方法將30只成年KM小鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組(0 mgKkg,d))、低劑量(TCPP)組(10 mgKkg,d))和高劑量TCPP組(100 mg^kg*d)),持續(xù)灌胃染毒30 d。染毒結(jié)束后,觀察其體質(zhì)量及一般情況。采用水迷宮實(shí) 驗(yàn)檢測(cè)小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力;采用化學(xué)發(fā)光免yi分析法測(cè)定小鼠血清總?cè)饧紫僭彼?/span>(TT3)、游離三碘甲腺原氨 酸(FT3)、總四碘甲腺原氨酸(TT4)和游離四碘甲腺原氨酸(FT4)水平;采用比色法測(cè)定小鼠腦組織中谷胱甘肽轉(zhuǎn) 移酶(GST)和超氣化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、過氣化氫酶(CAT)水平。結(jié)果與對(duì)照組小鼠相比,TCPP 高劑量組小鼠飲水量顯著下降(P< 0. 05),肝和脾臟器指數(shù)明顯升高(P< 0. 05)。TCPP暴露組小鼠在水迷宮實(shí)驗(yàn) 中逃避潛伏期均較正常組小鼠出現(xiàn)延長(zhǎng)(P< 0. 05),高劑量組小鼠游泳總路程出現(xiàn)明顯升高(P< 0. 05),同時(shí)在目 標(biāo)象限停留時(shí)間也明顯縮短(P< 0. 05)。高劑量TCPP染毒組小鼠與對(duì)照組小鼠相比TT3、FT3出現(xiàn)明顯增高(P<0. 05)。與對(duì)照組小鼠相比,高劑量TCPP染毒組小鼠GST、OD出現(xiàn)明顯降低,MDA顯著增高(P< 0. 05)。與對(duì)照 組小鼠相比,低劑量TCPP染毒組小鼠僅GST出現(xiàn)降低,MDA增高(P< 0.05)。結(jié)論TCPP暴露具有明顯的神經(jīng) 毒性作用,能造成小鼠學(xué)習(xí)記憶能力喪失,其毒性機(jī)制可能與腦組織氣化損傷及甲狀腺ji素增高有關(guān)。
【關(guān)鍵詞】TCPP;學(xué)習(xí)記憶;甲狀腺ji素;氣化損傷;小鼠
有機(jī)磷阻燃劑(organophosphate flame retardants, OPFRs)是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,并能在環(huán) 境中長(zhǎng)期存在的新型阻燃劑。空氣、水體中的 OPFRs會(huì)通過呼吸道、消化道進(jìn)入生物體內(nèi)10。隨 著多漠聯(lián)苯釀(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)類阻燃劑的禁用,OPFRs的使用量與日俱 增。有研究顯示,多種環(huán)境介質(zhì)及生物體內(nèi)OPFRs 檢出濃度逐年遞增0。OPFRs具有多種同系物,其 中磷酸三(2-氯丙基)醋(tris (2~chloroisopropyl) phosphate, TCPP)是目前zui常見的有機(jī)磷阻燃劑,而 且在我國(guó)環(huán)境中廣泛存在H。近年來,大量研究證 實(shí)OPFRs具有神經(jīng)毒性、生殖毒性、內(nèi)分bi干擾效 應(yīng)、發(fā)育毒性、致癌性a ,其中以神經(jīng)毒性及甲狀腺 干擾效應(yīng)zui為顯著[4-5。TCPP作為可疑的甲狀腺 ji素干擾物(TDCs),可能會(huì)對(duì)甲狀腺ji素產(chǎn)生干擾 效應(yīng)0。甲狀腺ji素功能的紊亂,會(huì)影響神經(jīng)及大 腦的發(fā)育。因此,本研究以TCPP為受試物,通過對(duì) KM小鼠灌胃染毒,探索TCPP暴露對(duì)KM小鼠學(xué)習(xí) 記憶能力及其血清甲狀腺ji素水平的影響。
