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编号:10260835
胚胎期暴露于甲基汞大鼠的迷宫测试
http://www.100md.com 《卫生研究》 2000年第4期
     作者:李健 刘苹 顾涛 张玲 刘伟华

    单位:昆明医学院预防医学系,昆明 650031

    关键词:甲基汞;迷宫;学习;记忆

    卫生研究000408 摘要:为研究胚胎期甲基汞暴露对大鼠迷宫学习与记忆能力的影响,用不同剂量甲基汞[0、0.01、0.05和2.00mg/(kg.d)]于大鼠孕6~9天连续灌胃染毒,仔鼠出生7周时进行Y型迷宫测试。学习记忆成绩以平均错误次数、到达安全区平均时间和主动回避率表示。整个实验采用双盲法。结果与对照组相比,各暴露组大鼠的平均错误次数和到达安全区平均时间显著增高,主动回避率显著降低(P<0.05或P<0.01);各组大鼠学习记忆能力无性别差异。提示甲基汞可通过胎盘屏障和乳汁进入仔鼠体内,影响仔鼠神经系统的发育,使其学习记忆能力受到明显损害。

, http://www.100md.com     中图分类号:Q132.7 R338.64 文献标识码:A

    文章编号:1000-8020(2000)04-0211-03

    Electric maze test in rats after prenatal methylmercury exposure

    Li Jian, Liu Ping, Gu Tao, Zhang Ling, et al.

    (Department of Public Health, Kunming Medical College, Kunming 650031,China)

    Abstract:To study the changes of rat's learning and memory ability in maze test after prenatal methylmercury exposure, methylmercury in doses of 0,0.01,0.05 and 2.00 mg/(kg.d) were fed to pregnant rats at the 6th~9th day after conception. We adopted a Y-shaped electric maze to detect learning and memory ability of the rat offspring. Double blind was used in the experiment.The results showed that the error times and arrival time of all exposure groups were more, and active avoidance ratio of all exposure groups was less than that of control group. The differences were significant(P<0.05 or P<0.01). There was no difference between male and female rats. It is concluded that methylmercury could affect the growth and development of central nerve system. The learning and memory ability of rat offspring was greatly damaged.
, 百拇医药
    Key words:methylmercury, maze, learning, memory

    50年代日本发生了震惊世界的水俣病,经查明是由于当地居民摄入了被甲基汞污染的鱼、贝类所致。近半个世纪的研究表明,动物妊娠期暴露于甲基汞后,仔代可产生明显的神经行为改变;人群流行病学调查也证实胎儿比成人对甲基汞更加易感[1]。迷宫实验是一个很常用的方法,可用于检测动物学习和记忆的综合能力。为了探明胚胎期甲基汞暴露对大鼠学习记忆能力的影响,进行了本研究。

    1 材料与方法

    1.1 材料

    1.1.1 受试物 氯化甲基汞(methylmercury chloride, CH3HgCl),由德国Alfa公司提供(批号:4310700)。
, http://www.100md.com
    1.1.2 实验动物 健康3月龄Wistar大鼠,体重200~300g,由中科院昆明动物研究所提供(动物合格证号:0000757)。实验动物喂标准饲料(由昆明医学院天然药物重点实验室提供),自由饮水。

    1.2 方法

    1.2.1 实验剂量及分组 雌、雄大鼠以3∶1于晚6:00时合笼,次日晨进行阴道涂片检查,凡查出有精子者确定为已交配,当日定为受孕“第0天”。并将其随机分成4组,于妊娠第6、7、8、9天进行灌胃处理。3个暴露组的甲基汞剂量分别为0.01、0.05和2.00mg/(kg.d),空白对照组采用蒸馏水灌胃。仔鼠自然娩出,饲育至7周龄时进行迷宫测试。整个实验过程采用双盲法。

    1.2.2 实验方法 实验在暗室进行。三等分Y型迷宫各臂底部均铺有铜棒,通电后电击电压控制在35~38V,每臂顶端装有小灯,灯亮时该臂不通电而成为安全区,其余无灯光的两臂通电而成为电击区。实验开始时,让大鼠在安全区适应30秒,然后随机转换开关以变换安全区与电击区的位置。电击时,大鼠从原安全区直接逃到新安全区者为正确,否则为错误。大鼠到达新安全区后间隔15秒,再次重复实验。每只大鼠每天连续测定10次,连续测定2天。记录正确次数、错误次数和到达安全区时间。
, 百拇医药
    1.2.3 统计处理 实验数据采用PEMS 2.1版统计软件包进行统计处理。采用方差分析、t检验、χ2检验等进行分析。

