【摘要】：鉛是一種廣泛分布的重金屬。盡管我們已采取各種措施來減少鉛的使用,但其在生活中仍嚴(yán)重危害著人類的健康。研究表明,神經(jīng)系統(tǒng)是鉛損傷的重要靶點(diǎn),會(huì)對(duì)神經(jīng)功能造成不可逆的損害。有研究顯示鉛能夠影響海馬突觸的可塑性并導(dǎo)致神經(jīng)傳遞受阻。鉛在細(xì)胞內(nèi)可造成線粒體腫脹、片段化和基質(zhì)內(nèi)容物減少。但在神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)系統(tǒng)的研究中,有關(guān)鉛毒性引發(fā)的線粒體分裂和片段化發(fā)生與神經(jīng)活動(dòng)之間的聯(lián)系很少見報(bào)道。本研究采用生活于淡水的日本三角渦蟲(Dugesia japonica)為實(shí)驗(yàn)材料,進(jìn)行鉛脅迫下線粒體分裂與神經(jīng)活動(dòng)關(guān)系的研究。本研究以日本三角渦蟲為研究對(duì)象進(jìn)行鉛脅迫下渦蟲神經(jīng)活動(dòng)的相關(guān)研究。在鉛急性毒理(80mg/L)條件下(P組),檢測(cè)不同鉛暴露時(shí)間(6h、12h、24h、36h、48h)渦蟲行為變化、運(yùn)動(dòng)水平、線粒體結(jié)構(gòu)和功能變化、Drp-1、synapsin、CaM蛋白表達(dá)差異以及5-HT的代謝水平。其次,為了研究線粒體分裂和細(xì)胞內(nèi)[Ca2+]在鉛脅迫中對(duì)渦蟲神經(jīng)活動(dòng)的影響,設(shè)置線粒體分裂抑制劑Mdivi-1處理24 h后繼續(xù)鉛處理組(M組),和鉛與鈣離子螯合劑BAPTA-AM共同處理組(B組),并檢測(cè)以上指標(biāo)。研究主要獲得了以下結(jié)果:1.渦蟲受鉛脅迫后出現(xiàn)明顯的形態(tài)變化,12 h后運(yùn)動(dòng)能力顯著降低。在M組和B組中,Mdivi-1和BAPTA-AM處理能逆轉(zhuǎn)鉛對(duì)渦蟲行為和運(yùn)動(dòng)能力的影響。其中,Mdivi-1效果更佳。2.鉛脅迫12h,線粒體的長度開始變短,隨著暴露時(shí)間的延長線粒體進(jìn)一步變短,并且其嵴的數(shù)量減少;鉛暴露12 h后,細(xì)胞內(nèi)ROS的水平顯著升高,線粒體膜電勢(shì)顯著降低,活性線粒體數(shù)量顯著減少。說明鉛對(duì)渦蟲線粒體結(jié)構(gòu)和功能的損傷主要表現(xiàn)在鉛暴露12 h后。Mdivi-1和BAPTA-AM處理能延緩線粒體形態(tài)變化并減少線粒體損傷。整體而言,Mdivi-1的緩解作用更好。3.鉛脅迫早期(6h),渦蟲Drp-1的轉(zhuǎn)錄水平顯著性升高,并在24h,Drp-1蛋白表達(dá)量也出現(xiàn)顯著性增加。同時(shí),突觸蛋白SynapsiI mRNA表達(dá)出現(xiàn)顯著下調(diào)。說明鉛對(duì)核內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄的影響先于線粒體的改變。Mdivi-1和BAPTA-AM處理可以改變這兩個(gè)蛋白的表達(dá)變化,其機(jī)制尚待深入研究。4.渦蟲組織內(nèi)5-HT在鉛暴露12 h時(shí)出現(xiàn)極顯著降低,并隨著暴露時(shí)間的延長表現(xiàn)出先降低后回升的趨勢(shì)。在M組和B組中,分別加入Mdivi-1和BAPTA-AM,鉛脅迫誘導(dǎo)的5-HT減少被顯著性抑制。同時(shí),就MAO活性而言,與P組先升高后降低并均高于對(duì)照組的變化相比,M組的活性均接近C組,且顯著低于P組。說明抑制線粒體的過度分裂可以有效降低鉛脅迫下5-HT的分解。5.CaM mRNA表達(dá)水平的變化和p-CaM的表達(dá)變化分別發(fā)生在36 h和24 h后,說明其功能不是位于線粒體分裂和神經(jīng)遞質(zhì)變化上游。Mdivi-1和BAPTA-AM處理均可推后CaM活化,推測(cè)其與突觸蛋白SynapsinI的后續(xù)磷酸化活化有關(guān)。結(jié)論:綜上所述,我們認(rèn)為,鉛脅迫引起的渦蟲形態(tài)和運(yùn)動(dòng)能力的改變主要和線粒體分裂及由線粒體功能紊亂引起的神經(jīng)活動(dòng)改變有關(guān)。Mdivi-1可以通過抑制Drp1的表達(dá),從而拮抗鉛脅迫帶來的線粒體碎片化;同時(shí),在線粒體形態(tài)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上,減少ROS的產(chǎn)生、升高線粒體膜電勢(shì),穩(wěn)定MAO的活性,使得渦蟲神經(jīng)突觸主要遞質(zhì)5-HT保持穩(wěn)定,從而使得渦蟲從形態(tài)上和運(yùn)動(dòng)能力上都得以恢復(fù),從線粒體途徑減少鉛的毒理作用。這一作用途徑變化早于[Ca2+]變化,應(yīng)該與[Ca2+]調(diào)節(jié)無關(guān)。此外,Mdivi-1還可以增加SynapsinI的表達(dá),但SynapsinI表達(dá)上調(diào)發(fā)生在CaM功能活化之后,推測(cè)CaM的活化可能與SynapsinI表達(dá)后的活化有關(guān)。此外,細(xì)胞內(nèi)異常的[Ca2+]變化也對(duì)神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生一定的影響,但相對(duì)于線粒體分裂來說,其影響居于次要地位。針對(duì)M組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,推測(cè)線粒體分裂相關(guān)基因可以作為鉛損傷修復(fù)的目標(biāo)靶點(diǎn),更安全的線粒體分裂抑制劑的開發(fā)或許對(duì)鉛脅迫引發(fā)的神經(jīng)系統(tǒng)損傷具有重要的治療價(jià)值。
【圖文】：

