馬小惠， 張　杰， 黃志超， 馬　艷， 吳　軍， 于亞鷺， 鄭玉建， 王彥茹

(新疆醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院， 烏魯木齊　830011)

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氟、砷對(duì)原代培養(yǎng)大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞氧化應(yīng)激及凋亡影響的實(shí)驗(yàn)觀察

馬小惠， 張杰， 黃志超， 馬艷， 吳軍， 于亞鷺， 鄭玉建， 王彥茹

(新疆醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院， 烏魯木齊830011)

目的本研究通過(guò)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，觀察氟、砷單獨(dú)及聯(lián)合染毒對(duì)大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞氧化應(yīng)激及細(xì)胞凋亡的影響。方法采用2因素3水平的析因設(shè)計(jì)，將體外培養(yǎng)的海馬神經(jīng)細(xì)胞分為9組，分別為對(duì)照(細(xì)胞培養(yǎng)液)組、低劑量砷(2 μmol/ L亞砷酸鈉)染毒組、高劑量砷(10 μmol/ L亞砷酸鈉)染毒組、低劑量氟(10 μmol/ L氟化鈉)染毒組、高劑量氟(50 μmol/ L氟化鈉)染毒組、低劑量砷(2 μmol/ L亞砷酸鈉)+低劑量氟(10 μmol/ L氟化鈉)聯(lián)合染毒組、低劑量砷(2 μmol/ L亞砷酸鈉)+高劑量氟(50 μmol/ L氟化鈉)聯(lián)合染毒組、高劑量砷(10 μmol/ L亞砷酸鈉)+低劑量氟(10 μmol/ L氟化鈉)聯(lián)合染毒組及高劑量砷(10 μmol/ L亞砷酸鈉)+高劑量氟(50 μmol/ L氟化鈉)聯(lián)合染毒組。采用MTT還原法檢測(cè)細(xì)胞存活情況；采用微量酶標(biāo)法測(cè)定細(xì)胞中谷胱苷肽(GSH)含量；采用硫代巴比妥法(TBA)測(cè)定谷胱苷肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)含量；采用WST-I法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活力；采用化學(xué)比色法測(cè)定丙二醛(MDA)含量及過(guò)氧化氫酶(CAT)活力；采用流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞早期凋亡率。結(jié)果與對(duì)照組比較，高劑量砷、高劑量氟、低劑量砷+高劑量氟、高劑量砷+低劑量氟以及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合染毒組海馬神經(jīng)細(xì)胞MTT吸光度值明顯降低(P<0.05)；高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細(xì)胞CAT活力明顯降低(P<0.05)；高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細(xì)胞GSH含量明顯下降(P<0.05)；高劑量氟染毒組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細(xì)胞GSH-Px活力明顯下降(P<0.05)；高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細(xì)胞MDA含量明顯升高(P<0.05)；高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細(xì)胞凋亡率明顯升高(P<0.05)。結(jié)論氟、砷可導(dǎo)致大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞氧化應(yīng)激并引起細(xì)胞凋亡率升高，這可能是氟、砷對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶能力產(chǎn)生影響的重要原因。

亞砷酸鈉； 氟化鈉； 氧化應(yīng)激； 凋亡

流行病學(xué)研究及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均表明，氟、砷暴露可對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響，并可導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶能力下降[1-2]，但其對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力損傷所涉及的細(xì)胞學(xué)及分子機(jī)制并未完全闡明。目前，關(guān)于氟、砷對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力的影響機(jī)制有許多假說(shuō)，如氧化應(yīng)激、DNA損傷以及細(xì)胞增殖與凋亡等[3]。隨著研究的深入，氧化應(yīng)激領(lǐng)域的相關(guān)研究近年來(lái)倍受學(xué)者們的關(guān)注。海馬不僅是腦內(nèi)與學(xué)習(xí)記憶功能最為密切的部位，也是氟、砷神經(jīng)毒性作用的重要靶部位[4]。目前，慢性氟、砷聯(lián)合中毒對(duì)腦組織尤其海馬神經(jīng)細(xì)胞氧化損傷和凋亡的影響報(bào)道較少。因此，本研究用不同劑量氟化鈉、亞砷酸鈉對(duì)原代培養(yǎng)的大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞進(jìn)行單獨(dú)及聯(lián)合染毒，以觀察氟、砷單獨(dú)及聯(lián)合染毒對(duì)大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞氧化應(yīng)激的影響，為深入闡明氟、砷對(duì)學(xué)習(xí)記憶影響的分子機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1儀器與試劑

