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Morris水迷宮對小鼠的神經毒理作用觀察及相關機製研究
點擊次數:730 發布時間:2019-12-12

阻燃劑TCPP暴露對小鼠的神經毒理作用觀察及相關機製研究

 

摘要目的探討阻燃劑TCPP (tris(2~chloroisopropyl) phosphate)暴露對小鼠的神經毒理作用觀察及相關 機製研究方法將30隻成年KM小鼠隨機分為正常對照組0 mgKkgd))低劑量TCPP)10 mgKkgd))

和高劑量TCPP100 mg^kg*d)),持續灌胃染毒30 d染毒結束後,觀察其體質量及一般情況采用水迷宮實 驗檢測小鼠的學習記憶能力;采用化學發光免疫分析法測定小鼠血清總三碘甲腺原氨酸TT3)遊離三碘甲腺原氨 酸FT3)總四碘甲腺原氨酸TT4)和遊離四碘甲腺原氨酸FT4)水平;采用比色法測定小鼠腦組織中穀胱甘肽轉 移酶GST)和超氣化物歧化酶SOD)丙二醛MDA)過氣化氫酶CAT)水平結果與對照組小鼠相比,TCPP 高劑量組小鼠飲水量顯著下降P< 0. 05),肝和脾髒器指數明顯升高P< 0. 05)TCPP暴露組小鼠在水迷宮實驗 中逃避潛伏期均較正常組小鼠出現延長P< 0. 05),高劑量組小鼠遊泳總路程出現明顯升高P< 0. 05),同時在目 標象限停留時間也明顯縮短P< 0. 05)高劑量TCPP染毒組小鼠與對照組小鼠相比TT3FT3出現明顯增高P<

0. 05)與對照組小鼠相比高劑量TCPP染毒組小鼠GSTOD出現明顯降低MDA顯著增高P< 0. 05)與對照 組小鼠相比,低劑量TCPP染毒組小鼠僅GST出現降低,MDA增高P< 0.05)結論TCPP暴露具有明顯的神經 毒性作用,能造成小鼠學習記憶能力喪失,其毒性機製可能與腦組織氣化損傷及甲狀腺激素增高有關

關鍵詞TCPP;學習記憶;甲狀腺激素;氣化損傷;小鼠

 

有機磷阻燃劑(organophosphate flame retardants, OPFRs)是一種化學性質穩定,並能在環 境中長期存在的新型阻燃劑。空氣、水體中的 OPFRs會通過呼吸道、消化道進入生物體內10。隨 著多漠聯苯釀(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)類阻燃劑的禁用,OPFRs的使用量與日俱 增。有研究顯示,多種環境介質及生物體內OPFRs 檢出濃度逐年遞增0OPFRs具有多種同係物,其 中磷酸三(2-氯丙基(tris (2~chloroisopropyl) phosphate, TCPP)是目前zui常見的有機磷阻燃劑,而 且在我國環境中廣泛存在H近年來,大量研究證 實OPFRs具有神經毒性、生殖毒性、內分泌幹擾效 應、發育毒性、致癌性a ,其中以神經毒性及甲狀腺 幹擾效應zui為顯著[4-5TCPP作為可疑的甲狀腺 激素幹擾物TDCs),可能會對甲狀腺激素產生幹擾 效應0。甲狀腺激素功能的紊亂,會影響神經及大 腦的發育。因此,本研究以TCPP為受試物,通過對 KM小鼠灌胃染毒,探索TCPP暴露對KM小鼠學習 記憶能力及其血清甲狀腺激素水平的影響。