1材料和方法
1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
清潔級(jí)4周齡KM小鼠,由桂林醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng) 物中心提供SCXK (桂)2013-0001], 60只,雌雄 各半,體質(zhì)量(26.6 ±4) g。小鼠飼養(yǎng)于桂林醫(yī)學(xué) 院公共衛(wèi)生學(xué)院SPF級(jí)動(dòng)物房SYXK (桂)2013- 0001],自由采食和飲水,室內(nèi)溫度20癈 ~ 25°C,濕 度40% ~ 70%, 12 h亮暗循環(huán)。本研究獲得桂林醫(yī) 學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物倫理委員會(huì)審查批準(zhǔn)(GLMC: 201710020)。小鼠的飼養(yǎng)及使用過程嚴(yán)格遵守《美 國(guó)公共衛(wèi)生署人道管理和使用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物政策》[7。
KM小鼠在實(shí)驗(yàn)中處于舒適的環(huán)境,并為其提供足 夠的水和食物,舒適的睡眠,按實(shí)驗(yàn)動(dòng)物使用的3R 原則對(duì)其給予人道的關(guān)懷。
1.2主要儀器
Morris水迷宮檢測(cè)系統(tǒng),產(chǎn)品型號(hào)XR- XM101 (上海欣軟信息科技公司)。
3討論
OPFRs是由磷酸根骨架及三個(gè)取代基組成,根 據(jù)取代基的種類,可以分為烷基OPFRs、芳基 OPFRs、鹵代(主要是氯)烷基OPFRs三種。鹵代烷 基OPFRs中又分為TCPP (磷酸三(2-氯丙基)酯)、 冗瓦?(磷酸三氯乙酯)、丁0匸??(磷酸三(2,3-二氯 丙基)酯)、TDCIPP (磷酸三(1,3-二氯-2-丙基)酯)。 TCPP 的化學(xué)結(jié)構(gòu)與 TCEP、TDCPP、TDCPP、TDCIPP 相似,均是氯化OPFRs,可以在環(huán)境中長(zhǎng)期存在。 TCPP是目前數(shù)量zui多運(yùn)用zui廣的氯化OPFRs,可 能對(duì)環(huán)境生物和人體帶來巨大危害。目前,大量研 究集中在TCPP對(duì)環(huán)境生物的影響。有研究表明, TCPP通過干擾內(nèi)分bi系統(tǒng)來影響斑馬魚的發(fā) 育^1。TCPP暴露會(huì)導(dǎo)致秀麗線蟲生殖發(fā)育障礙、 運(yùn)動(dòng)行為損傷和神經(jīng)毒性等M。通過大鼠垂體瘤 細(xì)胞(GH3)增殖實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)TCPP對(duì)甲狀腺ji素具 有干擾效應(yīng)63。
然而TCPP對(duì)晡乳動(dòng)物的毒性研究很少。本研 究發(fā)現(xiàn),高劑量TCPP (100 mgKkg*d))灌胃后小鼠 飲水量出現(xiàn)降低,肝和脾臟器指數(shù)出現(xiàn)顯著升高。 這一現(xiàn)象,與其同系物TDCIPP的實(shí)驗(yàn)結(jié)果十分相 似。Zhao 等612 用 TDCIPP (100 mgKkg.d)、250 mg^kg*d))灌胃青春期雌性大鼠21 d,也出現(xiàn)肝臟 器指數(shù)、(肝、腎臟器指數(shù))的增加。
