1、鋁(aluminum)是地殼中含量最豐富的元素之一，大量蓄積可產(chǎn)生神經(jīng)毒性作用。國(guó)內(nèi)外許多流行病學(xué)調(diào)查和研究表明，鋁易致神經(jīng)元損傷，引起智力和認(rèn)知能力下降等學(xué)習(xí)和記憶方面的缺欠。目前動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，鋁暴露可致大鼠癡呆，其不僅表現(xiàn)為學(xué)習(xí)記憶的行為障礙，而且其病理形態(tài)學(xué)改變也與AD相似。 海馬是學(xué)習(xí)和記憶的關(guān)鍵腦區(qū)，海馬長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(long-termpotentiation，LTP)是NMDA受體依賴性突觸傳遞效能的持續(xù)性增強(qiáng)，是公

2、認(rèn)的腦學(xué)習(xí)記憶功能在突觸水平的研究模型和神經(jīng)基礎(chǔ)。因此研究鋁暴露對(duì)LTP及與其突觸機(jī)制有關(guān)的各項(xiàng)生化指標(biāo)的影響，有助于從突觸和蛋白分子水平闡明鋁損害腦學(xué)習(xí)記憶功能的作用機(jī)制。目前雖然鋁對(duì)LTP損害作用的觀察很多，但鋁對(duì)LTP損害作用的突觸機(jī)制尚未完全闡明。同時(shí)，斷乳后是生后腦發(fā)育的一個(gè)重要時(shí)期，海馬中產(chǎn)生LTP的神經(jīng)通路均是以谷氨酸(glutamate，Glu)為遞質(zhì)的。因此，本實(shí)驗(yàn)擬采用斷乳后慢性鋁暴露大鼠模型，觀察中低劑量的鋁暴露對(duì)

3、海馬LTP誘導(dǎo)和維持以及谷氨酸含量的影響，以期從遞質(zhì)釋放角度闡明此發(fā)育階段鋁影響LTP的機(jī)制。 材料與方法1.動(dòng)物分組與染毒生后16天的斷乳Wistar大鼠60只，隨機(jī)分為3組，每組20只。在飼料相同的條件下，分別自由飲用：蒸餾水(對(duì)照組)、0.2％AlCl3水溶液(低劑量組)、0.4％AlCl3水溶液(中劑量組)。均連續(xù)染毒80～90天，暴露期滿后，改飲蒸餾水。飼養(yǎng)動(dòng)物的室內(nèi)溫度18～23℃，相對(duì)濕度45～55％。 2

4、.學(xué)習(xí)記憶的行為學(xué)測(cè)定采用步下法(step-down)檢測(cè)鋁對(duì)學(xué)習(xí)記憶行為的影響，記錄第1次跳下平臺(tái)的的時(shí)間(潛伏期)和5min內(nèi)每只鼠受到電擊(即跳下)的次數(shù)(錯(cuò)誤次數(shù))。 3.電生理LTP測(cè)定烏拉坦麻醉后，將動(dòng)物頭部固定于腦立體定位儀上，在Schaffer側(cè)枝部位(坐標(biāo)：前囟后3.8mm；旁開3.8mm；皮層下3.8mm)插入刺激電極。將記錄玻璃微電極插入海馬CA1區(qū)部位(坐標(biāo)：前囟后3.3mm；旁開1.5mm；電極尖端先抵

5、皮層表面，然后逐步推進(jìn))行細(xì)胞外記錄。找到穩(wěn)定的群體鋒電位后，首先記錄30min每分鐘單脈沖刺激所誘發(fā)的PS。然后觀察給予同樣強(qiáng)度及波寬的的短串高頻條件刺激后，每分鐘單脈沖檢驗(yàn)刺激所誘發(fā)的PS的幅值變化及此變化所持續(xù)的時(shí)間。 4.谷氨酸含量的測(cè)定電生理測(cè)試后的大鼠，4％多聚甲醛固定液心臟灌流固定。常規(guī)石蠟切片制作，用免疫組織化學(xué)的方法測(cè)定海馬及皮質(zhì)內(nèi)谷氨酸的含量。用Metamorph/C-5050/BX41彩色病理圖文分析系統(tǒng)，

6、對(duì)免疫組化反應(yīng)的切片進(jìn)行圖像分析。 5.腦組織及血液中鋁含量測(cè)定準(zhǔn)確稱取0.1～0.5g的腦組織或準(zhǔn)確吸取0.2～0.5ml的全血于石英燒杯中，加5～8ml混酸，同時(shí)做空白對(duì)照。低溫加熱至試樣全部溶解，繼續(xù)加熱蒸發(fā)至近干。加0.2％硝酸溶解殘留物，并以0.2％硝酸于容量瓶中定容至50ml。采用原子吸收石墨爐法測(cè)定腦鋁和血鋁含量。 6.統(tǒng)計(jì)學(xué)處理實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)資料用-x±s表示，組間資料統(tǒng)計(jì)用單因素方差分析(ANOVA)檢驗(yàn)