1材料和方法

1.1實驗動物

清潔級4周齡KM小鼠,由桂林醫學院實驗動 物中心提供SCXK (桂)2013-0001], 60隻,雌雄 各半,體質量(26.6 ±4) g小鼠飼養於桂林醫學 院公共衛生學院SPF級動物房SYXK (桂)2013- 0001],自由采食和飲水,室內溫度20 ~ 25°C,濕 度40% ~ 70%, 12 h亮暗循環。本研究獲得桂林醫 學院實驗動物倫理委員會審查批準GLMC: 201710020)。小鼠的飼養及使用過程嚴格遵守《美 國公共衛生署人道管理和使用實驗動物政策》[7

KM小鼠在實驗中處於舒適的環境,並為其提供足 夠的水和食物,舒適的睡眠,按實驗動物使用的3R 原則對其給予人道的關懷

1.2主要儀器

Morris水迷宮檢測係統,產品型號XR- XM101 (上海芭乐app最新版本下载官网信息科技公司

 

3討論

OPFRs是由磷酸根骨架及三個取代基組成,根 據取代基的種類,可以分為烷基OPFRs芳基 OPFRs鹵代(主要是氯)烷基OPFRs三種鹵代烷 基OPFRs中又分為TCPP (磷酸三(2-氯丙基冗瓦?(磷酸三氯乙酯)丁0匸??(磷酸三(2,3-二氯 丙基)酯TDCIPP (磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯TCPP 的化學結構與 TCEPTDCPPTDCPPTDCIPP 相似,均是氯化OPFRs,可以在環境中長期存在。 TCPP是目前數量多運用zui廣的氯化OPFRs,可 能對環境生物和人體帶來巨大危害目前大量研 究集中在TCPP對環境生物的影響有研究表明, TCPP通過幹擾內分泌係統來影響斑馬魚的發 育^1TCPP暴露會導致秀麗線蟲生殖發育障礙運動行為損傷和神經毒性等M通過大鼠垂體瘤 細胞GH3)增殖實驗,發現TCPP對甲狀腺激素具 有幹擾效應63

然而TCPP對晡乳動物的毒性研究很少本研 究發現,高劑量TCPP (100 mgKkg*d))灌胃後小鼠 飲水量出現降低,肝和脾髒器指數出現顯著升高。 這一現象,與其同係物TDCIPP的實驗結果十分相 似Zhao 612 用 TDCIPP (100 mgKkg.d)250 mg^kg*d))灌胃青春期雌性大鼠21 d,也出現肝髒 器指數(肝腎髒器指數的增加

TDCIPP(150 mgKkg-d))灌胃大鼠也出現了母鼠 肝質量的增加這些結果說明高劑量的TCPP暴 露會對小鼠的生長和發育帶來不利的影響但是 皮天星等MTCPP對成熟斑馬魚進行染毒,發現 肝指數隨著濃度的增加而降低

TCPP等多種OPFRs(22 ng/g)染毒鳥類21 d,並未 觀察鳥類肝出現氧化損傷,但是肝細胞的完整性和功能性發生適度的改變。以上結果的不同,可能是 因為實驗動物的種類和劑量、染毒方式的不同所致。

本研究發現,高劑量TCPP染毒組小鼠逃避潛 伏期和遊行總路程出現明顯延長,在第三象限停留 時間出現下降,說明TCPP暴露後小鼠的學習、記憶 能力出現明顯下降。這一結果說明,TCPP和其他 氯化OPFRs -樣,具有明顯的神經毒性Tilson MTcep急性短期(275 mg/kg)灌胃雌性大 鼠,在水迷宮實驗中也出現了學習記憶能力受損。 這些結果與海馬椎體細胞大量減少有著密切的關 聯。UmezuMTCEP急性短期(200 mg/kg)灌 胃小鼠,小鼠自發性走動活動增加。這個結果可能 是TCEP拮抗神經遞質7省基丁酸GABA)有關。 由於有機磷酸酯類阻燃劑在結構上有與有機磷農 藥類似的磷酸二酯鍵,也有研究認為OPFRs可能通 過抑製膽堿酯酶產生神經毒性616。但是對線蟲進 行TCEPTCPP染毒會導致線蟲自主運動缺陷、 帕金森樣運動障礙,引起多巴胺能神經元退化。 TDCIPP對大鼠嗜鉻細胞瘤細胞PC12)染毒時,導 致細胞內鈣超載,從而激活絲裂原活化蛋白激酶 (MAPK)信號通路13。上述研究雖然提出了研究 OPFRs的神經毒性機製的新方向,但多為體外或脊 椎動物,還需要進一步在體內和其他物種特別是晡 乳動物中進一步探討。