    2 结果

    2.1 平均错误次数

    表1结果显示:平均错误次数第1天暴露组与对照组间差异无显著性(P>0.05),第2天3个暴露组均显著多于对照组(P<0.05或P<0.01);第2天与第1天比较,0.05mg/(kg.d)、2.00 mg/(kg.d)暴露组雌性大鼠均比第1天显著增多(P<0.05或P<0.01),其余暴露组比第1天增多,对照组比第1天减少,但差异都无显著性意义(P>0.05);雌、雄大鼠之间差异无显著性(P>0.05)。

    2.2 到达安全区平均时间

, 百拇医药     第1天2.00 mg/(kg.d)暴露组到达安全区平均时间明显比对照组时间延长(P<0.01),第2天各暴露组与对照组相比,时间明显长于对照组(P<0.01)。第2天与第1天相比,对照组到达安全区平均时间比第1天缩短(P<0.05或P<0.01);0.01、0.05 mg/(kg.d)暴露组比第1天明显延长(P<0.01),2.00 mg/(kg.d)暴露组比第1天延长,但差异无显著性意义(P>0.05);雌、雄大鼠之间差异无显著性(P>0.05),见表2。

    表1 平均错误次数比较(±s) 组别

    甲基汞剂量

    [mg/(kg.d)]
, 百拇医药
    第1天

    第2天

    n

    ♀

    n

    ♂

    n

    ♀

    n

    ♂

    对照组

    0.00

    8

    6.50±1.60
, 百拇医药
    8

    6.12±3.09

    8

    4.50±2.56

    8

    3.75±2.38

    暴露组

    0.01

    9

    6.56±1.59

    9

    8.00±1.41

    9
, 百拇医药
    7.67±2.45(1)

    9

    8.56±2.40(2)

    0.05

    11

    5.00±2.90

    8

    4.75±3.01

    11

    9.36±2.65(2,4)

    8

    7.50±3.46(1)
, 百拇医药
    2.00

    14

    5.14±2.71

    12

    6.50±3.48

    14

    7.50±3.28(1,3)

    12

    7.08±3.42(1)

    注:同一天同一性别暴露组与对照组比较(1)P<0.05 (2)P<0.01;同一组同一性别两天相比较(3)P<0.05 (4)P<0.01表2 到达安全区平均时间比较(±s)s 组别
, 百拇医药
    甲基汞剂量

    [mg/(kg.d)]

    第1天

    第2天

    n

    ♀

    n

    ♂

    n

    ♀

    n

    ♂

    对照组
, 百拇医药
    0.00

    8

    7.32±3.18

    8

    6.51±2.22

    8

    5.09±2.36(3)

    8

    4.49±2.04(4)

    暴露组

    0.01

    9
, 百拇医药
    6.32±2.49

    9

    7.04±3.27

    9

    7.81±3.00

    9

    9.96±4.00(2,4)

    0.05

    11

    7.04±3.66

    8

    7.46±4.08
, 百拇医药
    11

    12.08±5.14(2,4)

    8

    13.92±6.39(2,4)

    2.00

    14

    11.08±6.34(2)

    12

    12.13±6.72(2)

    14

    11.55±8.53(2)
, http://www.100md.com
    12

    13.78±9.33(2)

    注:同一天同一性别暴露组与对照组比较(1)P<0.05 (2)P<0.01;同一组同一性别两天相比较(3)P<0.05 (4)P<0.012.3 主动回避率比较[2]

    表3结果显示:主动回避率(反应时间少于5秒的次数/总反应次数)第1天各暴露组与对照组间差异无显著性(P>0.05),第2天3个暴露组均比对照组明显降低(P<0.05或P<0.01);第2天与第1天相比,主动回避率对照组增高,但仅是雄性大鼠差异有显著性(P<0.01),各暴露组雄性大鼠和0.05 mg/(kg.d)暴露组雌性大鼠均比第1天下降(P<0.05或(P<0.01);雌雄大鼠之间差异无显著性(P>0.05)。

, http://www.100md.com     表3 主动回避率比较% 组别

    甲基汞剂量

    [mg/

    (kg.d)]

    第1天

    第2天

    n

    ♀

    n

    ♂

    n

    ♀

    n
, 百拇医药
    ♂

    对照

    0.00

    8

    55.00

    8

    50.00

    8

    66.25

    8

    75.00(4)

    暴露

    0.01
, 百拇医药
    9

    60.00

    9

    55.56

    9

    51.11(1)

    9

    38.89(2,3)

    0.05

    11

    60.00

    8

    66.25
, 百拇医药
    11

    39.07(2,4)

    8

    40.00(2,4)

    2.00

    14

    57.86

    12

    52.50

    14

    47.86(2)

    12
, 百拇医药
    37.50(2,3)

