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镉与微塑料单独及联合暴露对小鼠认知功能的影响
- 张洪嘉,姚文环,寇蕊蕊,程东,张天亮,赵秀兰
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2025, 63(3):
44-54.
doi:10.6040/j.issn.1671-7554.0.2024.1110
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多维度评价
目的 探讨镉(cadmium, Cd)、微塑料(microplastics, MPs)单独或联合暴露对认知功能损伤的发生机制。 方法 按照体质量随机数字法将雌性小鼠分为空白对照组、Cd组(Cd:5 mg/kg·bw CdCl2 )、MPs组(MPs:10 mg/kg·bw)、Cd+MPs联合组(Cd+MPs:5 mg/kg·bw CdCl2+10 mg/kg·bw MPs),每组14只。每天分别经灌胃给予小鼠CdCl2和MPs。12周末,采用神经行为学方法评价小鼠认知功能。实验结束后,每组随机取4只小鼠经体内灌注固定后,取大脑进行大脑神经元核抗原(neuronal nuclei antigen, NeuN)免疫组化检测;每组随机另取5只小鼠经尾静脉注射伊文思蓝检测血脑屏障(blood brain barrier, BBB)通透性;每组其余动物处死后取大脑组织采用Western blotting进行相关蛋白分子表达检测;采用石墨炉原子吸收分光光度计分析小鼠大脑Cd含量。 结果 旷场试验结果显示,Cd组、MPs组和Cd+MPs联合组小鼠在周围区域停留时间均高于对照组(P<0.05),在中央区活动时间均低于对照组(P<0.05)。新物体识别实验结果显示,与对照组相比,Cd组、MPs组、Cd+MPs联合组小鼠识别指数均表现为明显降低(P<0.05)。伊文思蓝检测结果显示,与对照组相比,Cd组、MPs组以及Cd+MPs联合组小鼠大脑匀浆OD值明显升高(P<0.05),提示BBB通透性增加。大脑组织Cd含量分析结果显示,与对照组相比,Cd组、Cd+MPs联合组小鼠大脑Cd含量明显增加(P<0.05),而且Cd+MPs联合组小鼠大脑Cd含量明显高于Cd组(P<0.05)。NeuN免疫组化染色后神经元计数结果显示,与对照组相比,Cd组、MPs组和Cd+MPs联合组大脑皮层神经元数目降低,差异均具有统计学意义(P<0.05)。Western blotting结果显示,Cd组、MPs组和Cd+MPs联合组小鼠大脑皮层突触素1、突触素、突触后密度蛋白95蛋白表达均降低(P<0.05),其中Cd+MPs联合组降低幅度最大。与对照组相比,Cd组、MPs组和Cd+MPs联合组大脑皮层炎性关键调控蛋白NF-κB激活,表现为p-NF-κB/总NF-κB比值明显升高(P<0.05)。同时,焦亡轴下游消皮素D与NeuN免疫荧光双染显示,Cd组、MPs组以及Cd+MPs联合组小鼠大脑均观察到消皮素D与神经元共定位,以Cd+MPs联合组焦亡神经元最多。 结论 Cd和MPs单独暴露均导致小鼠认知功能损伤,两者联合暴露大脑损伤加重,NF-κB激活,神经元炎性焦亡可能是Cd和MPs共同的作用机制之一。