TDCIPP(150 mgKkg-d))灌胃大鼠也出現(xiàn)了母鼠 肝質(zhì)量的增加。這些結(jié)果說明,高劑量的TCPP暴 露會(huì)對(duì)小鼠的生長(zhǎng)和發(fā)育帶來不利的影響。但是 皮天星等M用TCPP對(duì)成熟斑馬魚進(jìn)行染毒,發(fā)現(xiàn) 肝指數(shù)隨著濃度的增加而降低。
TCPP等多種OPFRs(22 ng/g)染毒鳥類21 d,并未 觀察鳥類肝出現(xiàn)氧化損傷,但是肝細(xì)胞的完整性和功能性發(fā)生適度的改變。以上結(jié)果的不同,可能是 因?yàn)閷?shí)驗(yàn)動(dòng)物的種類和劑量、染毒方式的不同所致。
本研究發(fā)現(xiàn),高劑量TCPP染毒組小鼠逃避潛 伏期和游行總路程出現(xiàn)明顯延長(zhǎng),在第三象限停留 時(shí)間出現(xiàn)下降,說明TCPP暴露后小鼠的學(xué)習(xí)、記憶 能力出現(xiàn)明顯下降。這一結(jié)果說明,TCPP和其他 氯化OPFRs -樣,具有明顯的神經(jīng)毒性。Tilson 等M用Tcep急性短期(275 mg/kg)灌胃雌性大 鼠,在水迷宮實(shí)驗(yàn)中也出現(xiàn)了學(xué)習(xí)記憶能力受損。 這些結(jié)果與海馬椎體細(xì)胞大量減少有著密切的關(guān) 聯(lián)。Umezu等M用TCEP急性短期(200 mg/kg)灌 胃小鼠,小鼠自發(fā)性走動(dòng)活動(dòng)增加。這個(gè)結(jié)果可能 是TCEP拮抗神經(jīng)遞質(zhì)7省基丁酸(GABA)有關(guān)。 由于有機(jī)磷酸酯類阻燃劑在結(jié)構(gòu)上有與有機(jī)磷農(nóng) 藥類似的磷酸二酯鍵,也有研究認(rèn)為OPFRs可能通 過抑制膽堿酯酶產(chǎn)生神經(jīng)毒性616。但是對(duì)線蟲進(jìn) 行TCEP或TCPP染毒會(huì)導(dǎo)致線蟲自主運(yùn)動(dòng)缺陷、 帕金森樣運(yùn)動(dòng)障礙,引起多巴胺能神經(jīng)元退化。TDCIPP對(duì)大鼠嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞(PC12)染毒時(shí),導(dǎo) 致細(xì)胞內(nèi)鈣超載,從而激活絲裂原活化蛋白激酶 (MAPK)信號(hào)通路13。上述研究雖然提出了研究 OPFRs的神經(jīng)毒性機(jī)制的新方向,但多為體外或脊 椎動(dòng)物,還需要進(jìn)一步在體內(nèi)和其他物種特別是晡 乳動(dòng)物中進(jìn)一步探討。
甲狀腺ji素在人類和動(dòng)物的生理過程中起到 了重要作用,尤其是在中qu神經(jīng)系統(tǒng)的分化、發(fā)育 及各種功能形成過程中。因此,干擾甲狀腺ji素將 會(huì)對(duì)正常生理功能產(chǎn)生嚴(yán)重bu良反應(yīng)。由于TCPP 的化學(xué)結(jié)構(gòu)與TT3和TT4結(jié)構(gòu)相似,因此TCPP可 能對(duì)甲狀腺素產(chǎn)生干擾效應(yīng),故被列為可疑甲狀腺 ji素干擾物(TDCs)。流行病學(xué)研究顯示,室內(nèi)粉塵 中TDCIPP的含量與人體血清中FT4有著密切的關(guān)系,二者出現(xiàn)負(fù)相關(guān)M。本次研究發(fā)現(xiàn),高劑量 TCPP染毒組小鼠與對(duì)照組小鼠相比TT3、FT3出現(xiàn) 明顯增高。