1.1.1儀器CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱(Thermo Scientific公司)，IX71型倒置顯微鏡(OLYMPUS公司)，WD-2102A型酶標(biāo)儀(北京市六一儀器廠)，Scientz-IID型超聲波細(xì)胞破碎儀(上海珂淮儀器有限公司)，BD FACSAria II型流式細(xì)胞儀(美國(guó)BD公司)。

1.1.2試劑氟化鈉(NaF，分析純，北京化學(xué)試劑三廠)，亞砷酸鈉(NaAsO2，分析純，美國(guó)Fluka公司)，Neurobasal培養(yǎng)基(美國(guó)GIBCO公司)，B27型人體白細(xì)胞抗原，胰蛋白酶(美國(guó)GIBCO公司)，四噻唑藍(lán)(MTT)粉劑(美國(guó)Sigma公司)，谷胱甘肽過(guò)氧化酶(GSH-Px)、谷胱甘肽( GSH ) 、過(guò)氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)檢查試劑盒(南京建成生物工程研究所)，Alexa Fluor 488 Annexin V細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒。

1.2方法

1.2.1大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞的分離培養(yǎng)及染毒 選取新生SD大鼠(出生24 h內(nèi))，雌雄不限(由新疆醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供)。處死后立即分離腦組織，用PBS稍加漂洗后于冰浴上以無(wú)菌操作分離出雙側(cè)海馬組織并剪碎，加入0.125%的胰蛋白酶，37℃消化15 min，200目篩網(wǎng)過(guò)濾后1 500 r/min離心5 min，加入Neurobasal培養(yǎng)基重新懸浮細(xì)胞，種植于預(yù)先經(jīng)多聚L-賴氨酸處理過(guò)的培養(yǎng)瓶中，將培養(yǎng)瓶及培養(yǎng)皿放置在CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。48 h后加入終濃度為10 μmol/L的阿糖胞苷，以抑制非神經(jīng)細(xì)胞的過(guò)度生長(zhǎng)，以后每3天半量換液1次。將海馬神經(jīng)元細(xì)胞分為9組，分別為對(duì)照(細(xì)胞培養(yǎng)液)組、低劑量砷(2 μmol/L亞砷酸鈉)染毒組、高劑量砷(10 μmol/L亞砷酸鈉)染毒組、低劑量氟(10 μmol/L氟化鈉)染毒組、高劑量氟(50 μmol/L氟化鈉)染毒組、低劑量砷(2 μmol/L亞砷酸鈉)+低劑量氟(10 μmol/L氟化鈉)聯(lián)合染毒組、低劑量砷(2 μmol/L亞砷酸鈉)+高劑量氟(50 μmol/L氟化鈉)聯(lián)合染毒組、高劑量砷(10 μmol/L亞砷酸鈉)+低劑量氟(10 μmol/L氟化鈉)聯(lián)合染毒組以及高劑量砷(10 μmol/L亞砷酸鈉)+高劑量氟(50 μmol/L氟化鈉)聯(lián)合染毒組。

