Wistar大鼠出生前后PFOS暴露的神經行為毒性及機理研究.pdf

1、全氟辛烷磺酸(perfluorooctane sulfonate，PFOS)由于其良好的表面活性和穩(wěn)定性曾被廣泛應用于滅火劑、紡織用品、殺蟲劑等日用品和工業(yè)產品生產領域。毒理學研究表明PFOS是一類具有全身多臟器毒性的環(huán)境污染物，斯德哥爾摩公約已于2009年5月正式將PFOS列入持久性有機污染物名單。PFOS可以通過胎盤屏障和母乳傳遞進入胎兒和嬰幼兒體內，并能夠通過血腦屏障在其腦部蓄積，進而對早期神經系統(tǒng)發(fā)育造成影響。但目前有關PFOS

2、發(fā)育神經毒性作用機制的研究仍非常有限。
　　本論文將圍產期Wistar母鼠通過飲水暴露于PFOS，將仔鼠建立交叉哺育模型，比較仔鼠出生前和/或出生后PFOS暴露的神經行為毒性效應，確定PFOS發(fā)育神經毒性的關鍵作用時期，并從神經發(fā)育、海馬神經元細胞凋亡和鈣離子信號轉導通路的角度探討發(fā)育期PFOS暴露的神經毒性作用機制。主要內容包括:
　　(1)采用液相色譜-質譜聯(lián)用分析手段，考察PFOS在仔鼠海馬組織中的蓄積水平和特征。結果

3、顯示:在出生后第一天(postnatal day1，PND1)，仔鼠海馬組織中PFOS濃度高于血清，原因可能為血腦屏障建立前細胞膜通透性較高，提示腦組織發(fā)育期PFOS較高的靶器官蓄積水平和潛在的神經毒性效應。持續(xù)暴露組和出生前暴露組仔鼠海馬中PFOS濃度在仔鼠出生后呈下降趨勢，出生后暴露組仔鼠海馬中PFOS濃度隨時間逐漸升高。至PND35，出生前暴露組海馬中PFOS濃度顯著低于出生后暴露組。
　　(2)通過評價仔鼠空間學習記憶能力

4、，研究出生前后PFOS暴露對仔鼠的神經行為毒性效應。抓力結果顯示仔鼠肌力未受到顯著影響，水迷宮實驗可見平臺測試表明仔鼠的游泳能力未受顯著影響。但水迷宮定位航行實驗和空間探索實驗結果表明，出生前和/或出生后PFOS暴露能夠導致仔鼠空間學習記憶能力的下降。盡管出生前暴露組仔鼠海馬中的PFOS濃度在PND35顯著低于出生后暴露組，但出生前暴露組仔鼠神經行為損傷程度多高于或相當于出生后暴露組，這提示出生前PFOS暴露能夠對仔鼠神經系統(tǒng)功能造成長

5、期影響，表明胚胎期是PFOS發(fā)育神經毒性的關鍵作用時期。
　　(3)通過分析神經發(fā)育關鍵蛋白和基因的差異表達，闡明PFOS神經行為毒性與突觸發(fā)育之間的關聯(lián)。結果顯示:在PND35，生長關聯(lián)蛋白43(growth-associated protein-43，GAP-43)、神經細胞粘附因子1(Neural cell adhesion molecule1，NCAM1)、神經生長因子(nerve growth factor，NGF)和腦

6、源性細胞營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)等神經發(fā)育關鍵因子的蛋白水平均表達下調，而相應基因(gap-43、ncaml、gnf、bdnf)表達上調，這說明PFOS能夠通過干擾轉錄后和翻譯的進程，抑制神經發(fā)育關鍵蛋白的表達，導致發(fā)育神經系統(tǒng)的損傷，從而影響仔鼠的神經行為。出生前暴露組神經發(fā)育關鍵因子的變化程度與出生后暴露組相當，甚至更為嚴重，同樣提示了胚胎期PFOS暴露的高風險性。

7、r>　　(4)研究出生前后PFOS暴露對海馬神經元細胞凋亡的影響，從細胞水平闡明PFOS神經行為毒性的作用機制。結果顯示:PFOS造成PNDs1、7、35海馬神經元細胞凋亡不同程度的升高，僅出生前暴露PFOS同樣能夠造成仔鼠出生后神經元細胞的凋亡，且細胞內游離鈣離子濃度([Ca2+]i)變化趨勢與凋亡類似。對鈣離子依賴且與細胞凋亡密切相關的凋亡關聯(lián)基因-2(Apotosis-linked gene-2，alg-2)和死亡相關蛋白激酶2(

8、Deathassociated protein kinase，dapk2)在PND35上調，并在持續(xù)暴露組和出生前暴露組出現顯著性差異，表明PFOS造成的細胞凋亡升高與鈣信號通路受到干擾有關?？沟蛲龌駼cl-2在PND7和PND35均出現顯著性上調，且在出生前和出生后暴露組變化程度相當。同時，BCL-2蛋白在PND35的出生后暴露組顯著下調，說明PFOS引起凋亡升高后在轉錄后和翻譯水平的反饋調節(jié)機制受損，且最終抗凋亡機制受到破壞。上述

9、研究結果表明PFOS能夠通過誘導[Ca2+]i升高，激活Ca2+關聯(lián)的凋亡相關基因，抑制抗凋亡蛋白的表達，最終造成海馬細胞的凋亡升高，這是PFOS造成神經行為毒性的機制之一。
　　(5)研究出生前后PFOS暴露對關鍵鈣信號轉導通路的干擾，闡明其與PFOS神經行為毒性之間的關聯(lián)。結果顯示:PFOS暴露導致calpainⅠ的表達抑制和calpainⅡ的過度激活，引發(fā)鈣信號轉導通路的表達紊亂。主要表現為環(huán)磷酸腺苷(cyclic aden

10、osinemonophosphate，cAMP)、蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)和磷酸化環(huán)磷腺苷效應元件結合蛋白(phosphorylated cAMP response element-binding protein，p-CREB)的表達抑制和鈣調蛋白依賴的蛋白激酶Ⅱ(calmodulin-dependent protein kinasesⅡ，CaMKⅡ)的過度激活，鈣調蛋白(calmodulin，CaM)和有