納米二氧化鈦和量子點對海馬突觸可塑性及空間記憶的影響.pdf

1、隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展以及納米材料的不斷應(yīng)用，越來越多的科研人員開始關(guān)注納米材料對人類生命健康的影響。納米材料，由于其具有尺寸效應(yīng)等獨特的理化特性，使得他們能夠比較容易地穿透一些生物屏障，對生物體造成潛在的負面效應(yīng)。本文主要以大鼠為模型，運用在體場電位記錄技術(shù)和生化技術(shù)并通過動物行為學(xué)分別研究了二氧化鈦和量子點納米材料對大鼠海馬DG區(qū)突觸可塑性以及對大鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力的影響，并初步探索了其潛在的機制。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：

2、　　 ㈠發(fā)育期納米二氧化鈦暴露對大鼠海馬突觸可塑性的影響。選擇動物的發(fā)育期這一大腦發(fā)育的關(guān)鍵時期作為二氧化鈦納米顆粒暴露的時期，來研究其對子代突觸可塑性的影響。實驗中我們進一步選取了大腦發(fā)育前期（孕期）和發(fā)育后期（哺乳期）兩個實驗段，通過灌胃的方法分別給與實驗動物每只每天100mg/kgBW納米二氧化鈦暴露，每階段持續(xù)20天，待子代成熟后進行后續(xù)實驗。ICP-MS檢測結(jié)果表明，發(fā)育期納米二氧化鈦暴露的子代大鼠海馬中的鈦含量與對照組相比

3、顯著提高，哺乳期尤其顯著。這說明納米二氧化鈦確實可以通透血腦屏障入腦并沉積在海馬內(nèi)。電生理結(jié)果顯示，哺乳期納米二氧化鈦暴露后I/O曲線、PPR、LTP均受到了抑制。這說明二氧化鈦暴露后降低了突出傳遞的效能，損傷了短時程和長時程的突觸可塑性。而孕期納米二氧化鈦暴露僅損傷了PPR，I/O功能，LTP均沒有顯著影響。進一步的實驗結(jié)果表明，哺乳期暴露納米二氧化鈦后海馬組織中SOD和GSH的含量與對照組相比顯著下降；同時組織中H2O2和IL-1β

4、的含量與對照組相比顯著升高。孕期納米二氧化鈦暴露的海馬組織中僅IL-1β的含量有顯著地升高。兩組中海馬組織MDA的含量與對照組相比均沒有顯著變化。這說明發(fā)育期納米二氧化鈦暴露可以引起海馬氧化應(yīng)激與炎癥反應(yīng)，尤其是在哺乳期。綜合以上結(jié)果我們認為，發(fā)育期尤其是哺乳期納米二氧化鈦暴露可以損傷海馬的突觸傳遞以及突觸可塑性。納米二氧化鈦引起的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)是導(dǎo)致這一結(jié)果的兩種潛在機制。詳細的機制還有待進一步的研究。
　　 ㈡慢性量子點

5、暴露對大鼠的空間學(xué)習(xí)記憶能力的影響。量子點是一種有著廣泛的應(yīng)用前景的納米材料，已被應(yīng)用于生物領(lǐng)域。在生物應(yīng)用不斷深入的同時，對其可能引起的生物效應(yīng)的研究方興未艾。然而到目前為止，有關(guān)長時間量子點暴露對活體動物的中樞神經(jīng)系統(tǒng)影響的研究還很少。之前，我們的實驗結(jié)果表明，慢性量子點暴露損傷了大鼠海馬DG區(qū)的突觸可塑性。在這基礎(chǔ)上我們進一步通過動物行為學(xué)的方法研究了慢性量子點暴露是否能夠?qū)游锏哪X功能，比如空間學(xué)習(xí)記憶能力，造成損傷。Morri

6、s 水迷宮實驗可以很好地反映出動物空間學(xué)習(xí)記憶能力的變化。實驗結(jié)果表明，在空間探索訓(xùn)練的前五天，經(jīng)過慢性量子點暴露的大鼠，其找到水下目標(biāo)平臺所用的時間即潛伏期與對照組相比要長，而之后與對照組的差異性消失。隨后進行的Probe Test實驗數(shù)據(jù)也顯示，經(jīng)過空間探索訓(xùn)練后，所有組的大鼠穿越目標(biāo)區(qū)域的次數(shù)和圍繞目標(biāo)區(qū)域所游泳的距離之間沒有顯著性差異。這說明慢性量子點暴露主要影響大鼠記憶的形成過程。我們隨后的實驗進一步發(fā)現(xiàn)，慢性量子點暴露引起了