由Ｄｒｐ－１同系物ＤＰＲ３Ａ／Ｂ所介導(dǎo)。ＤＲＰ３在ＥＬＭ１的介導(dǎo)下與線粒體外ＦＩＳ１Ａ／Ｂ相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)ＤＲＰ３向線粒體的募集［８６］。過氧化物酶體和ＰＭＤ１獨(dú)立于ＦＩＳ和ＤＲＰ３的裂變過程中起作用［８７］。此外，Ｄｒｐ－１的活性受到翻的調(diào)控［８８］。Ｄｒｐ－１的翻譯后修飾類型主要包括：ＳＵＭＯ化［８９］，泛素化［９（）］，基化［９１域由不同的調(diào)節(jié)蛋白介導(dǎo)的磷酸化［９２］。有趣的是，Ｄｒｐ－１在不同氨上的磷酸化可引起不同的作用［９３，９４］。Ｃａ２＋／鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶ａＭＫＩａ）對(duì)Ｄｒｐ－１邋Ｓｅｒ６００上的磷酸化會(huì)誘導(dǎo)Ｄｒｐ－１易位至線粒體，此外，通過調(diào)節(jié)ＣａＭＫＩａ的活化進(jìn)而影響線粒體的分裂。在高血壓刺激下，蛋白激酶１邋（ＲＯＣＫ１）引起的Ｄｒｐ－１相同殘基上的磷酸化，同樣會(huì)引起Ｄ１至線粒體上，加劇線粒體的分裂［９５］。相反地，ｃＡＭＰ依賴性蛋白激酶（Ｐｒｐ－１在相同殘基上的磷酸化會(huì)抑制其活性［９２］，而由鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶（ＣａＮ）Ｄｒｐｌ去磷酸化作用刺激線粒體的分裂［９３］。線粒體錨定蛋白連接酶（ＭＡＰＤｒｐ－１的ＳＵＭＯ化也會(huì)刺激線粒體的分裂［％］。此外，發(fā)現(xiàn)Ｂａｘ也有刺激ＤｒＯ化的作用［９７］。這些修飾會(huì)影響Ｄｒｐ－１的定位，動(dòng)力學(xué)和活性。逡逑