甲狀腺激素在人類和動物的生理過程中起到 了重要作用,尤其是在中樞神經係統的分化、發育 及各種功能形成過程中。因此,幹擾甲狀腺激素將 會對正常生理功能產生嚴重不良反應。由於TCPP 的化學結構與TT3TT4結構相似,因此TCPP可 能對甲狀腺素產生幹擾效應,故被列為可疑甲狀腺 激素幹擾物TDCs)。流行病學研究顯示,室內粉塵 中TDCIPP的含量與人體血清中FT4有著密切的關 係,二者出現負相關M。本次研究發現,高劑量 TCPP染毒組小鼠與對照組小鼠相比TT3、FT3出現 明顯增高。同為氯代有機磷阻燃劑的TDCIPP對大 鼠染毒,也出現了 TT3增高的結論M。但是 TDCIPP對雞胚、斑馬魚染毒,均出現了 TT4減少的 現象^9 — 20,而本研究TT4未出現明顯改變。以上 結論出現不同的原因,可能是因為,相對於其他物 種,晡乳動物具有更好的免疫力和強大的自我調節 機製。當外界環境出現改變時,機體內甲狀腺激素 (thyroid hormones, TH)水平會受到幹擾。晡乳動物 往往比卵生動物更快的啟動調節機製,如腦垂體和 下丘腦的負反饋調節及甲狀腺代償機製來維持甲 狀腺激素的穩態。而且,卵生動物與晡乳動物有著 不同的吸收、分布、代謝、排出的過程。卵生動物免 疫功能及外界環境抗幹擾能力顯著低於晡乳動物, 所以卵生動物比晡乳動物更加敏感。本研究發現
高劑量染毒導致甲狀腺激素增高,可能是機體的補 償機製同為阻燃劑的多溴聯苯醚也出現了類似 的效應而且,多個時間點甲狀腺激素的變化水 平,往往比單個時間點甲狀腺激素水平更有意義但是,由於本研究經費有限,因此沒有進行多點 檢測

大腦是機體代謝旺盛的器官,其抗氧化能力 比較弱本研究發現高劑量tcpp暴露均可導致 小鼠腦組織中MDA水平升高P< 0. 05), GSTSOD活力下降P< 0. 05),以及小鼠的學習記憶能 力出現明顯下降說明氧化應激在TCPP的神經毒 性中起到重要作用有研究報道較高濃度TCPP (100、150、200 pml/L)對人肝癌細胞HepG2)、人 肺腺癌細胞A549)人結腸腺癌細胞Caco-2)細胞 染毒時相關細胞活力將受到抑製其原因是細胞 內產生大量活性氧、誘導DNA損傷及乳酸脫氫酶 (LDH)大量滲出021此外其同係物TDCIPP(3060 pml/L)PC12細胞染毒時,細胞內活性氧增 多,SODGSH隨之劑量增高而降低MDA呈現 增高的趨勢122以上研究與本研究結果比較一致

本研究發現,高劑量TCPP染毒導致小鼠產生 神經毒性及血清中TT3、FT3出現明顯增高甲狀 腺激素水平的增高,可以介導產生大量活性氧,導 致腦細胞脂質過氧化和腦細胞損傷的發生終導 致學習記憶能力下降M綜上TCPP暴露具有明 顯的神經毒性,其毒性機製可能與腦組織氧化損傷 及甲狀腺激素紊亂有關

 

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