紋狀體多巴胺能神經元在丙烯酰胺神經毒性中的作用.pdf

1、丙烯酰胺(Acrylamide, ACR)是工業(yè)、農業(yè)、國防上應用十分廣泛的一種化工原料。其主要危害為職業(yè)生產性中毒,除職業(yè)接觸外,在環(huán)境中、室內空氣、煙草、飲水以及食物包裝材料中都可以檢測到單體丙烯酰胺的存在,人們甚至可以通過油炸食物經口攝入。研究發(fā)現丙烯酰胺對人體及實驗動物具有一定的神經毒性作用,可引起亞急性、急性及慢性中毒。亞急性、急性中毒以中樞神經損害癥狀為主,突出癥狀為小腦共濟失調,而慢性中毒則以周圍神經的損害癥狀為主。由于人

2、群接觸廣泛,因而其造成的危害不容忽視。
　　紋狀體多巴胺能系統神經通路是基底神經節(jié)環(huán)路中的一個重要旁路,能通過影響基底節(jié)的直接和間接環(huán)路的活動達到調節(jié)基底節(jié)輸出的作用。該系統在感覺運動整合、軀體運動及學習記憶方面發(fā)揮著重要的作用。ACR對人群和實驗動物的神經損傷所表現出來的體征,似乎很大一部分與黑質紋狀體多巴胺系統的功能紊亂有關。
　　但截至目前,有關丙烯酰胺對紋狀體多巴胺能系統影響的研究報道較少,機制仍不十分明確。因此,本

3、研究擬通過體內和體外實驗的結合,從丙烯酰胺對單胺類神經遞質多巴胺及其代謝產物DOPAC,HVA的影響為切入點,探討其神經毒性的可能機制,以期從一個全新角度闡述ACR的中毒機制。
　　文章從以下三部分就紋狀體多巴胺能神經元在丙烯酰胺神經毒性中的作用進行了綜述。
　　第一部分丙烯酰胺對大鼠神經行為及不同腦區(qū)單胺類神經遞質含量的影響
　　目的:探討丙烯酰胺對大鼠神經行為及不同腦區(qū)單胺類神經遞質含量的影響。方法:健康成年雄性S

4、D大鼠28只,體重(220±20) g,由華中科技大學同濟醫(yī)學院實驗動物中心提供,合格證號:SCXK(鄂)2004-0007號。大鼠在12 h:12 h明暗循環(huán)的動物房內,自由飲水、進食,檢疫觀察7天后用于實驗。將大鼠按體重隨機分為4組,即對照組、低劑量(20 mg/kg)組、中劑量(30 mg/kg)組、高劑量(40 mg/kg)組,每組7只,均單籠飼養(yǎng)。每天上午8:00,ACR各劑量組按照對應的染毒劑量進行灌胃染毒,對照組灌胃等容量

5、的生理鹽水,每周連續(xù)染毒5天間隔2天,合計20天,并于第0,6,13,20天稱量體重并進行步態(tài)評分。末次給藥后24小時,斷頭處死大鼠,于冰盤上迅速分離紋狀體、大腦皮層及小腦,預冷PBS緩沖液洗凈,并用干凈濾紙吸干置于﹣80℃冰箱中保存?zhèn)溆?。高效液相色譜熒光檢測法分別檢測大鼠紋狀體、大腦皮層及小腦中單胺類神經遞質多巴胺(DA)、3,4-二羥苯乙酸(DOPAC)、高香草酸(HVA)以及5-羥色胺(5-HT)的含量。結果:(1)與對照組相比,

6、20 mg/kg組大鼠在整個染毒期內雖然體重增長始終低于對照組,但差異無顯著性;30 mg/kg組大鼠平均體重于第13 d、第20 d分別下降7.5％( P<0.05)、11.4％( P<0.05);40 mg/kg組大鼠平均體重于第13 d、第20 d分別下降10.5％( P<0.01)、17.8％( P<0.01)。與20 mg/kg組相比,40 mg/kg組大鼠平均體重于第20 d下降了10.5％( P<0.05)。(2)染毒結束