1.2.2各實(shí)驗(yàn)組海馬神經(jīng)細(xì)胞的生長(zhǎng)情況采用四噻唑藍(lán)(MTT)還原法測(cè)定細(xì)胞生存情況，向細(xì)胞培養(yǎng)瓶中加入0.125%的胰蛋白酶，在37℃條件下消化15 min。加入海馬神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)液終止消化，用吸管輕輕吹打細(xì)胞使之分散，1 500 r/min離心5 min后再加入海馬神經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)液重新懸浮細(xì)胞，臺(tái)盼藍(lán)染色計(jì)數(shù)。以5×103～5×104個(gè)/孔接種于96孔板，每孔細(xì)胞懸液加入量為180 μL，每孔再加入染毒溶液20 μL(對(duì)照組加入20 μL培養(yǎng)液)，并使每孔最終染毒劑量與“1.2.1”項(xiàng)中各染毒組劑量相同。將96孔板放置于37℃、5.0% CO2培養(yǎng)箱中孵育，每個(gè)染毒組設(shè)4個(gè)復(fù)孔。分別于染毒24、48、72、96 h后，小心棄去細(xì)胞培養(yǎng)液，每孔加5 mg/mL MTT 20 μL，放入培養(yǎng)箱中孵育3 h，加入DMSO 100 μL后充分震蕩，再放入培養(yǎng)箱中孵育1 h后取出，用酶標(biāo)儀在波長(zhǎng)490 nm處測(cè)吸光度(OD)值，分別檢測(cè)染毒24、48、72、96 h時(shí)細(xì)胞的OD值。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.3細(xì)胞中抗氧化指標(biāo)的測(cè)定各組細(xì)胞分別于染毒48 h后，小心棄去細(xì)胞培養(yǎng)液，用PBS清洗細(xì)胞2次，加入細(xì)胞裂解液并用吸管反復(fù)吹打制成懸液，1 500 r/min離心5 min后取上清液檢測(cè)其中抗氧化指標(biāo)，采用比色法測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)含量，采用微量酶標(biāo)法測(cè)定谷胱苷肽(GSH)含量，采用硫代巴比妥法(TBA)測(cè)定谷胱苷肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)含量，采用比色法測(cè)定丙二醛(MDA)含量。以上各項(xiàng)檢測(cè)均嚴(yán)格按照相關(guān)檢測(cè)試劑盒方法進(jìn)行測(cè)定，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。

1.2.4流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞早期凋亡率于染毒48 h后棄去培養(yǎng)液，用PBS洗2遍，加入0.125%胰酶1.0 mL，5 min后加入0.5 mL胎牛血清終止消化并收獲細(xì)胞。按照Alexa Fluor 488 Annexin V細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒操作說(shuō)明，加入250 μL 1×Binding Buffer重新懸浮細(xì)胞，調(diào)節(jié)細(xì)胞濃度為1×106個(gè)/mL。吸取100 μL細(xì)胞懸液于5 mL流式管中，加入5 μL Alexa Fluor 488 Annexin V和1 μL 100 μg/mL PI輕輕混勻。避光室溫反應(yīng)15 min，加入400 μL Binding Buffer立即上流式細(xì)胞儀檢測(cè)，每個(gè)濃度設(shè)3個(gè)復(fù)孔。

2　結(jié)果

2.1氟、砷對(duì)海馬神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響各實(shí)驗(yàn)組海馬神經(jīng)細(xì)胞隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，增殖不明顯，并在培養(yǎng)72 h后吸光度值呈明顯下降趨勢(shì)。采用重復(fù)測(cè)量資料方差分析綜合評(píng)價(jià)4 d的檢測(cè)結(jié)果：與對(duì)照組相比，高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟、高劑量砷+低劑量氟以及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合染毒組MTT吸光度值明顯降低，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=13.326，P<0.05)，見表1。交互分析結(jié)果顯示，氟、砷聯(lián)合染毒對(duì)大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響不呈現(xiàn)交互作用(P>0.05)。