    注:同一天同一性别暴露组与对照组比较(1)P<0.05 (2)P<0.01;同一组同一性别两天相比较(3)P<0.05 (4)P<0.013 讨论

    神经行为畸胎学(neurobehavioral teratology)是以毒理学和畸胎学的概念为基础,综合利用行为科学、心理学、神经精神科学等的研究方法探讨机体在出生前暴露于各种环境理化因素后对中枢神经系统发育的影响,同时也包括了出生后行为和功能的评价[3]。因此,它对检测那些弱的或低剂量作用于母体不引起后代的形态畸形、却可影响中枢神经系统发育并导致行为异常物质的致畸性,有着极为重要的意义[4]

    国外大量关于甲基汞神经行为毒性的研究表明,动物妊娠期暴露于甲基汞后,仔代可产生明显的行为改变,包括神经反射发育、游泳能力、自发活动、旷场实验、迷宫学习、回避反应、操作行为等,并且具有剂量-效应关系[5]。甲基汞明显的神经行为毒性,可能与它影响到脑组织的生长发育、生殖细胞的损伤、细胞的凋亡、生物膜的损伤以及神经递质的改变等有关[6]
, 百拇医药
    学习记忆的过程即中枢神经系统神经元之间各种复杂信息的传递过程,神经递质在神经元间信息传递过程中起着重要作用。甲基汞可影响胆碱类、单胺类、氨基酸类神经递质和新型气体神经递质一氧化氮的合成、代谢及与受体的结合等多个环节,从而干扰神经元之间的信息传递。海马和纹状体是学习记忆的关键脑区,尤其是海马的损伤可致显著的记忆障碍[7]。因此大脑皮层海马、纹状体、杏仁核结构和功能的完整是维持学习记忆的前提,如果它们的结构和功能的完整性遭到破坏,必然会出现学习记忆能力的障碍。

    本实验观察到:在本暴露剂量下,甲基汞对母体无明显毒性;仔鼠正常出生,未发现畸胎及死胎,但在迷宫测试中却出现了明显的学习记忆障碍:暴露组平均错误次数显著多于对照组,到达安全区平均时间明显比对照组时间延长,主动回避率也比对照组明显降低,说明甲基汞严重地影响了仔鼠的学习能力;在第2天的测试中,对照组成绩均好于第1天,而暴露组成绩却比第1天有所下降,表明暴露组仔鼠存在着记忆障碍。这可能与海马,尤其是海马突触的结构与功能遭到破坏,各种神经递质的紊乱等有关。但雌、雄大鼠间的迷宫成绩相比差异无显著性,说明甲基汞的损伤作用无性别选择性。在80年代中期,一些学者进行的行为畸胎学合作研究主要针对仔代动物产前暴露于外源化学物,出生后功能的失调[8]。在SD大鼠怀孕第6、7、8、9天时给予甲基汞灌胃,6.0 mg/(kg.d)暴露组可增加仔代大鼠在Biel水迷宫的测试时间、错误次数和失败率[9]。本实验结果与其基本相似,但更为灵敏,在0.01 mg/(kg.d)暴露组就可看到毒性效应。说明胚胎期甲基汞暴露可影响大鼠中枢神经系统的发育,明显降低其学习记忆的能力。
, 百拇医药
    (致谢:本实验得到昆明医学院田昆、纳冬荃、毛玉明、张肇玖等老师的大力支持与帮助,在此谨致谢意。)

    基金项目:国家自然科学基金(No.39840003,39860068),云南省自然科学基金(No.96C070M)

    作者简介:李健,男,硕士研究生

    通讯作者:刘苹,女,教授,硕士生导师,电话:0871-5339214,电子邮址:liu@public.km.yn.cn

    参考文献

    1,Watanabe C, Satoh H, Evolution of our understanding of methylmercury as a health threat. Environ Health Perspect, 1996,104 Suppl 2:367—379
, 百拇医药
    2,姬胜利,迟延青,张天民.DHA改善大鼠记忆作用的实验研究.中国海洋药物,1996,15(4):22—24

    3,Niesink RJM, Jaspers RMA, Kornet LMW, et al. Introduction to neurobehavioral toxicology:food and environment. Boca, Raton, London, New York, Washington DC:CRC press, 1999,27

    4,张铣,刘毓谷.毒理学.北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1997,418—422

    5,Shimai S, Satoh H. Behavioral teratology of methylmercury. J Toxicol Sci, 1985,10(3):199—216
, 百拇医药
    6,李健,刘苹.甲基汞的神经行为毒性.昆明医学院学报,1999,20(3):83—87

    7,韩太真,吴馥梅.学习与记忆的神经生物学.北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1997,162—177

    8,Kimmel CA, Buelke J. Collaborative behavioral teratology study:background and overview. Neurobehav Toxicol Teratol,1985,7(6):541—545

    9,Vorhees CV. Behavioral effects of prenatal methylmercury in rats:a parallel trial to collaborative behavioral teratology study. Neurobehav Toxicol Teratol,1985,7(6):717—725

    (1999-12-14收稿), http://www.100md.com