牛磺酸对染镧仔鼠脑发育的影响

郑琳琳，祁园园，马悦，杜瑶，马晶晶，刘田田

（辽东学院医学院，辽宁丹东118003）

【医药与卫生】

牛磺酸对染镧仔鼠脑发育的影响

郑琳琳，祁园园，马悦，杜瑶，马晶晶，刘田田

（辽东学院医学院，辽宁丹东118003）

研究牛磺酸对生长期镧暴露仔鼠脑发育的影响。首先建立仔鼠0.5%LaCl3水溶液镧暴露模型，建模后仔鼠随机分为阴性对照组、阳性对照镧暴露组、牛磺酸干预低剂量组、牛磺酸干预中剂量组、牛磺酸干预高剂量组，分别以不同剂量的生理盐水或牛磺酸灌胃共计4 w。牛磺酸干预前后分别取仔鼠脑组织，称量仔鼠体重、全脑重量，计算脑系数；尼氏染色法分析仔鼠CA3区尼氏体的表达。结果显示，镧暴露模型建立后染镧组仔鼠的体重下降，CA3区尼氏体的表达减少。牛磺酸干预后，随着干预剂量的增加，仔鼠体重增加，尼氏体表达逐渐增加。牛磺酸干预高剂量组体重、脑系数、尼氏体的表达与阴性对照组无差异。牛磺酸可能发挥了拮抗镧暴露导致的脑发育障碍作用。

镧；牛磺酸；脑发育

环境中存在的稀土元素镧可经多种途径进入人体，进而在组织内蓄积导致神经系统的损伤，引起儿童智商降低。牛磺酸是一类改善神经传导、抗氧化损伤的活性物质。本研究拟探讨牛磺酸对稀土元素镧暴露后仔鼠脑发育的影响。

1 材料与方法

1.1 主要仪器与试剂

氯化镧（LaC13，国药集团化学试剂有限公司），牛磺酸（Tau，上海瑞永生物科技有限公司），切片机（德国Leica公司）。

1.2 溶液的配制

准确称取50 g LaC13溶于1 L蒸馏水中，配制成0.5%LaC13水溶液，置于4℃冰箱保存，并根据前1日动物饮水量调整染毒溶液量。每日根据仔鼠体重配置200、400、800 mgTau/(kg·d)蒸馏水溶液灌胃。

1.3 实验动物分组

Wistar雌性大鼠40只，随机分为对照组（阴性对照组，饮用蒸馏水）8只和镧暴露组（以自由饮水的方式摄入0.5%LaCl3水溶液）32只。雌雄大鼠以1∶1同笼，次日晨于阴道检查出精子者，记为妊娠0 d。子代大鼠在断乳前经由母体血循环和吸吮母乳染镧，断乳后则通过自行饮水摄入，至断乳后1 m建立初步模型。镧暴露组再随机分为阳性对照镧暴露组、牛磺酸干预低剂量组、牛磺酸干预中剂量组、牛磺酸干预高剂量组。阴性对照组和阳性对照镧暴露组1.0 mL/d生理盐水灌胃，牛磺酸干预低剂量组200 mgTau/（kg·d）灌胃、牛磺酸干预中剂量组400 mgTau/（kg·d）灌胃、牛磺酸干预高剂量组800 mgTau/（kg·d）灌胃，共计4周结束。

1.4 尼氏染色

仔鼠经乙醚麻醉后，左心室用生理盐水快速灌流，剪开右心耳，血液冲洗干净后用4%多聚甲醛溶液慢灌流固定。取出仔鼠脑组织，用4%多聚甲醛后固定。脑组织石蜡包埋后冠状切片。脑切片在二甲苯脱蜡、梯度酒精水化后，37℃焦油紫溶液中染色30 min，蒸馏水洗，95%酒精分化至尼氏体呈蓝紫色。纯酒精脱水，二甲苯透明，中性树胶封片。显微镜下观察并拍摄照片,应用图像分析软件分析海马CA3区神经细胞中尼氏体的表达水平，以积分光密度值（IOD）反应尼氏体表达水平［1］。

