温故知新​|母源性BDE-209胃灌后对子鼠学习记忆能力的影响以及血清 BDE-209浓度的测定

学术   2024-10-31 17:03   北京  

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本文发表于《中华围产医学杂志》2006年第6期
引用格式:陈敦金,余琳,廖秦平,等. 母源性BDE-209胃灌后对子鼠学习记忆能力的影响以及血清BDE-209浓度的测定[J]. 中华围产医学杂志,2006,9:(06):412-415. DOI:10.3760/cma.j.issn.1007-9408.2006.06.015

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陈敦金  余琳  廖秦平  屈委月
基金项目:国家重点自然科学基金资助项目(40590390)
作者单位:100034 北京大学第一医院妇产科[陈敦金 (现在广州医学院第三附属医院妇产科)、廖秦平]; 广州医学院第三附属医院妇产科(余琳);中国科学院广州地球化学研究所(屈委月) 







【摘 要】


目的   研究母鼠在妊娠期及哺乳期接触十溴联苯醚(brominated diphenyl ethers-209, BDE-209)对子鼠的学习记忆能力的影响以及血清 BDE-209的浓度测定。

方法   通过胃灌的方法造成 Wistar大鼠 BDE-209[300mg/(kg·d)]的暴露模型,直至生育出的子鼠断乳,通过 Y 型迷宫测试子鼠的学习记忆能力。然后分别取母鼠及子鼠的血清进行 BDE-209的测定。 

结果   终生胃灌 BDE-209组的大鼠学习能力为89.65±6.68,记忆能力为平均为4.75±1.25,均较对照组(学习能力 68.85±9.28,记忆能力8.05±0.76)有明显的下降,差异有统计学意义(P<0.01);妊娠期以及哺乳期均胃灌组学习能力为74.40±8.26,较正常对照组有下降,差异有统计学意义(P<0.05),但记忆能 力下降差异无统计学意义(P>0.05);单纯哺乳期胃灌组较对照组学习记忆能力下降差异无统计学意义(P>0.05);母鼠血清中 BDE-209的含量与子鼠正相关。

结论   BDE-209可以通过胎盘屏障 以及母乳进入胎鼠体内并有一定程度的蓄积,并且可以影响发育中的子鼠神经系统,降低子鼠的学习 记忆能力检测。

【关键词】 苯乙醚类;多溴联苯类;迷宫学习;记忆;大鼠,Wistar 





十溴联苯醚 (brominated diphenyl ethers-209, BDE-209)是一种目前应用非常广泛的工业化学阻燃剂之一,应用于各种电子产品,塑料泡沫及装饰材料之中产品报废后处理不当可以成为持续性有机环境污染物,并能通过各种途径进入人类体内,对人类及整个生态系统造成潜在的危害[1-3]。现已证明多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)等可以通过胎盘屏障进入胎儿体内并对胎儿的生长发育造成影响,同时还有文献报道母血中的 PBDEs水平可用来预测新生儿的暴露水平[4-6]。但是以往的实验大都是针对低溴联苯醚的研究,BDE-209作为环境中含量最高,应用最广的含溴阻燃剂,对人体影响研究结果目前的意见不统一[7,8]。所以本实验通过观察母鼠胃灌 BDE-209对仔鼠学 习记忆能力的影响并检测母代及子代血清中BDE- 209的水平,探讨BDE-209对子鼠神经发育的影响

