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铅暴露致血脑脊液屏障功能影响的实验研究

薛玲  蒋守芳  冯佩佩  刘楠  李清钊  郑全辉  张艳淑  
【摘要】:【目的】血-脑脊液屏障是铅进入中枢神经系统的第一道屏障,它具有屏障功能、分泌脑脊液、物质转运和免疫监视等功能,其组织结构主要是位于侧脑室的脉络丛(choroid plexus CP)。本研究的目的是探讨铅暴露后对血脑脊液屏障转运和免疫监视功能的影响,为铅暴露致神经损伤的防治研究提供新的靶点。【方法】应用Fisher344大鼠建立铅暴露的时间-效应模型,应用ICP-MS进行铅暴露后脉络丛、脑脊液、海马和皮质中元素组的检测,应用主成分分析进行主要变化的元素组的提取;应用侧脑室灌注的方法探讨铅暴露对血脑脊液屏障对铜清除的影响;应用real-time PCR和激光共聚焦进行SVZ和SGZ区中神经生发的影响;应用RNA测序的方法进行脉络丛中差异基因组的检测,并应用Gene Ontology生物信息库进行差异RNA的聚类分析和富集。应用real-timePCR和ELISA进行差异基因的验证和脑脊液中相关差异蛋白的表达检测;【结果】铅暴露3,6,9,12周后,脉络丛中共同变化的元素包括Na、Mg、Fe、Co、K、Zn、Mo、Cu;脑脊液中共同变化的元素包括Na、Al、Fe、Ni、Cr、V、Cu;海马中共同变化的元素包括Na、Mg、Zn、Al、Cu和皮质中共同变化的元素包括Fe、Ca、Cu。其中,脉络丛、脑脊液、海马和皮质中共同变化的元素包括Na,Fe和Cu。侧脑室灌注的结果显示铅暴露后血脑脊液屏障对铜的清除能力下降;且铅暴露致脉络丛中铜转入蛋白Ctr1表达增加,铜转蛋白ATP7A表达下降。Real-time PCR结果显示,各染毒组Ctrl、ATPTAmRNA表达均明显高于对照组,而ATOX1的表达是先增加后下降。提示铅染毒可影响脉络丛中的铜稳态的调控,引起脑组织中铜稳态失调。铅染毒后可导致实验大鼠脑脊液中CD4+淋巴细胞百分比下降。脑脊液中IL-4、IFN-γ浓度增加,同时,SVZ区和SGZ区中Ki67、GFAP和DCX的mRNA表达下降;激光共聚焦结果显示铅暴露导致SVZ区中Ki67、GFAP和DCX阳性表达的细胞数降低,提示,铅暴露可损伤SVZ和SGZ区的神经生发,这可能与铅暴露致神经损伤有关。脉络丛的RNA测序结果显示铅暴露后IFN基因表达增加,而IFN-γ依赖的基因表达下降。【结论】铅暴露损伤血脑脊液屏障维持中枢神经系统铜稳态和脉络丛中IFN-γ的免疫应答,这可能参与铅致神经损伤的过程。

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