7、，血鋁和腦鋁濃度不服從正態(tài)分布，先轉(zhuǎn)換為對(duì)數(shù)值，再進(jìn)行ANOVA檢驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.隨著染毒劑量的加大，大鼠第1次跳下平臺(tái)的潛伏期逐漸縮短，5分鐘內(nèi)錯(cuò)誤次數(shù)有所增加。兩暴露組大鼠第1次跳下平臺(tái)的潛伏期與對(duì)照組相比差異均非常顯著，5分鐘內(nèi)錯(cuò)誤次數(shù)與對(duì)照組相比也均存在顯著差異。 2.高頻刺激后，隨暴露劑量增大，兩暴露組PS幅值增強(qiáng)率(相對(duì)于基線值的百分?jǐn)?shù))逐漸減小，與對(duì)照組相比差異非常顯著，但兩暴露組之間差異不顯著。

8、 3.隨染毒劑量的增加，各組海馬及皮質(zhì)內(nèi)谷氨酸含量的IA(平均積分光密度)均值逐漸減小。0.4％暴露組CA1,CA3及大腦皮質(zhì)各區(qū)的IA值與對(duì)照組相比存在顯著性差異，0.2％組雖然與對(duì)照組相比有所降低，但不存在顯著性差異。 4.染毒劑量增高，血中及腦中的鋁濃度逐漸增加，且二者變化趨勢(shì)一致。 討論斷乳后階段腦損傷的研究是一個(gè)關(guān)系到嬰幼兒智力健康發(fā)育的重要方向，同時(shí)，研究鋁對(duì)此階段腦發(fā)育的影響及其機(jī)制，對(duì)預(yù)防鋁所致神經(jīng)性疾病

9、有著重要意義。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見，斷乳后慢性鋁暴露可損害海馬LTP的誘導(dǎo)與維持，其損害的程度與染毒劑量有關(guān)。行為學(xué)測(cè)試的結(jié)果也從側(cè)面反映了鋁與染毒劑量的這種關(guān)系。腦鋁與血鋁的變化趨勢(shì)也基本與之一致。 本實(shí)驗(yàn)還觀察到，斷乳后慢性鋁暴露可降低海馬中谷氨酸的含量，并呈劑量依賴型關(guān)系。有報(bào)導(dǎo)稱，鋁可以干擾Glu-Gln循環(huán)。結(jié)合本實(shí)驗(yàn)，我們可以推測(cè)，鋁造成的海馬及大腦皮質(zhì)GS(谷氨酰胺合成酶)及PAG(磷酸依賴性谷氨酰胺合成酶)活性的變化極

10、有可能是引起谷氨酸整體水平降低的重要原因。其中CNS中的谷氨酸可能被過多的轉(zhuǎn)化為谷氨酰胺。但也有一些報(bào)道顯示了不同結(jié)果。 谷氨酸整體水平的降低可對(duì)正常的學(xué)習(xí)記憶過程產(chǎn)生不利影響。谷氨酸含量的減少限制了突觸前膜囊泡內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)的積聚，使每次脈沖刺激導(dǎo)致的遞質(zhì)的釋放量減少。鋁可能通過對(duì)腦組織中na+-K+-ATP酶活性的抑制作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)突觸前膜谷氨酸積聚的影響。 鋁還可以通過多種途徑間接地對(duì)谷氨酸進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)LTP，即

11、突觸可塑性的作用。如，通過對(duì)突觸的VACCs(電壓激活性鈣通道)的抑制，從而影響前膜的谷氨酸的釋放量，進(jìn)而影響LTP的誘導(dǎo)。 總之，鋁對(duì)在LTP機(jī)制中起重要作用的谷氨酸的影響是多方面的，需要進(jìn)一步的探討。 結(jié)論1.斷乳后慢性鋁暴露可使大鼠第1次跳下平臺(tái)的潛伏期縮短，5分鐘內(nèi)錯(cuò)誤次數(shù)增加，提示該暴露損害了大鼠的學(xué)習(xí)記憶行為。 2.斷乳后慢性鋁暴露可使PS幅值增強(qiáng)率減小，時(shí)程縮短，提示該暴露損害了大鼠LTP的誘導(dǎo)與維