材料和方法 
一、实验动物
  出生21d的SPF级 Wistar大鼠60只(雌鼠40 只,雄鼠20只,购于南方医科大学实验动物中心), 分为四组(每组雌鼠10只,雄鼠5只),实验组(A): 自购买日始胃灌 BDE-209直至生育第一代子鼠断乳;实验组(B):自购买日始 胃 灌单纯花生油至妊娠,妊娠后改为胃灌 BDE-209直至生育第一代子鼠断乳;实验组(C):自购买日始胃灌单纯花生油至分娩新一代子鼠,仅在哺乳期胃灌 BDE-209;对照组: 自购买日始一直胃灌单纯等量花生油。 
二、实验方法 
将 BDE-209溶解于精练花生油中,每日下午避光胃灌BDE-209一次[300mg/(kg·d)]。对照组胃灌同量花生油以减少生理性差异。交配合笼时间 选择在胃灌90d后,雌雄比例为1∶2合笼,并使之自然妊娠及分娩子代大鼠。所有的动物自由采食, 饮水,采光,自然日夜周期。子鼠断乳后,分别随机 选取每组子鼠各20只,采用 Y 型迷宫检测各组子鼠的学习记忆能力。
  1. 迷宫测试:(1)迷宫装置:Y 型迷宫由三等份辐射式迷宫箱以及选择控制器组成。箱的每个支臂装有信号灯,箱底为多根平行的铜棒,可通电。灯亮则表示此臂为安全区,其箱底铜棒不通电,另两臂指示灯不亮则为铜棒有电。用控制器根据秒表按出的随机数随机选择安全区方位。测试时,选用电压为30V,电击延迟30s。室温保持在26~28℃,室内 保持安静,昏暗,被试大鼠能够及时正确的识别信号 灯而直接逃至安全区为正确反应。(2)逃避性学习 能力实验:每天上、下午各一轮,每一轮每只鼠训练 10次,连续训练至10次测试中有9次以上正确反 映为学会标准。记录每只鼠达到学会标准所需的训 练(学习)次数为学习成绩;训练次数越少,说明学习速度越快,表明学习能力越强。反之亦然。连续训练6d仍未学会则以6d计。(3)逃避性记忆能力测 试:记录每只鼠达到学会标准时的时间,24h后再进行一轮(10次)测试,正确次数为记忆能力(次数多表示记忆力越强,反之亦然)。 
2. 血清标本收集及 PBDEs的含量测定:迷宫 测试后将母鼠及子鼠常规麻醉(10%水合氯醛1.5 ml/kg)心脏取全血4~6ml,离心取上层血清保存 在-80℃冰箱中,待同组标本收集齐全后送往中国科学院地球化学研究所协助测量,数据由中科院地球化学研究所提供。
 三、统计学方法 
所得数据用均数 ± 标准差 (x±s)表 示,行 ANOVA 分析,实验组各组与对照组比较先行方差分析,再行LSD-T 检验。用SPSS11.5软件进行统计学分析,P<0.05为有显著性差异。 

结 果
  一、各组大鼠学习能力以及记忆能力测试 
A 组的学习记忆能力均低于对照组 (P < 0.01);B组的学习能力低于正 常对照组 (P < 0.05),但记忆能力与对照组无统计学意义;C 组在学习能力及记忆能力方面与对照组相比均无统计学意义,见表1。 


二、各组母鼠及子鼠血清中 BDE-209原型化合物的含量
  因为目前检测原型 BDE-209需血清量大的关系,所得数据为同组鼠的混合血清中 BDE-209的含量,A 组母代鼠血清含量最高,对照组子鼠与母鼠的 血清 BDE-209的含量基本相近。通过测定的 BDE- 209在血清中的含量,发现孕期 BDE-209在体内的蓄积是时间蓄积过程,且可以通过胎盘屏障进入胎儿体内,并可继续在胎儿脂肪组织中积蓄。暴露时间越长,BDE-209在体内蓄积的浓度越高,并且暴露时间越长的母鼠所生子鼠体内的浓度也同样越高 (如表2所示)。 