2.2各實(shí)驗(yàn)組海馬神經(jīng)細(xì)胞抗氧化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果染毒48 h后，與對(duì)照組相比，高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細(xì)胞CAT明顯下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=3.216，P<0.05)；與對(duì)照組相比，高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細(xì)胞GSH含量明顯下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=22.816，P<0.05)；與對(duì)照組相比，高劑量氟染毒組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細(xì)胞GSH-Px活力明顯下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=5.106，P<0.05)；與對(duì)照組相比，高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細(xì)胞MDA含量明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=5.741，P<0.05)，見表2。交互分析結(jié)果顯示，氟、砷聯(lián)合染毒對(duì)大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞各項(xiàng)抗氧化指標(biāo)的影響均不呈現(xiàn)交互作用(P>0.05)。

表1　氟、砷對(duì)海馬神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響(OD值， ±s， n=3)

注：與對(duì)照組相比，*P<0.05。

表2　各實(shí)驗(yàn)組海馬神經(jīng)細(xì)胞抗氧化指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果(±s， n=3)

注：與對(duì)照組相比，*P<0.05。

2.3各實(shí)驗(yàn)組海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡檢測(cè)結(jié)果染毒48 h后，與對(duì)照組相比，高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組、高劑量砷+低劑量氟聯(lián)合組及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合組細(xì)胞凋亡率明顯升高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=17.835，P<0.05)，見表3。交互分析結(jié)果顯示，氟、砷聯(lián)合染毒對(duì)大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡率的影響未呈現(xiàn)交互作用(P>0.05)。

表3　氟、砷對(duì)大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡率的影響(±s， n=3)

注：與對(duì)照組相比,*P<0.05。

3　討論

神經(jīng)生理學(xué)研究證實(shí)，動(dòng)物的海馬區(qū)域是和學(xué)習(xí)記憶相關(guān)的重要結(jié)構(gòu)，其不僅涉及動(dòng)物的認(rèn)知功能和空間定位導(dǎo)航，而且是中樞神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)重要的信息處理部位。因此，近年來(lái)動(dòng)物的海馬區(qū)域成為氟、砷神經(jīng)毒性研究領(lǐng)域的重要關(guān)注對(duì)象。有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，高劑量氟、高劑量砷暴露均可導(dǎo)致染毒動(dòng)物海馬區(qū)域神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生損傷[5-6]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，高劑量砷染毒組、高劑量氟染毒組、低劑量砷+高劑量氟、高劑量砷+低劑量氟以及高劑量砷+高劑量氟聯(lián)合染毒組MTT吸光度值明顯降低，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。表明氟、砷可對(duì)海馬神經(jīng)元產(chǎn)生細(xì)胞毒性，使細(xì)胞活力降低，活細(xì)胞數(shù)減少。

有研究表明，過(guò)量氟、砷進(jìn)入機(jī)體可誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的活性氧自由基(ROS)，從而打破體內(nèi)氧化與抗氧化的平衡狀態(tài)。且其脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)物又可發(fā)生連鎖反應(yīng)，分解為更多的ROS，通過(guò)氧化細(xì)胞膜及線粒體膜的不飽和脂肪酸而改變生物膜的通透性，最終對(duì)組織細(xì)胞造成損傷[7]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，高劑量氟、砷染毒組細(xì)胞中的CAT和GSH-Px活性顯著下降，GSH水平明顯降低，而脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)的終產(chǎn)物MDA含量則顯著增多。提示氧化應(yīng)激可導(dǎo)致海馬神經(jīng)細(xì)胞氧化損傷，這很可能是氟、砷造成學(xué)習(xí)記憶能力下降的重要機(jī)制之一。

細(xì)胞凋亡又稱程序性細(xì)胞死亡，是細(xì)胞接受某種信號(hào)后或受到某種刺激后的一種主動(dòng)經(jīng)過(guò)一系列內(nèi)部機(jī)制而發(fā)生的細(xì)胞死亡過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)體內(nèi)產(chǎn)生過(guò)量ROS可引起機(jī)體氧化應(yīng)激，當(dāng)超過(guò)了細(xì)胞防御能力并出現(xiàn)不可逆的損傷時(shí)，則可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[8]。本研究結(jié)果表明，高劑量氟、砷可導(dǎo)致海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡率增高。由此推測(cè)，氟、砷可通過(guò)擾亂機(jī)體組織細(xì)胞的氧化、抗氧化平衡并引發(fā)氧化應(yīng)激，進(jìn)而引起細(xì)胞內(nèi)多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)生變化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子活性的異常、細(xì)胞周期紊亂及細(xì)胞凋亡。