３．１．２鉛暴露后渦蟲運(yùn)動(dòng)能力的變化逡逑渦蟲鉛暴露不同時(shí)間后，用晾曬后的自來水替換鉛溶液，然后統(tǒng)計(jì)ｌＯｍｉｎ內(nèi)逡逑渦蟲通過的方格數(shù)量，以此來檢測(cè)鉛對(duì)渦蟲運(yùn)動(dòng)能力影響，結(jié)果如圖３－２所示。觀逡逑察發(fā)現(xiàn)，鉛暴露１２邋ｈ內(nèi)，與Ｃ組（Ｃｏｎｔｒｏｌ）相比，渦蟲的運(yùn)動(dòng)能力降低，，但無統(tǒng)逡逑計(jì)學(xué)意義；鉛暴露１２邋ｈ后，渦蟲的運(yùn)動(dòng)速度極顯著減慢。隨著鉛處理時(shí)間的推移，逡逑渦蟲運(yùn)動(dòng)能力進(jìn)一步降低。由此可知，鉛不僅能引起渦蟲形態(tài)的改變，還會(huì)對(duì)其逡逑運(yùn)動(dòng)水平造成顯著影響，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力減弱，并表現(xiàn)出時(shí)間效應(yīng)關(guān)系。逡逑４０－｜邐一逡逑１１邋ｃｏｎｔｒｏｌ逡逑？邐ｔ邐■邋ｐｂ２＋鉭逡逑ｇ邋三邋３０－＋邐＿逡逑ＩＩ邋２0．邋ｍｍ邋－邋＾逡逑１邋ＨＢｌＢｉ逡逑ｙ邐ｆ邋＃逡逑圖３＿２鉛對(duì)渦蟲運(yùn)動(dòng)能力的影響（；士邋ＳＤ，ｎ＝５）逡逑Ｆｉｇ．邋３－２邋Ｔｈｅ邋ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋Ｐｂ２＋邋ｏｎ邋ｌｏｃｏｍｏｔｏｒ邋ａｃｔｉｖｉｔｙ邋ｏｆ邋Ｄｕｇｅｓｉａ邋ｊａｐｏｎｉｃａ逡逑注：“＊＊”表示與對(duì)照組相比差異極顯著（ｐ＜０．０１）逡逑Ｎｏｔｅ：ｃｃ＊＊？，邋ｍｅａｎｓ邋ｖｅｒｙ邋ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ邋ＶＳ．邋Ｃｏｎｔｒｏｌ（／？＜０．０１）逡逑２８逡逑
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R114;X171.5

【參考文獻(xiàn)】

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1 潘紅春;王芳芳;吳寶山;孫禎;朱國萍;;短波紫外線對(duì)日本三角渦蟲的損傷及六種酶活力的影響[J];激光生物學(xué)報(bào);2007年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 段瑞芳;鉛脅迫誘導(dǎo)日本三角渦蟲細(xì)胞凋亡機(jī)制研究[D];陜西師范大學(xué);2017年

2 原婷婷;醋酸鉛致大鼠腎小管上皮細(xì)胞氧化損傷及死亡受體途徑介導(dǎo)細(xì)胞凋亡機(jī)理的研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2707335