讨 论
  一、关于 PBDEs及 BDE-209
  PBDEs是随着工业的发展而产生的一种新型的污染源。主要存在于各种电子产品,塑料制品以及装饰材料之中,当产品一旦废置而又不经过严格的回收处理,产品中的阻燃剂成分进入人类的生存环境,积蓄在生物体的脂肪组织中,并可以通过胎盘屏障,血脑屏障以及母乳而进入胎儿体内,导致胎儿生长发育的缺陷[9]。本实验所探讨的 BDE-209是 PBDEs族中含溴最高的一种同分异构体,以往一直认为它的毒性较低而不予重视,以致 BDE-209大量生产,从而导致目前生存环境中大气、水和土壤中的 BDE-209含量远高于其他类型的 PBDEs [10-12]。近年来有文献提示这种高溴的阻燃剂和含溴低的 PBDEs一样在生物体有一定浓度的蓄积,可以导致子代的神经发育毒性以及其他系统的毒性[13]。 
二、母代暴露 BDE-209对子代学习记忆能力的影响 
很多学者推测 PBDEs暴露最先可能发生在胎儿期。因为在妊娠期特别是妊娠末期(28~40周) 孕妇体内脂肪大量动员,脂溶性的 BDE-209也随之大量释放入血。以往有研究显示在出生前和出生后不久暴露于 BDE-99的小鼠和大鼠会出现永久性的学习、记忆和行为失调,在 BDE-153、47等化合物中也得出相同的结论[14,15]。本实验通过胃灌大鼠 BDE-209得出结论与暴露 BDE-99等低溴联苯醚一致。表明长期暴露该种 BDE-209下同样会造成实验大鼠的学习记忆能力的损害。但本实验得出单纯哺乳期暴露 BDE-209对子代大鼠的学习记忆能力的影响不明显。可能因为暴露的时间不够,体内的毒物浓度达不到影响神经发育的临界水平。导致学习记忆能力改变的激励目前尚未完全阐明,但一般认为 PBDEs影响神经发育的机理为:(1)甲状腺激素的扰乱;(2)细胞间通信第二信使的扰乱;(3)神经递质系统的改变[16,17]。
  三、雌鼠 BDE-209暴露对在血清中含量的测定 
本文通过测定的 BDE-209在血清中的含量,发现孕期 BDE-209在体内的蓄积是时间蓄积过程,且可以通过胎盘屏障进入胎儿体内,并可继续在胎儿 脂肪组织中积蓄。暴露时间越长,BDE-209在体内蓄积的浓度越高,并且暴露时间越长的母鼠所生子鼠体内的浓度也同样越高。实验各组母代及子代鼠血清含量较对照组母代高出数倍到十余倍。以上的数据均说明了 BDE-209可以通过胎盘屏障进入胎儿体内,并在胎儿体内有一定浓度的蓄积,达到一定的程度将会影响到胎儿的生长发育。有报导在 PBDEs应用于人类约25年的时间内,PBDEs在血液中的水平已经增长了100多倍。虽然有文献报道 BDE-209的在人体的蓄积率较低溴联苯醚弱,同时 BDE-209存在光降解效应,但因为目前环境中的十溴联苯醚的浓度远大于其它形式的含溴阻燃剂,长期的大量的暴露在体内蓄积一样可能引发严重的毒性作用。最近 Viberg 等[18]关于高溴PBDEs对神经发育毒性又有新的依据,认为 BDE-183、203、206 的围产期暴露可以导致子鼠成年后的神经自发行为 以及学习记忆能力的影响。本实验的结果证实了这 一点,认为长期胃灌十溴联苯醚的大鼠(A 组)的学习记忆能力明显下降,而仅在哺乳期胃灌的 C 组的学习记忆能力与正常组无差别。以上事实均说明了灌注 BDE-209的时间蓄积规律以及母胎垂直蓄积规律。如此可以预测在人类生存的环境中,随着工 业的需要而无止境生产的 BDE-209在环境里不断蓄积,人类的暴露浓度也会不断增大,随着人类的生殖繁衍,后代的危害是巨大的。 
本研究提示,所探讨的 BDE-209能在体内蓄积并可以通过胎盘在胎鼠体内蓄积;并且可以影响发育中的子鼠神经系统,降低子鼠的学习记忆能力,而 且这种损害发生在宫内以及哺乳期等脑发育的特别时期,认为损害一旦发生,即难完全恢复。所以避免在孕期暴露于高 BDE-209环境尤其重要。但是该种化合物对哺乳动物的神经发育损伤机理将须进一 步研究。 



参考文献

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