對(duì)于氟、砷聯(lián)合作用是否具有交互作用的報(bào)道有很大差異，不同指標(biāo)的研究結(jié)果亦不同[9]。有研究表明，氟、砷聯(lián)合染毒對(duì)小鼠腎臟CAT酶活力、GSH水平以及SOD酶活力的作用存在拮抗效應(yīng)[10]。本研究結(jié)果表明，氟、砷聯(lián)合作用對(duì)原代培養(yǎng)大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞中CAT、GSH、GSH-Px及MDA含量的影響均未表現(xiàn)出交互效應(yīng)，僅表現(xiàn)為獨(dú)立作用。由此推測(cè)，氟與砷對(duì)海馬神經(jīng)細(xì)胞的氧化損傷機(jī)理可能是不同的,其詳細(xì)作用機(jī)制還需進(jìn)一步深入研究。

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(本文編輯張巧蓮)

Effects of fluoride and arsenic on oxidative stress and apoptosis in primary hippocampal neurons of rats in culture

MA Xiaohui, ZHANG Jie, HUANG Zhichao, MA Yan, WU Jun, YU Yalu, ZHENG Yujian, WANG Yanru

(CollegeofPublicHealth,XinjiangMedicalUniversity,Urumqi830011,China)

ObjectiveTo observe the effects of fluoride and arsenic on oxidative stress and apoptosis in primary hippocampal neurons of rats. MethodsPrimary hippocampal neurons of rats in culture were randomly divided into 9 groups, control group (cell culture), low dose NaAsO2(2 μmol/L) group, high dose NaAsO2(10 μmol/L) group, low dose NaF (10 μmol/L) group, high dose NaF (50 μmol/L) group, low dose NaAsO2(2 μmol/L) and low dose NaF (10 μmol/L) combined group, low dose NaAsO2(2 μmol/L) and high dose NaF (50 μmol/L) combined group, high dose NaAsO2(10 μmol/L) and low dose NaF (10 μmol/L) combined group, high dose NaAsO2(10 μmol/L) and high dose NaF (50 μmol/L) combined group. MTT test was used to detect survival rates of primary hippocampal neuron cells; contents of amounts of reduced glutathione (GSH) were detected with micro-ELISA; activity of catalase (CAT) was detected with visible light; activity of superoxide dismutase (SOD) was detected with WST-1; contents of malondialdehyde (MDA), activity of glutathione peroxidase (GSH-Px) were detected with colorimetry; the cell apoptosis rate was determined by flow cytometer. ResultsCompared with the control group, MTT absorbance value of primary hippocampal neuron cells treated with high-dose NaAsO2group, high-dose NaF group, low-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly decreased (P<0.05); CAT contents of hippocampal neuron cells treated with high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly decreased (P<0.05); GSH contents of hippocampal neuron cells treated with high-dose NaAsO2group, high-dose NaF group, low-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly decreased (P<0.05); GSH-Px contents of hippocampal neuron cells treated with high-dose NaF group, high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly decreased (P<0.05); MDA contents of hippocampal neuron cells treated with high-dose NaAsO2group, high-dose NaF group, low-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly increased (P<0.05); the cell apoptosis rate in high-dose NaAsO2group, high-dose NaF group, low-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and low-dose NaF combined group, high-dose NaAsO2and high-dose NaF combined group were significantly increased (P<0.05). ConclusionsFluoride and arsenic exposure might cause oxidative stress and cell apoptosis rate increase in hippocampal neuron cells. These effcts might be related to damaged learning and memory of rats.

