纳米氧化铅暴露对小鼠认知功能损伤及炎性机制

作者：张艳淑; 师凡; 王俊峰; 付治嘉; 李欣颖; 郝瀚; 王伟轩^*

来源：中华行为医学与脑科学杂志, 2022, 31(11): 961-967.

• 纳米氧化铅
• 认知功能损伤
• 白细胞浸润
• 细胞间黏附因子-1
• 血管细胞黏附分子-1
• 小鼠

目的探究纳米氧化铅暴露对小鼠学习记忆和空间探索能力的影响以及脑组织白细胞浸润在纳米氧化铅致神经行为损伤中的作用。方法 60只雄性SPF级昆明小鼠按体质量匹配法分为对照组、纳米氧化铅低、中、高剂量组, 每组15只。纳米氧化铅低、中、高剂量组小鼠分别腹腔注射5 mg·kg-1、10 mg·kg-1、20 mg·kg-1的纳米氧化铅, 对照组小鼠腹腔注射等量0.9%氯化钠溶液, 1次/d, 持续28 d。Morris水迷宫实验和旷场实验检测小鼠的学习记忆和空间探索能力。Western blot检测小鼠海马组织肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白介素-1β (interleukin-1β, IL-1β)蛋白表达水平, 小鼠脑微血管中细胞间黏附因子-1 (intercellular cell adhesion molecule-1, CAM-1)、血管细胞黏附分子-1 (vascular cell adhesion molecule-1, VCAM-1)蛋白表达水平, 小鼠血液白细胞中淋巴功能相关抗原-1 (lymphocyte function-associated antigen-1, LFA-1)蛋白表达水平。流式细胞术检测小鼠脑组织中白细胞浸润比例。采用SPSS 20.0软件进行统计学分析, Morris水迷宫数据采用重复测量方差分析, 其他数据多组间比较采用单因素方差分析, 进一步两两比较采用Tukey’s检验;采用Pearson相关分析脑组织白细胞比例、TNF-α、IL-1β与神经行为指标的相关性。结果 Morris水迷宫结果显示, 四组小鼠的逃避潜伏期存在组别与时间的交互作用(F= 3.21, P<0.05)。纳米氧化铅中、高剂量组小鼠的逃避潜伏期均高于对照组(均P<0.05)、穿越平台次数均低于对照组(均P<0.05)。旷场实验结果显示, 四组小鼠的中心区域停留时间差异有统计学意义(F=119.10, P<0.01), 纳米氧化铅中、高剂量组小鼠站立总次数均低于对照组(均P<0.01)。Western blot结果显示, 四组小鼠海马组织TNF-α和IL-1β的蛋白表达均差异有统计学意义(F=7.21, 9.89, 均P<0.05)。纳米氧化铅高剂量组小鼠海马组织TNF-α[(1.03±0.30), (0.35±0.10)]和IL-1β[(0.50±0.15), (0.32±0.10)]的表达均高于对照组(均P<0.05)。流式细胞术分析结果显示, 纳米氧化铅低、中、高剂量组的小鼠脑组织中白细胞比例分别为[(9.99±1.09)%], [(13.03±0.94)%]和[(16.51±3.89)%]。其中, 纳米氧化铅中、高剂量组白细胞比例显著高于对照组[(8.13±1.29)%](均P<0.05)。相关性分析结果显示, 脑组织白细胞占比、海马组织TNF-α蛋白水平和IL-1β蛋白水平与行为学指标均呈负相关(r=-0.815, -0.744, -0.578, 均P<0.01;r=-0.771, -0.836, -0.704, 均P<0.05;r=-0.823, -0.876, -0.695, 均P<0.05)。Western blot结果显示, 四组小鼠脑微血管ICAM-1蛋白和VCAM-1蛋白表达均差异有统计学意义(F=5.51, 16.19, 均P<0.05)。纳米氧化铅中、高剂量组的小鼠的ICAM-1[(1.07±0.16), (1.21±0.35), (0.59±0.19), 均P<0.05]和VCAM-1[(0.68±0.12), (1.92±0.23), (0.23±0.05), 均P<0.05]的表达均高于对照组。此外, 四组小鼠血液中白细胞LFA-1蛋白表达差异有统计学意义(F=41.80, P<0.01)。纳米氧化铅中、高剂量组的LFA-1蛋白表达高于对照组[(0.33±0.06), (0.89±0.23), (0.05±0.01), 均P<0.05]。结论纳米氧化铅暴露可导致小鼠出现认知功能损伤及海马组织炎性因子升高, 这可能与血管内皮细胞中ICAM-1和VCAM-1升高促使白细胞浸润脑组织有关。

• 单位
  华北理工大学; 公共卫生学院