7、時,與對照組比較,20 mg/kg組步態(tài)評分升高了71％( P<0.01);30 mg/kg組步態(tài)評分升高了164％( P<0.01);40 mg/kg組步態(tài)評分升高了271％( P<0.01)。(3)與對照組相比,30 mg/kg組紋狀體內DA含量約升高24.0％( P<0.05),DOPAC含量約減低33.8％( P<0.01);40 mg/kg劑量組紋狀體內DA含量約升高69.8％( P<0.01),DOPAC含量約減低46.0％

8、( P<0.01)。(4)大腦皮層及小腦內各遞質均無明顯改變。
　　結論:ACR亞急性染毒能導致大鼠體重下降,步態(tài)評分增高,神經毒性作用較明顯,其對單胺類神經遞質的改變有一定的腦區(qū)特異性,主要作用部位為紋狀體,紋狀體DA系統功能紊亂可能參與了ACR的神經毒性作用。
　　第二部分丙烯酰胺對大鼠紋狀體酪氨酸羥化酶及單胺氧化酶的影響
　　目的:探討丙烯酰胺對大鼠紋狀體酪氨酸羥化酶(TH)以及單胺氧化酶(MAO)的影響。

9、>　　方法:動物分組及處理同第一部分。紫外分光光度法檢測紋狀體內MAO活性,實時熒光定量PCR技術檢測紋狀體內MAO的mRNA水平;免疫組織化學法以及實時熒光定量PCR技術分別檢測紋狀體內TH的蛋白及mRNA水平。
　　結果:(1)與對照組相比,40 mg/kg劑量組紋狀體內TH mRNA表達約升高42％( P<0.05),MAO-A mRNA表達約降低35％( P<0.05),MAO-B mRNA表達約降低58％( P<0.01

10、),差異具有統計學意義。(2)與對照組相比,ACR各劑量組TH蛋白表達變化不明顯,差異無顯著性( P>0.05)。(3)與對照組比較,20 mg/kg劑量組、30 mg/kg劑量組、40 mg/kg劑量組的MAO活力分別上升了11％、12％、34％,但均無統計學差異( P>0.05)。
　　結論:ACR可導致紋狀體DA能系統中TH mRNA表達升高,MAO-A及MAO-B的mRNA表達降低。
　　第三部分丙烯酰胺對PC12細

11、胞內多巴胺含量和釋放的影響目的:丙烯酰胺對PC12細胞多巴胺含量的影響。
　　方法:取對數生長期的PC12細胞,分為對照組,5 mmol/L,2.5 mmol/L,0.6 mmol/L,0.3 mmol/L,0.1 mmol/L ACR染毒組,染毒24 h。FL-HPLC分別檢測PC12的DA基礎釋放量、DA激發(fā)釋放量以及細胞內DA含量。
　　結果:(1)與對照組比較,各劑量染毒組PC12細胞DA基礎釋放量均低于對照組,但均

12、無統計學差異( P>0.05);(2)與對照組比較,各劑量染毒組PC12細胞DA激發(fā)釋放量均低于對照組,但均無統計學差異( P>0.05);(3)與對照組比較,0.3 mmol/L組細胞內DA含量約下降了16.9％( P<0.05);0.6 mmol/L組細胞內DA含量約下降了21.6％( P<0.01);2.5 mmol/L組細胞內DA含量約下降了28.4％(P<0.01);5 mmol/L組細胞內DA含量約下降了47.6％( P<0

13、.01)。各組間劑量-效應關系明顯。(4)與對照組比較,各劑量組DA釋放分數變化不明顯( P>0.05)。
　　結論:ACR導致PC12細胞內DA含量降低,劑量-效應關系明顯。
　　綜上所述,ACR亞急性染毒能導致大鼠體重下降,步態(tài)評分增高,神經毒性作用較明顯,其對單胺類神經遞質的改變有一定的腦區(qū)特異性,主要作用部位為紋狀體,能造成紋狀體內DA含量明顯升高,DOPAC含量明顯降低,劑量-效應關系明顯。并且可能與TH mRNA