sodium arsenite; sodium fluoride; oxidative stress; apoptosis

國(guó)家自然科學(xué)基金(81260410); 教育部博士點(diǎn)基金(20126517110002)

馬小惠(1980-)，女，講師，碩士，研究方向：環(huán)境與健康。

鄭玉建，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師,研究方向：環(huán)境與健康，E-mail：zhyujian6@hotmail.com。

氟砷中毒發(fā)病機(jī)制研究

R-33; R34

A

1009-5551(2016)06-0663-06

10.3969/j.issn.1009-5551.2016.06.001

2016-03-12]

專題研究作者簡(jiǎn)介：鄭玉建，男,博士，環(huán)境衛(wèi)生學(xué)教授，博士生導(dǎo)師。現(xiàn)擔(dān)任中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)公共衛(wèi)生教育分會(huì)委員；中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)預(yù)防醫(yī)學(xué)教育研究會(huì)理事；中國(guó)環(huán)境誘變劑學(xué)會(huì)理事；中國(guó)地理學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)地理專業(yè)委員會(huì)委員；中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)全科醫(yī)師分會(huì)委員；全國(guó)高等學(xué)校預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)教材評(píng)審委員會(huì)委員；全國(guó)衛(wèi)生管理教育學(xué)會(huì)常務(wù)理事；國(guó)家自然科學(xué)基金通訊評(píng)議專家；中華醫(yī)學(xué)科技獎(jiǎng)第二屆評(píng)審委員會(huì)委員；健康領(lǐng)域社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)治理協(xié)同創(chuàng)新中心(新疆分中心)首席科學(xué)家；新疆預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)；新疆歐美同學(xué)會(huì)暨留學(xué)人員聯(lián)誼會(huì)常務(wù)理事；新疆全科醫(yī)師崗位培訓(xùn)中心常務(wù)副主任；自治區(qū)農(nóng)村黨員干部現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育專家。擔(dān)任《中國(guó)公共衛(wèi)生》編委，《中華疾病控制》編委，《環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)》編委，《中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志》第九屆編委，《中國(guó)地方病學(xué)雜志》第六屆編委，《新疆疾病控制》編委，《新疆醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)》編委會(huì)副主任委員，新疆醫(yī)科大學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)委員。

主要從事地方性氟砷中毒研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目3項(xiàng)，主持教育部高校博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(導(dǎo)師基金項(xiàng)目)2項(xiàng)，主持國(guó)際合作項(xiàng)目2項(xiàng)；主持自治區(qū)高?？蒲杏?jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)；獲自治區(qū)科技進(jìn)步獎(jiǎng)4項(xiàng)，獲國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)，發(fā)表論文70余篇。國(guó)家級(jí)《預(yù)防醫(yī)學(xué)特色專業(yè)》和自治區(qū)《預(yù)防醫(yī)學(xué)緊缺人才才專業(yè)建設(shè)》項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)博士后科研流動(dòng)站負(fù)責(zé)人，自治區(qū)科技創(chuàng)新群體和新疆醫(yī)科大學(xué)優(yōu)秀科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。1994年和2000年分別赴美國(guó)華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)教育系和英國(guó)塞爾弗德大學(xué)環(huán)境地理系高訪各半年。2006年獲自治區(qū)“優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)工作者”，2013年獲中華預(yù)防醫(yī)學(xué)會(huì)“公共衛(wèi)生與預(yù)防醫(yī)學(xué)發(fā)展貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”。

