慢性氟中毒大鼠大脑皮质神经细胞线粒体融合分裂基因转录水平观察

目的 观察慢性氟中毒大鼠大脑皮质神经细胞线粒体融合分裂基因mRNA含量和活性氧(ROS)水平,探讨其在氟中毒线粒体损伤中的作用.方法 选取SD大鼠120只,按体重随机分为3组:对照组、低氟组、高氟组,每组40只.在饮水中加入不同剂量的氟化钠,含氟量分别为＜0.5、10、50 mg/L,饲养3、6个月.采用线粒体ROS荧光探针法检测大鼠大脑皮质神经细胞线粒体ROS水平,实时荧光定量PCR法检测线粒体融合基因Mfn1及分裂基因Fis1、Drp1转录水平.结果 3个月时,与对照组[10.43±5.98、(3.4±0.6)×103、(8.8±1.4)×10、(1.2±0.2)×102]比较,低氟组大鼠大脑皮质神经细胞线粒体ROS水平(11.67±3.49)未见明显改变(P＞ 0.05),线粒体融合分裂基因Mfn1、Drp1、Fis1 mRNA表达水平未见明显改变[(3.1±0.3)×104、(6.7±2.7)×10、(5.0±0.9)×10,P均＞0.05];而高氟组大鼠大脑皮质神经细胞线粒体ROS水平(25.48±6.09)显著升高(P＜0.05),线粒体融合分裂基因Mfn1、Drp1、Fis1 mRNA表达水平[(1.0±0.2)×1011、(3.0±1.6)×103、(8.9±3.6)×102]明显升高(P均＜ 0.05).6个月时,与对照组[25.26±6.41、(3.0±0.8)×109、(5.1±0.8)×103、(2.8±0.7)×102]比较,低、高氟组大鼠大脑皮质神经细胞线粒体ROS水平(63.02±8.15、65.60±7.40)明显升高,线粒体融合基因Mfn1mRNA表达水平[(3.0±0.4)×106、(4.0±0.9)×104]显著降低,分裂基因Fis1、Drp1 mRNA表达水平[(2.0±0.8)×106、(4.0±0.6)×105,(3.8±1.3)×103、(1.3±0.2)×103]明显升高(P均＜0.05).结论 摄入过量的氟导致大鼠大脑皮质神经细胞ROS水平升高,线粒体融合基因转录降低、分裂基因转录升高,这种改变与染氟时间和剂量呈正相关.线粒体融合分裂基因转录水平改变可能与慢性氟中毒引起的线粒体氧化应激升高有关.     

线粒体损伤和氧化应激的关系

线粒体是细胞供能代谢中心,同时也是众多环境化学外源物毒害作用的优先靶标。线粒体损伤包括形态结构破坏、线粒体DNA突变、ATP合成受限、钙稳态失衡、氧化应激产物积聚及代谢功能障碍。线粒体呼吸链已经被广泛证实是活性氧产生的最主要来源,过多产生的超氧化物若未被内源性抗氧化剂或相关酶清除,便会导致线粒体的氧化应激损伤和功能障碍,从而引发细胞死亡等多种病变。     

慢性氟中毒对大鼠神经细胞线粒体分裂蛋白Drp1表达的影响

目的 研究慢性氟中毒大鼠大脑皮质神经细胞线粒体分裂基因动态相关蛋白1(Drp1)表达的改变.方法 将120只SD大鼠(1月龄、体重100 ～ 120 9)以单纯随机法分为3组(对照组、低氟组和高氟组),每组40只,各组染毒剂量以饮水中加入氟剂量计算:分别为0、10和50 mg/L;染毒3个月和6个月时,每组分别处死20只.采用免疫组织化学方法和免疫蛋白印迹法(western-blotting)检测线粒体分裂蛋白Drp1表达.结果 3个月时,Drp1的蛋白免疫组织化学强阳性表达神经细胞个数发生了改变,与对照组[(36.3±5.8)个]相比较,低氟组[(34.7±4.1)个]的改变无统计学意义(t=1.5,P＞0.05),而高氟组[(45.0±4.7)个]表达增加(t=8.8,P＜0.05);westernblotting法蛋白印迹平均灰度值也具有相同的改变,与对照组(0.59±0.03)相比,低氟组(0.62±0.03)和高氟组(0.71±0.02)的水平升高(t值分别为0.02、0.11,P值均＜0.05).6个月时,Drp1的蛋白免疫组织化学强阳性表达神经细胞个数发生了改变,与对照组[(33.2±4.4)个]相比较,低氟组[(36.6±3.8)个]和高氟组[(39.4±4.2)个]升高(t值分别为3.5,6.3,P值均＜0.05);westernblotting法蛋白印迹平均值也有改变,与对照组(0.65±0.06)相比,低氟组(0.80±0.09)和高氟组(0.76±0.08)的水平升高(t值分别为0.1、0.1,P值均＜0.05).结论 高剂量染氟可造成分裂基因Drp1表达改变,慢性氟中毒神经细胞损伤可能与线粒体分裂亢进有关.     

氧化应激在氟中毒脑损伤中的意义

氟是机体必需的微量元素,如果体内氟蓄积增多,可以引起氟中毒。氟中毒是一种全身性疾病,氟可以在软组织器官蓄积引起不同程度的损害,脑是氟中毒的重要靶器官之一,吸收入体内的氟可以透过血脑屏障在脑组织中蓄积。氧化损伤主要是机体在遭受有害刺激时,活性氧自由基产生过多,氧化程度超出氧化物的清除,氧化系统和抗氧化系统之间严重失衡,从而造成包括蛋白质、脂质、DNA 和RNA在内的多种底物发生氧化应激,影响细胞的正常功能。在氟中毒发病机制的研究中,自由基与氧化应激是近年来的热点之一。本文对氧化应激在氟中毒脑损伤中的意义作出综述。