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多溴联苯醚(PBDEs)是一类广泛应用的阻燃剂。PBDEs存在于各种环境介质及生物体中。研究表明PBDEs在人体组织、血清及乳汁中均有存在。迄今的研究报道世界许多地区的人体乳汁样品中含有高浓度的PBDEs,因而幼儿每日都会通过母乳摄入大量PBDEs。此外,研究报道婴幼儿每日从室内环境中获得PBDEs远高于成人。行为学研究表明,PBDEs可破坏动物的学习和记忆行为,并导致大脑发育异常,但PBDEs的神经毒性机制尚不十分清楚。因此,PBDEs潜在的神经及神经发育毒性及其分子机制受到关注。本论文分别研究了PBDEs对神经瘤细胞的神经毒性机理及对斑马鱼的神经发育毒性,所获得的主要研究结果如下:
1.初步阐明了细胞的凋亡途径。以人母瘤神经细胞株(SK-N-SH)为模型,研究了DE-71(五溴代联苯醚的商业混合物)对该细胞的凋亡作用及其诱导凋亡的信号途径。通过形态学分析、细胞周期实验及DNA ladder实验,我们发现DE-71可诱导SK-N-SH异常凋亡。结果还显示DE-71不会显著诱导活性氧(ROS)生成,但可以激活caspase-3、-8及-9,提示DE-71诱导的凋亡依赖于caspase途径。进一步研究证明,DE-71可致胞外钙离子通过细胞膜受体(NMDA受体)进入细胞,进而导致细胞内钙离子浓度以时间依赖性关系升高。Western blotting实验证明DE-71处理可促使Bax蛋白聚合为二聚体而结合至线粒体膜,同时使细胞色素C从线粒体膜释放至细胞质中。这些结果表明DE-71通过改变钙离子浓度,促使Bax形成二聚体并与线粒体膜结合,同时导致细胞色素C从线粒体膜上释放,并依赖于caspase途径介导细胞凋亡。
2.初步揭示了DE-71的神经发育毒性效应。以斑马鱼为活体模型,以环境相关剂量的DE-71对其进行长期暴露。研究发现DE-71对母代斑马鱼大脑乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性无显著影响,但在环境相关剂量即可显著抑制子代斑马鱼总AChE的活性。对AChE相关基因的研究也表明DE-71可抑制子代斑马鱼ache及chrnd基因的表达。低剂量DE-71还可导致α1-tubulin、mbp、syn2α、eflα及psenl基因显著下调,同时高浓度的DE-71致使子代斑马鱼行为异常,但不影响gfap基因的表达。DE-71也不会导致斑马鱼子代明显的细胞凋亡现象,NOS活性、ROS生成及caspase-3活性也未发生异常。这些结果显示DE-71对神经元、神经突触及髓鞘的发育有潜在影响。更重要的是,在环境相关浓度下,DE-71的神经发育毒性主要体现对子代的影响。