中国公共卫生  2010, Vol. 26 Issue (2): 228-229   PDF    
引用本文
彭博, 吴哲, 张朝东. 铅对小鼠大脑皮层神经元磷脂酰肌醇3激酶影响[J]. 中国公共卫生, 2010, 26(2): 228-229.
PENG Bo, WU Zhe, ZHANG Chao-dong. Effect of chronic lead exposure on expression of PI3Ks in cortical neuron of mice[J]. Chinese Journal of Public Health, 2010, 26(2): 228-229.
铅对小鼠大脑皮层神经元磷脂酰肌醇3激酶影响
彭博1, 吴哲2, 张朝东2    
1. 中国医科大学门诊部, 沈阳110001;
2. 中国医科大学附属第一医院神经内科
数字出版日期: 2009-07-27.
基金项目: 国家自然科学基金(39970651)
作者简介: 彭博(1969- ),女,辽宁沈阳人,主治医师,硕士,研究方向:神经系统疾病与信号转导。
通讯联系人: 张朝东
摘要: 目的 观察慢性铅暴露对小鼠大脑皮层神经元磷脂酰肌醇3激酶(PI3Ks)表达的影响。方法 昆明系小鼠出生第1 d通过饮水饲以不同浓度醋酸铅(1.2,2.4,4.8,7.2,9.6 mmol/L)制备染铅模型,对照组饲以等量自来水;6周后用石墨炉原子吸收光谱法测血铅脑铅浓度;用蛋白印迹(Western blot)法观察各组小鼠大脑皮层神经元PI3Ks的表达状况。结果 慢性染铅组小鼠大脑皮层神经元PI3Ks表达水平呈下降趋势,各染铅组PI3Ks表达与对照组比较,差异有统计学意义,并具有浓度效应关系(P<0.05);PI3Ks表达与血铅浓度呈负相关(r=-0.82,P<0.01)。结论 慢性染铅可使大脑皮层神经元细胞PI3Ks表达水平下降;这可能是铅导致学习记忆功能损伤的原因之一。
关键词: 铅     磷脂酰肌醇3激酶(PI3Ks)     蛋白激酶B(PKB)     大脑皮层神经元    
Effect of chronic lead exposure on expression of PI3Ks in cortical neuron of mice
PENG Bo1, WU Zhe2, ZHANG Chao-dong2    
Outpatient Department, China Medical University, Shenyang 110001, China
Abstract: Objective To explore the expression of phospha tidy linositol 3-kinase(PI3Ks)in cortical neuron of mice with chronic lead exposure.Methods Acetic lead(1.2,2.4,4.8,7.2,and 9.6 mmol/L)in drinking water was applied to mice for 6 weeks.At the end of the exposure,blood lead concentration and brain lead concentration in the mice were detemined with graphite furnace a tomic absorption spectrometry and the expression of PI3Ks was determined with Western blotting.Results Compared with the control group,the expression of PI3Ks in cortical neuron of lead exposure group was decreased in significant dose-dependent manner(P < 0.05).The expression of PI3Ks in cortical neuron was negatively correlated with the concentration of blood lead and brain lead(r=-0.82,P < 0.01).Conclusion Chronicacetic lead exposure can depress the expression of PI3Ks in mice which is maybe one of the reasons for lead-induced damage of learning and memory.
Key words: lead     phosphoino sitide 3-kinase(PI3Ks)     protein kinase B(PKB)     cortical neuron    

环境中的铅是一种具有很强神经发育毒性的毒物,即使 是低水平暴露,仍然可以损害发育中的中枢神经系统,影响人 类的学习记忆能力和神经行为〔1, 2, 3〕。有研究指出〔4〕,磷脂酰 肌醇3激酶( pho spho ino sitide 3-k inase,PI3K s)是蛋白激酶B ( PKB )的上游信号分子,可激活下游的PKB /Akt等参与脑海 马CA 1区长时程增强( ( Lo ng - term po tentiation,LTP)的表 达。本研究建立慢性染铅小鼠动物模型,观察不同浓度铅对 小鼠大脑皮层神经元PI3K s表达的影响,探讨铅导致学习记 忆障碍作用机制。

1 材料与方法 1.1 动物及分组

昆明系小鼠60只(中国医科大学实验动 物部)体重28~ 34 g。醋酸铅实验组通过饮水饲以1.2,2.4, 4.8,7.2,9.6 mm ol/L醋酸铅;对照组饲以自来水。每组10 只,雌雄各半,6周后测定各指标。

