三种环境污染物对神经元Ca2 振荡的影响及其作用机制文献综述

 2022-12-09 14:55:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

一、选题的背景、意义

全氟辛基磺酰化合物(PFOS)具有较好的表面活性,广泛用于纺织、皮革和家具等的表面防污处理。因其化学性质稳定,也被用作涂料、农药和灭火剂等的中间体[1]。PFOS使用范围广,用量大,是近几年受到关注的新型持久性有机污染物[2, 3]。金一和等检测到我国部分城市自来水、地表水和地下水中均含有PFOS,长江三峡水库区江水和武汉地区地表水中PFOS的含量高达37.8 ng/L[4]。PFOS易在生物体内积累,一旦进入人体,在肝脏内进行富集,很难排出体外[5, 6, 7]。Jin 等分析了1987 年、1990 年、1999年和2002 年中国沈阳志愿者血清中的PFOS,发现对于所有血清样品(包括男性和女性) ,PFOS的浓度由0. 03 mu;g /L上升到22. 4 mu;g /L[8]。Olson CT等通过实验证明PFOS具有急性毒性,大鼠的LC50(吸入)为0.512 ng/ L,且高剂量暴露下实验动物出现明显的体重下降、胃肠道反应、肝脏中毒、肌肉抽搐震颤, 甚至死亡[9]。欧洲已在2006年颁布《关于限制全氟辛烷磺酸销售及使用的指令》(2006/122/EC),但我国在政策上对PFOS的生产及使用还没有特别规定。由于PFOS对哺乳动物和两栖动物具有生殖、发育和神经毒性等多种毒性效应[10, 11, 12],所以PFOS排放及使用标准的制定、环境毒理的研究有很大的价值。

多溴联苯醚(PBDEs) 是溴系阻燃剂中一类阻燃性能优异的化合物,被广泛应用于电路板、油漆、塑料和泡沫等各种工业品和日用品中。PBDEs具有难降解、环境稳定、高脂溶和生物放大等特性,并能通过食物链转移[13]。由于PBDEs为添加型阻燃剂,不与产品形成化学键,结合力较弱,因此很容易通过挥发、渗出等方式从产品中脱落而进入环境[14]。王璟等对我国2006-2007年南方电子垃圾回收站周围的灰尘样品进行检测时发现,PBDEs的室外浓度为3311 ng/g,而室内浓度平均值高达9400 ng/g[15]。Eriksson的研究表明,刚出生10 d 的小鼠,给予1015 mg/kg 的四溴二苯醚或1210 mg/kg 的五溴二苯醚,均会对小鼠产生明显的神经毒性[16]。此外PBDEs的污染不仅仅局限于其生产地或集聚地,还能通过环境介质散播到较远的地方。多项研究证明,人类脂肪组织、胚胎肝脏组织、母乳和血浆中均能检测到PBDEs。大量毒理研究表明,PBDEs对哺乳动物、鱼类甚至人体具有多种潜在毒性,如肝脏毒性、生殖毒性、神经毒性等[17]。自2000年以来,各国对PBDEs的生产和使用都进行了限制,但由于历史上PBDEs 的大量生产和使用,PBDEs 及其衍生物已普遍存在于各种环境介质中,对人类健康存在严重威胁[18, 19, 20]

得克隆类物质(Dechloranes,Dec)被作为一种添加型阻燃剂,被广泛运用于电线、电子设备等材料中[21],已有40多年的生产史,每年产量高达1000万多吨[22]。得克隆极度亲脂且在环境中难以降解,可以在生物体内蓄积并沿食物链放大,使得高营养级的生物体内得克隆含量更高[23]。由于近年来得克隆的使用量增加和工农业污染物的大量排放,在大气、水体、沉积物及人体中均检测出得克隆类物质(Dechlorane 602(Dec602)、Dechlorane 603(Dec603)、Dechlorane 604(Dec604)以及Dechlorane Plus(DP))[24]。由于得克隆物质在环境中被广泛检出, 其毒性也越来越多地受到关注。经实验证明,皮肤长期接触或吸入高浓度的得克隆类物质会造成肺部、肝脏和生殖系统等组织的病变[25]

PFOS、PBDEs和Dechloranes是环境中的持久性有机污染物,随着环境污染的加剧,三种污染物的关注度也不断得到提高。PFOS、PBDEs和Dechloranes的致毒机制复杂,机体对其有着错综复杂的调控系统。目前国内外对三种物质的毒性效应已有广泛研究,但对其致毒机理的研究还处于初步阶段[26, 27, 28]。因此本课题基于PFOS、PBDEs和Dechloranes的毒理研究现状,拟对其致毒机理展开研究。并且,为了环境污染物对机体产生的某方面的损害,减少环境污染造成的损失,本课题引入了黄芩素、异鼠李素、芒柄花苷和芒柄花素,研究这四种中药成分对

污染物诱导毒性的保护作用。

二、课题的研究内容、拟采取的研究方法及拟解决的问题:

目前研究表明PFOS、PBDEs和Dechloranes能对生物体产生肝脏毒性、心血管毒性、发育及神经毒性等多种毒性效应[26, 27, 29]。上述化合物诱导的神经毒性能导致动物自发行为和习惯化行为的改变,也能引起记忆力和学习能力减退[30],因此受到越来越多的关注[31]。Ca2 是神经细胞内重要的第二信使,Ca2 信号传导通路是参与神经系统功能的重要调节机制之一,主要参与神经细胞突触传递、递质释放、酶系统的激活和突触可塑性改变等过程,其与学习记忆的关系已引起广泛的重视。而外源性化合物可以通过对神经细胞内Ca2 信号传导通路信号分子的调节,从而对神经系统的功能产生影响[32]。所以本课题拟通过考察神经细胞内Ca2 水平的变化,初步检测污染物对神经细胞的毒性, 并通过FAD/PI染色及LDH测定对其神经毒性进行进一步研究。

在考察环境污染物毒性的同时,我们也希望找到能抑制污染物毒性的药物。为了探究药物对污染物诱导神经毒性的保护作用,我们引入了四种中药成分:黄芩素、异鼠李素、芒柄花苷和芒柄花素。其中黄芩素(Baicalein)能调节细胞内Ca2 浓度[33],并对心脑血管、神经系统等有保护作用[34]。异鼠李素( isorhamnet in, Iso)是一种已知的黄酮类化合物,能促进神经细胞的生长[35]。黄芪在临床上广泛用于治疗神经系统疾病[36],其中芒柄花苷(Ononin)和芒柄花素(Formononetin)是黄芪发挥药效的主要成分。

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