中国公共卫生  2011, Vol. 27 Issue (4): 463-464   PDF    
铅对大鼠大脑皮层乙酰胆碱酯酶活性影响
高双, 游园园, 孙黎光     
中国医科大学公共卫生学院, 辽宁沈阳110001
摘要: 重金属铅(lead)是一种普遍存在的环境神经毒物,可在神经组织中蓄积,引起神经系统功能(主要是学习记忆功能)的长期损害〔1-2〕。随着社会经济发展,特别是汽车保有量迅速增加,使得环境中的铅负荷不断上升,铅对人体健康造成的损害,特别是对脑发育的影响备受关注。
关键词:      乙酰胆碱酯酶     学习记忆功能    

重金属铅(lead) 是一种普遍存在的环境神经毒物,可在神经组织中蓄积,引起神经系统功能(主要是学习记忆功能) 的长期损害1, 2。随着社会经济发展,特别是汽车保有量迅速增加,使得环境中的铅负荷不断上升,铅对人体健康造成的损害,特别是对脑发育的影响备受关注。环境中铅可通过血脑屏障进入脑中,产生脑损伤3,然而,铅致人体脑损伤及学习记忆障碍确切机制尚不完全清楚。本研究通过测定不同剂量染铅大鼠大脑皮层乙酰胆碱酯酶(AChE) 活性,为阐明铅对脑发育的影响及铅的神经毒性机制提供依据。

1 材料与方法 1.1 实验动物

选用刚断乳Wistar 大鼠(中国医科大学实验动物中心) 20 只,许可证号: SYXK(辽) 2008-0005。动物饲养环境: 温度20 ~ 25 ℃,相对湿度(50 ± 10) %。实验前动物适应性喂养7 d。

1.2 主要试剂与仪器

AChE 测定试剂盒(南京建成生物工程研究所) 。Morris 水迷宫(上海吉量软件科技有限公司) 。 醋酸铅溶液及其他试剂均为国产分析纯。

1.3 实验方法 1.3.1 动物分组及染铅动物模型建立

将20 只大鼠随机分为对照组,低、中、高剂量染铅组,每组5 只。对照组饮用蒸馏水,低、中、高剂量染铅组分别饮用0.5、2、5 mmol /L 醋酸铅溶液,连续4 周,建立动物模型。

1.3.2 铅暴露小鼠记忆行为学检测

于染毒3 ~ 4 周,大鼠开始进行被动回避反应(passive avoiding response,PAR) 训练,每组训练7 次,训练时间间隔平均1. 28 ~ 1. 43 d,求出各组每次平均值,观察记录其记忆保持时间。将大鼠放入测试装置中,让其自由行走,当大鼠发现黑洞时,本能地钻入洞中,每当其钻入洞中时,则通过电击和强光使其受惊而逃出洞口。每间隔1 ~ 2 d 重复该过程1 次。经数次后,不同浓度铅处理大鼠对洞口产生不同程度的恐惧性记忆。当将其再放入此装置时,产生记忆较强的大鼠即不再钻入洞口或停留较长时间再钻入洞口,而产生记忆较弱的则停留较短时间即钻入洞口。 由此观察对照组和不同浓度铅暴露组大鼠记忆形成和保持时间(s) 差异,从而判断不同浓度铅对大鼠记忆影响。

1.3.3 大鼠大脑皮层AChE 活性测定

大鼠染毒结束后进行脑组织匀浆的制备,快速断头处死动物,取大脑皮层组织匀浆,离心后取上清液备用。按照试剂盒说明书方法测定大鼠大脑AChE 活性。

1.2.4 统计分析

应用SPSS 10.0 统计软件进行统计分析,组间比较采用方差分析,两两比较采用最小显著差法,检验水准α = 0.05。

2 结 果 2.1 铅致大鼠大脑AChE 活性变化

对照组及低、中、高剂量染铅组AChE 活性分别为(1.77 ± 0.58) 、(1.52 ± 0.22) 、 (0.78 ± 0.34) 、(0.53 ± 0.86) μmol /L。与对照组比较,低剂量组AChE 活性无明显变化(P > 0.05 ) ,而中、高剂量组 AChE 活性明显下降(P < 0.05) 。可见大鼠大脑AChE 活性,随染铅剂量的增加而降低,呈剂量-效应关系。

2.2 不同浓度铅暴露对大鼠学习记忆影响(表 1)
表 1 不同浓度铅暴露的小鼠记忆保持时间(x±s,s)

在初期训练中,低浓度铅暴露组的记忆保持时间略高于对照组,而高浓度铅暴露组的记忆保持时间则低于对照组。但在训练后期 (第5、6、7 次) 高浓度组记忆保持时间均明显低于对照组(P < 0.05) 。

3 讨 论

本实验中大鼠记忆行为学测试实验(被动回避反应) 比较直观地反映了大鼠记忆与暴露醋酸铅浓度的关系。实验结果显示,各组大鼠记忆时间随训练次数增加而增加。铅对脑组织的直接作用与铅在脑中的蓄积相关联4。铅的蓄积必然引起脑组织出现相应的生物化学改变,本研究发现高剂量染铅可以使脑中AChE 活性降低,脑中神经递质的稳定性影响人类正常的学习功能和行为的变化5。乙酰胆碱是胆碱能神经递质,在中枢神经系统内由中枢胆碱能神经末梢释放,是中枢神经重要的递质之一。乙酰胆碱酯酶对乙酰胆碱的水解,是乙酰胆碱酶促水解的最重要途径。乙酰胆碱参与学习记忆,对觉醒和睡眠、摄食和饮水以及体温调节等有着重要的生理功能。本研究提示醋酸铅具有中枢神经毒性,铅致大鼠学习记忆能力损伤机制与大鼠脑组织中AChE 活性改变有关。

参考文献
〔1〕 Chetty CS,Reddy GR,Murthy KS,et al.Perinatal lead exposure alters the expression of neuronal nitric oxide synthase in rat brain[J]. Int J Toxicol,2001,20(3):113-120.
〔2〕 Zhu ZW,Yang RL,Dong GJ,et al.Study on the neurotoxic effects of low-level lead exposure in rats[J].Zhejiang Daxue Xuebao,2005,6 (7):686-692.
〔3〕 Sun K,He JJ,Miao YQ.Assay of aetylcholinesterase activity and electrochemical determination of fenthion in oil-in-water emulsion[J].Chinese Journal of Analytical Chemistry,2009,37(3):73-75.
〔4〕 文涛,孙黎光.慢性铅暴露对小鼠CaMKII蛋白表达的影响[J]. 中国公共卫生,2006,22(2):1211-1212.
〔5〕 邢伟,王彪,文涛,等,铝暴露对大鼠海马蛋白激酶Cγ亚型影响[J].中国公共卫生,2007,23(4):305-307.
〔6〕 高明奇,孙黎光,周彬,等.慢性铅暴露小鼠海马NMDAR亚单位基因表达[J].中国公共卫生,2006,22(5):574-575.
〔7〕 文涛,孙黎光,宗志宏,等.铅对小鼠海马区c.jun表达及学习记忆功能的影响[J].中国公共卫生,2005,21(2):183-184.