近年來(lái)，在砷中毒的流行病學(xué)調(diào)查、生物標(biāo)志物、體內(nèi)代謝、劑量反應(yīng)關(guān)系、致病危險(xiǎn)因素及發(fā)病機(jī)制研究方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。同時(shí)開展了氟砷聯(lián)合染毒對(duì)大鼠學(xué)習(xí)能力的影響及其毒性機(jī)制研究：(1)砷中毒生物標(biāo)志物研究。在對(duì)新疆奎屯慢性砷中毒地區(qū)流行病學(xué)調(diào)查的基礎(chǔ)上，研究了慢性地方性砷中毒易感性標(biāo)志物，對(duì)砷中毒所致酶和基因的多態(tài)性改變進(jìn)行分析；探討砷中毒易感性和代謝酶基因MT基因、GST基因、NER基因的遺傳多態(tài)性或突變的關(guān)系，尋找出預(yù)防砷中毒及遠(yuǎn)期危害的特異、敏感、經(jīng)濟(jì)的生物監(jiān)測(cè)標(biāo)志物。該研究為地方性砷中毒的早期診斷、防治以及預(yù)后危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)提供了可靠的理論依據(jù)。(2)砷中毒體內(nèi)代謝機(jī)制研究。在20余年地方性砷中毒相關(guān)研究基礎(chǔ)上，全面系統(tǒng)地研究了不同價(jià)態(tài)砷在大鼠體內(nèi)的代謝過(guò)程。通過(guò)分析砷體內(nèi)代謝產(chǎn)物的含量、分布、形態(tài)；砷對(duì)相關(guān)生化指標(biāo)的影響；相關(guān)砷轉(zhuǎn)運(yùn)和結(jié)合蛋白的分離、鑒定及初步篩選，探討不同價(jià)態(tài)砷化合物在體內(nèi)的代謝途徑和體內(nèi)轉(zhuǎn)歸，發(fā)現(xiàn)了不同價(jià)態(tài)砷的體內(nèi)代謝、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程及代謝產(chǎn)物和DNA甲基化的異同點(diǎn)，為揭示砷的致癌和致突變機(jī)制提供基礎(chǔ)資料，進(jìn)而為進(jìn)一步闡明地方性砷中毒的發(fā)病機(jī)制提供了科學(xué)依據(jù)。(3)砷中毒劑量反應(yīng)關(guān)系研究。在以往人群調(diào)查、體內(nèi)及體外實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，運(yùn)用多分類回歸分析和數(shù)學(xué)建模法，對(duì)砷致機(jī)體肝臟損傷的劑量反應(yīng)(效應(yīng))關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)研究，選擇砷對(duì)肝臟損傷劑量反應(yīng)關(guān)系的最適數(shù)學(xué)模型，篩選了最敏感的效應(yīng)指標(biāo)，并獲得了砷對(duì)肝臟損傷的基準(zhǔn)劑量。該研究對(duì)于進(jìn)行砷的環(huán)境健康影響評(píng)價(jià)以及探討砷對(duì)機(jī)體的毒作用機(jī)制，具有較重要的科學(xué)意義；對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保障人群健康具有現(xiàn)實(shí)意義。(4)氟砷中毒機(jī)制研究。探討了氟、砷單獨(dú)及聯(lián)合染毒對(duì)大鼠學(xué)習(xí)記憶及相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)及酶的影響。研究發(fā)現(xiàn)，氟、砷單獨(dú)及聯(lián)合作用均可損傷大鼠空間學(xué)習(xí)記憶能力。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，從大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞氧化應(yīng)激、DNA損傷以及細(xì)胞凋亡等方面探討了氟、砷單獨(dú)及聯(lián)合對(duì)動(dòng)物學(xué)習(xí)記憶損傷可能的作用機(jī)制。該研究通過(guò)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，氟、砷單獨(dú)及聯(lián)合作用可對(duì)大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞Ras/ERK信號(hào)通路產(chǎn)生影響，這可能是氟、砷單獨(dú)及聯(lián)合造成大鼠海馬神經(jīng)細(xì)胞損傷并最終影響大鼠學(xué)習(xí)記憶能力的作用機(jī)制之一。該研究為全面系統(tǒng)闡明氟、砷單獨(dú)及聯(lián)合作用對(duì)學(xué)習(xí)記憶損傷的分子機(jī)制提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和新的思路。