1.2 试剂与仪器

自动电泳凝胶成像分析仪- chem iImager 5500(美国ALPHA INNOTECH公司);抗PI3Ks多克隆抗体 ( 110亚基) (美国Santa Cruz公司);辣根过氧化物酶标记二 抗、ECL检测液(北京普利莱基因技术有限公司)。

1.3 血铅、脑铅测定

采用石墨炉原子吸收光谱法。

1.4 蛋白印迹(W estern blot)法测定PI3Ks的表达〔3〕

按文 献〔3〕进行。本实验所用的一抗具有特异识别PI3Ks 110催 化亚基的特性,所以实验的灰度值代表该酶的酶活性。将实 验后的电泳图扫描后,以不同天数对照组的灰度值为100。

1.5 统计分析

应用SPSS统计软件进行统计分析。组间比 较采用方差分析,两两比较采用q检验。相关性分析采用 Person相关分析。

2 结果 2.1 小鼠血液和脑铅浓度测定(表 1)
表 1 不同组别小鼠血铅、脑铅浓度(x±s, n= 10)

结果表明,染铅组小 鼠血铅浓度与对照组比较明显增加,高浓度染铅组血铅及脑铅浓 度明显高于低浓度染铅组,差异均有统计学意义(P < 0.05)。

2.2 不同浓度铅对小鼠大脑皮层神经元PI3Ks表达的影响(表 2)
表 2 不同组别小鼠大脑皮层神经元P I3K s表达比较(x±s, n= 3)

结果显示,总体上慢性铅暴露对小鼠脑海马PI3Ks蛋白的表 达呈现下降趋势,各染铅组鼠脑海马PI3Ks蛋白的表达与相 应期对照组比较,差异均有统计学意义( P < 0101)。Pearson 相关分析显示,PI3K s表达与血铅浓度呈负相关( r= - 0.82, P < 0.01),即血铅、脑铅的浓度越高,PI3K s表达降低越明显。 即PI3K s表达降低越明显,损伤程度越严重。

3 讨论

本课题组前期研究132发现: 慢性铅暴露可影响小鼠大脑 皮层神经元细胞磷酸化蛋白激酶B ( p - PKB )的表达。染铅 组p- PKB 表达明显降低( P < 01 01) ,随染铅浓度增加,p- PKB 表达量减少,呈浓度依赖性,差异有统计学意义。p - PKB 表达与血铅浓度呈负相关,即血铅、脑铅的浓度越高,p- PKB 表达降低越明显。p- PKB表达与学习记忆能力损伤程 度呈负相关,即p - PKB 表达降低越明显,损伤程度越严重。 PI3K s是PKB 的上游信号分子,染铅后PI3Ks的表达改变与 PKB 一致,表明铅暴露是通过影响PI3Ks/PKB途径而发挥作 用。Sanna PP等指出〔4〕,PI3Ks激活下游的PKB /Akt等参与 海马CA1区长时程增强( LTP) 的表达,但与LTP的诱导无 关,表明PI3Ks /PKB是铅作用的一个靶点。铅通过影响中枢 神经系统皮层神经元细胞信号传导过程中PI3Ks /PKB 的表 达,导致LTP表达异常,进一步影响学习记忆功能,这很可能 是铅致学习记忆功能紊乱的原因之一〔5, 6〕。

参考文献
〔1〕 Canfield RL,Henderson CR Jr,Cory-Slechta DA,et al. Intellectual impairmentin children with blood lead concentrations below 10 imcrogper deciliter[J].N Engl J Med,2003,348(16):1517-1526.
〔2〕 邢伟,王彪,文涛,等.铅暴露对大鼠蛋白激酶CC亚型影响[J]. 中国公共卫生,2007,23(3):305-307.
〔3〕 彭博,张朝东,任艳,等.蛋白激酶B在铅致小鼠学习记忆功能障碍中的作用[J].中华神经医学杂志,2009,8(4):363-366.
〔4〕 Sanna PP,CammalleriM,Berton F,et al. Phosphatidylinositol 3-ki-nase is required for the expression but not for the induction or the main tenance of long-termpotentiation in the hippocampal CA1 region[J].J Neuroscien,2002;22(9):3359-3365.
〔5〕 徐健,颜崇淮,钟乐,等.低水平铅暴露对仔鼠海马基因表达影响[J].中国公共卫生,2008,24(3):317-319.
〔6〕 高双,文锋,孙黎光,等.慢性铅暴露对小鼠海马PKC-C蛋白表达的影响[J].中国公共卫生,2008,24(7):793-794.