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由于具有特殊的物理和化学性质,稀土和稀土化合物在各个领域的应用日益扩大,这使得稀土不可避免地进入环境,进而通过食物链进入人体,稀土元素对生态环境及人体健康所造成的短期和远期影响成为人们普遍关心的问题。但到目前为止,关于稀土对神经系统影响的研究大都建立在急性注射或短期实验的基础上,低剂量长期稀土暴露对于神经系统的影响还未见报道。针对目前的研究现状,本文从发育神经行为、脑中微量元素以及脑中神经递质变化三个方面全面研究了稀土长期暴露对子代大鼠神经系统的影响,主要结果如下:
1.建立了长期实验动物模型:母代大鼠从怀孕之日起开始染毒,其中控制组每天用生理盐水灌胃,3个染毒组每天用LaCl3或YbCl3溶液进行灌胃,剂量分别为0.1、2和40 mg/kg体重,子代大鼠从20 d龄开始直到它们被处死前24 h分别以相同的剂量进行灌胃染毒。
2.考察了稀土对子代大鼠神经发育行为的影响:稀土镧和镱在40mg/kg剂量下可以显著延迟子代大鼠的体重增长,刺激平面翻正能力,降低游泳能力及脑中的DNA水平,提示稀土暴露可能影响幼年动物的神经发育;利用Morris水迷宫实验研究了稀土镧长期暴露6个月和镱长期暴露5个月之后子代大鼠的学习记忆能力,发现40 mg/kg剂量组子代大鼠的学习记忆能力明显低于控制组。
3.研究了稀土暴露对大鼠脑中微量元素的影响:利用同步辐射X射线荧光及ICP-MS技术研究了稀土长期暴露6个月后对大鼠脑中微量元素分布的影响。结果表明40mg/kg剂量组大鼠经稀土氯化镧和氯化镱长期暴露后,稀土La和Yb有明显的蓄积,提示稀土可通过血脑屏障进入大脑,同时脑中Mg、Ca、Fe、Cu、Zn、Mn、Co等微量元素的分布发生了变化。此外,稀土在血清、肝脏和骨头中都有蓄积,而且Mg、Ca、Fe、Cu、Zn、Mn、Co等元素的分布也发生了变化。
4.研究了稀土对大鼠脑中神经递质的影响:结果显示,稀土镧和镱暴露在40mg/kg时能够显著抑制脑中Ca2+-ATP酶的活性,同时稀土氯化镧暴露显著性降低脑中NE、DA、DOPAC以及5-HT的水平,然而对于脑中乙酰胆碱能系统并未造成显著性影响。
我们从三个方面研究了稀土长期暴露对脑功能的影响,结果表明无论在神经发育行为方面、脑中微量元素方面以及脑中神经递质方面,都表明低剂量长期稀土暴露影响了大鼠的脑功能,可以很明确的得出结论:低剂量长期稀土暴露可以影响学习记忆能力。