同為氯代有機(jī)磷阻燃劑的TDCIPP對(duì)大 鼠染毒,也出現(xiàn)了 TT3增高的結(jié)論M。但是 TDCIPP對(duì)雞胚、斑馬魚染毒,均出現(xiàn)了 TT4減少的 現(xiàn)象^9 — 20,而本研究TT4未出現(xiàn)明顯改變。以上 結(jié)論出現(xiàn)不同的原因,可能是因?yàn)椋鄬?duì)于其他物 種,晡乳動(dòng)物具有更好的免yi力和強(qiáng)大的自我調(diào)節(jié) 機(jī)制。當(dāng)外界環(huán)境出現(xiàn)改變時(shí),機(jī)體內(nèi)甲狀腺ji素 (thyroid hormones, TH)水平會(huì)受到干擾。晡乳動(dòng)物 往往比卵生動(dòng)物更快的啟動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)制,如腦垂體和 下丘腦的負(fù)反饋調(diào)節(jié)及甲狀腺代償機(jī)制來維持甲 狀腺ji素的穩(wěn)態(tài)。而且,卵生動(dòng)物與晡乳動(dòng)物有著 不同的吸收、分布、代謝、排出的過程。卵生動(dòng)物免 疫功能及外界環(huán)境抗干擾能力顯著低于晡乳動(dòng)物, 所以卵生動(dòng)物比晡乳動(dòng)物更加敏感。本研究發(fā)現(xiàn)
高劑量染毒導(dǎo)致甲狀腺ji素增高,可能是機(jī)體的補(bǔ) 償機(jī)制。同為阻燃劑的多溴聯(lián)苯醚,也出現(xiàn)了類似 的效應(yīng)。而且,多個(gè)時(shí)間點(diǎn)甲狀腺ji素的變化水 平,往往比單個(gè)時(shí)間點(diǎn)甲狀腺ji素水平更有意義。 但是,由于本研究經(jīng)費(fèi)有限,因此沒有進(jìn)行多點(diǎn) 檢測(cè)。
大腦是機(jī)體代謝zui旺盛的器官,其抗氧化能力 比較弱。本研究發(fā)現(xiàn),高劑量tcpp暴露均可導(dǎo)致 小鼠腦組織中MDA水平升高(P< 0. 05), GST和 SOD活力下降(P< 0. 05),以及小鼠的學(xué)習(xí)、記憶能 力出現(xiàn)明顯下降。說明氧化應(yīng)激在TCPP的神經(jīng)毒 性中起到重要作用。有研究報(bào)道,較高濃度TCPP (100、150、200 pm〇l/L)對(duì)人肝癌細(xì)胞(HepG2)、人 肺腺癌細(xì)胞(A549)、人結(jié)腸腺癌細(xì)胞(Caco-2)細(xì)胞 染毒時(shí),相關(guān)細(xì)胞活力將受到抑制,其原因是細(xì)胞 內(nèi)產(chǎn)生大量活性氧、誘導(dǎo)DNA損傷及乳酸脫氫酶 (LDH)大量滲出021。此外其同系物TDCIPP(30、 60 pm〇l/L)對(duì)PC12細(xì)胞染毒時(shí),細(xì)胞內(nèi)活性氧增 多,SOD與GSH隨之劑量增高而降低,而MDA呈現(xiàn) 增高的趨勢(shì)122。以上研究與本研究結(jié)果比較一致。
本研究發(fā)現(xiàn),高劑量TCPP染毒導(dǎo)致小鼠產(chǎn)生 神經(jīng)毒性及血清中TT3、FT3出現(xiàn)明顯增高。甲狀 腺ji素水平的增高,可以介導(dǎo)產(chǎn)生大量活性氧,導(dǎo) 致腦細(xì)胞脂質(zhì)過氧化和腦細(xì)胞損傷的發(fā)生,zui終導(dǎo) 致學(xué)習(xí)記憶能力下降M。綜上,TCPP暴露具有明 顯的神經(jīng)毒性,其毒性機(jī)制可能與腦組織氧化損傷 及甲狀腺ji素紊亂有關(guān)。