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前言饮水型砷中毒是我国主要的地方病之一,现已查明的高砷暴露人口达300万,我国已成为世界上受砷中毒危害最严重的国家之一。近年来,砷对中枢神经系统的毒性作用引起了人们的广泛关注。临床研究、流行病学调查和动物实验研究均显示长期砷暴露可引起实验对象的行为异常和智力障碍。本研究通过建立亚慢性小鼠饮水砷中毒模型,观察砷暴露对小鼠脑组织中谷氨酸(Glutamate,Glu)和一氧化氮(Nitric Oxide,NO)关键代谢酶,谷氨酰胺合成酶(Glutamine synthetase,GS)和谷氨酰胺酶(Phosphate activated glutaminase,PAG)以及一氧化氮合酶(Nitric Oxide Synthase,NOS)活性的影响,为探讨砷暴露对中枢神经系统损伤的机制提供实验参考数据。对象和方法1、实验动物与染毒雌性健康昆明种小鼠32只,体重15.0±1.0 g。适应性喂养1周后,将小鼠按体重随机分为4组,25、50和100mg/L染砷组及对照组,每组各8只小鼠。染毒期间各实验组小鼠自由饮用含砷水,对照组小鼠饮蒸馏水,染毒时间为42天。染毒结束后,乙醚麻醉小鼠,快速取血和脑组织,-40℃冰箱冷冻保存。2、检测指标与方法(1)脑及血中不同砷形态测定:氢化物发生-冷原子捕获-原子吸收分光光度法。(2)谷氨酰胺合成酶活性测定:γ-谷氨酰转移酶的非生理学催化反应。(3)磷酸激活的谷氨酰胺酶活性测定:Curthoys和Lowry方法测定。(4)谷氨酸含量测定:采用南京建成试剂盒测定。(5)一氧化氮合酶活性测定:采用南京建成试剂盒测定。(6)一氧化氮含量测定:采用南京建成试剂盒测定。(7)组织蛋白含量测定:双缩脲法。3、统计分析检测数据输入计算机,用SPSS 13.0进行数据分析与处理。血和脑中各砷形态含量不呈正态分布,采用秩和检验(Kruskal-Wallis test),组间比较采用秩次代替原变量进行ANOVA及SNK参数分析。其它指标的统计分析采用ANOVA及SNK的参数分析。结果小鼠血和脑中iAs、MMA和DMA含量均随染砷剂量的增加而升高。各染砷组小鼠脑中GS和PAG活性及Glu含量与对照组比较均升高,50mg/L染砷组GS活性、25mg/L和50mg/L染砷组PAG活性及100mg/L染砷组Glu含量与对照组比较有统计学意义。100mg/L染砷组PAG活性与25mg/L染砷组比较有统计学意义。100mg/L染砷组小鼠脑中NO含量与对照组、25和50mg/L染砷组比较均有统计学意义。各染砷组小鼠脑中tNOS活性与对照组比较均有统计学意义,且100mg/L染砷组小鼠脑中tNOS活性与50mg/L染砷组比较也有统计学意义。各染砷组iNOS活性与对照组比较均有统计学意义。100mg/L染砷组小鼠脑中cNOS活性与对照组和50mg/L染砷组比较也有统计学意义。结论1、在较高砷暴露水平下,无机砷及其甲基代谢产物均可以透过成鼠的血脑屏障进入脑组织;与iAs相比,DMA更容易进入脑组织并蓄积。2、亚慢性砷暴露可能通过提高GS和PAG活性,干扰Glu的正常代谢,进而对中枢神经系统的各种功能,包括学习记忆功能造成损伤。3、亚慢性砷暴露可通过抑制NOS活性,降低脑组织NO含量,进而对中枢神经系统的功能,包括学习记忆功能造成损伤。