、念失調(diào)有密切關(guān)系。其機制可能與神經(jīng)細胞內(nèi)對氧化應(yīng)激敏感且受鈣離子調(diào)控的核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor kappa-B,NF-kB)表達等有關(guān)。因此,本實驗通過復制飲水型慢性氟中毒動物模型,以觀察和檢測氟中毒引起氟斑牙、血氟水平異常及海馬神經(jīng)細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)改變?yōu)榛A(chǔ),首次在氟的神經(jīng)毒性研究中將鈣離子信號通路與氧化應(yīng)激理論結(jié)合,檢測氟中毒對大鼠海馬突觸體內(nèi)Ca2+濃度以及鈣離子信號通路中CaMKⅡ、c-fos、NF-kB、Bcl-2

3、及Bax蛋白表達的影響。
　　 研究方法:152只初斷乳雄性SD大鼠隨機分為四組,即對照組(飲用自來水,水氟含量低于0.5mg/L),低氟組、中氟組、高氟組(飲水含氟化鈉分別為15mg/L、30mg/L、60mg/L)。各組以配制的溶液作為飲水唯一來源,自由攝食、飲水,飼養(yǎng)時間為18個月。染氟初期(3月齡)對:大鼠進行氟斑牙和血氟檢測,染氟中期(9月齡)和染氟結(jié)束(18月齡)分兩批斷頭處死大鼠,HE染色檢測海馬CA3區(qū)病理學改變

4、,熒光指示劑Fura-2/AM檢測慢性氟中毒大鼠海馬突觸體內(nèi)Ca2+濃度的變化,免疫組化法檢測海馬CA3區(qū)CaMKⅡα、c-fos、NF-kBp65、Bcl-2及Bax蛋白表達的改變。
　　 實驗結(jié)果:
　　 1、過量氟攝入會導致大鼠氟斑牙發(fā)生,隨染氟濃度升高,大鼠氟斑牙癥狀加劇,切齒明顯變形、缺損并出現(xiàn)白堊狀橫紋;各染氟組血氟濃度與對照組相比顯著或極顯著升高(P＜0.05或P＜0.01)。表明動物氟中毒模型復制成功。<

5、br>　　 2、HE染色結(jié)果顯示,慢性氟中毒可損傷大鼠神經(jīng)細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)。與對照組相比,染氟組大鼠海馬神經(jīng)細胞分布稀疏,細胞輪廓消失,并出現(xiàn)空泡。且這種變化隨染氟時間和染氟濃度的遞增而更為顯著。
　　 3、突觸體Ca2+濃度檢測結(jié)果顯示,隨大鼠月齡增長,對照組突觸體Ca2+濃度有升高的趨勢,而染氟處理加劇了Ca2+的超載。染氟中期:與對照組相比,中氟組、高氟組突觸體Ca2+濃度顯著或極顯著升高(P＜0.05或P＜0.01);染氟

6、結(jié)束:與對照組相比,中氟組、高氟組突觸體Ca2+濃度極顯著升高(P＜0.01)。
　　 4、IHC結(jié)果顯示,隨大鼠月齡增長,對照組及各染氟組CaMKⅡα、c-fos、NF-kB p65蛋白表達均有不同水平的上升,且染氟時間和染氟劑量的遞增使這種變化更為顯著。染氟中期:與對照組相比,中氟組、高氟組CaMKⅡα表達顯著升高(P＜0.05),c-fos表達顯著或極顯著升高(P＜0.05或P＜0.01),NF kKB p65表達雖無顯著

7、性差異,但隨染氟劑量升高其表達有上升的趨勢;染氟結(jié)束:與對照組相比,中氟組、高氟組CaMKⅡα、c-fos表達極顯著升高(P＜0.01),中氟組NF-kBp65表達顯著升高(P＜0.05)。
　　 5、IHC結(jié)果顯示,隨大鼠月齡增長,對照組及各染氟組Bcl-2和Bax蛋白表達水平均有不同水平的下降,且染氟間和染氟劑量的遞增使這種變化更為顯著。染氟中期:與對照組相比,中氟組、高氟組Bcl諜.2表達顯著或極顯著下降(P＜0.05或P

8、＜0.01),Bax表達極顯著下降(P＜0.01);染氟結(jié)束:與對照組相比,中氟組、高氟組Bcl-2表達顯著或極顯著下降(P＜0.05或P＜0.01),低氟組、中氟組、高氟組Bax表達顯著或極顯著下降(P＜0.05,P＜0.01,P＜0.01)。同時,染氟中期:Bax與Bcl-2比值(Bax/Bcl-2)隨染氟時間和染氟濃度的遞增有升高的趨勢;染氟結(jié)束:與對照組相比,中氟組、高氟組Bax/Bcl-2比值顯著上升(P＜0.05),提示神經(jīng)

9、細胞處于凋亡狀態(tài)。
　　 綜合上述,慢性氟暴露對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有毒性作用。氟可導致海馬神經(jīng)細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,引起海馬突觸體Ca2+超載,繼而導致鈣離子信號通路中CaMKⅡα、c-fos、NF-kB p65、Bcl-2及Bax的蛋白表達異常,最終誘導神經(jīng)細胞趨于凋亡。衰老過程中,神經(jīng)細胞的退行性改變也可導致大鼠神經(jīng)細胞凋亡,而染氟處理加劇了這種變化。本研究進一步闡明了氟神經(jīng)毒性對鈣離子信號通路影響的分子機理,為深入探討慢性氟中毒