2 结果

2.1 镧暴露对仔鼠的脑发育影响

2.1.1 镧暴露模型建立后仔鼠的体重、脑重、脑系数影响

染镧组体重和脑重低于对照组（P＜0.05），脑系数在两组之间无差异（P＞0.05）。

表1 仔鼠体重、脑重及脑系数比较（n=8）

2.1.2 镧暴露模型建立后仔鼠的海马尼氏体表达

对照组仔鼠海马CA3区神经细胞中尼氏体清晰可见，表达较强；染镧组仔鼠海马CA3区神经细胞减少，神经细胞中尼氏体表达明显减弱（P＜0.05）,见图1。

图1 镧暴露对仔鼠海马CA3区神经细胞中尼氏体表达水平影响。（A：对照组；B：染镧组；C：与对照组比，*P＜0.05）

2.2 牛磺酸干预对镧暴露仔鼠脑发育的影响

2.2.1 牛磺酸干预对镧暴露仔鼠的体重、脏器系数影响

高剂量牛磺酸干预组体重高于阳性对照组、低剂量牛磺酸干预组（P＜0.05），与阴性对照组、中剂量牛磺酸干预组无差异（P＞0.05）；中剂量牛磺酸干预组、低剂量牛磺酸干预组、阳性对照组体重低于阴性对照组（P＜0.05）。高剂量牛磺酸干预组脑重高于阳性对照组、低剂量牛磺酸干预组（P＜0.05），与阴性对照组、中剂量牛磺酸干预组无差异（P＞0.05）；低剂量牛磺酸干预组、阳性对照组脑重低于阴性对照组（P＜0.05）。脑系数在五组之间无差异（P＞0.05）。

表2 牛磺酸干预后各组仔鼠体重、脑重及脑系数比较（n=8）

2.2.2 牛磺酸干预对镧暴露仔鼠的海马尼氏体表达

阴性对照组仔鼠海马CA3区神经细胞中尼氏体依旧表达较强，细胞排列整齐；阳性对照组（染镧组）仔鼠海马CA3区神经细胞进一步减少，神经细胞中尼氏体表达明显降低。染镧仔鼠随牛磺酸干预剂量的增加，海马CA3区尼氏体表达逐渐增加，牛磺酸干预高剂量组CA3区尼氏体表达与阴性对照组无差异（P＞0.05），见图2。

图2 牛磺酸干预对各组仔鼠海马CA3区神经细胞中尼氏体表达影响（A：阴性对照组；B：阳性对照组；C：牛磺酸干预低剂量组；D：牛磺酸干预中剂量组；E：牛磺酸干预高剂量组；F：与阴性对照组比，*P＜0.05；与阳性对照组比，^P＜0.05；与低剂量牛磺酸干预组比，#P＜0.05）

3 结论

我国是稀土含量和使用的大国，第四次中国总膳食研究-膳食稀土元素摄入量的调查发现我国成年男子的16种稀土元素的摄入量平均为250.9 μg/ d，总体范围在27.5～706.2 μg/d，镧的摄入量平均为29.1 μg/d［2］。人群流行病学调查发现，稀土元素经血液循环进入脑组织并在脑组织内蓄积，从而造成中枢神经系统的损伤和功能异常［3，4］。特别是儿童青少年对于稀土元素的神经毒性尤为敏感，居住在稀土矿区儿童的平均智商显著低于正常地区的儿童［5］。动物试验证实，稀土元素可使受试动物中枢神经系统发育受损、神经元发生形态和结构异常、神经行为能力和学习记忆功能低下［6］。

牛磺酸是调节机体正常生理活动的活性物质,具有维持正常视觉功能、维持机体渗透压平衡、调节神经传导、调节细胞平衡、增强细胞膜抗氧化能力、提高机体免疫力等广泛的生物学功能［7］，并具有促进神经系统的生长发育和神经细胞增殖分化、增强大鼠学习记忆等作用［8］。在大脑的发育过程中,牛磺酸既是神经营养因子,也是保护因子。脑组织内神经细胞的正常发育如果缺乏牛磺酸，将会产生不利影响。添加了牛横酸的培养基中神经元细胞合成蛋白质的含量明显增加。牛磺酸对大鼠智力发育有明显促进作用,动物体内注射牛磺酸能增加脑中乙酰胆碱的含量,而且长期使用牛磺酸无其他毒副作用。本研究中，染镧组脑发育受到影响，神经细胞减少，势必引起记忆力下降［9，10］。经过牛磺酸干预后，镧暴露的仔鼠体格发育有所改善，海马的神经元细胞逐步增多，高剂量牛磺酸干预组与阴性对照组无差异，说明牛磺酸可以有效改善仔鼠的脑发育。基于牛磺酸的安全无害性，牛磺酸干预可以为稀土矿区儿童智力损伤的防治提供借鉴。

［1］杨敬华.氯化镧对大鼠学习记忆以及海马Ca2+/CaMCaMKIV-CREB信号转导通路的影响［D］.中国医科大学,2009.

［2］周蕊，刘丽萍，岳兵，等.第四次中国总膳食研究——膳食稀土元素的摄入量［J］.现代预防医学，2014，41（11）：1975-1978.

［3］任丽宝，王小燕，解清.大鼠脑组织中轻稀土元素含量相关性研究［J］.分析试验室，2007，26（7）：108-111.

［4］陈祖义.稀土元素的脑部蓄积性、毒性及其对人群健康的潜在危害［J］.农村生态环境，2005，21（4）：72-73，80.

［5］彭瑞铃，潘小川，解清，等.江西省婴幼儿稀土暴露与智能发育的相关性研究［J］.中华预防医学杂志，2000，12（34增刊）：55-57.

［6］FENG L X,XIAO H Q,HE X,et al.Neurotoxicological consequence of long-term exposure to lanthanum［J］. Toxicol Lett,2006,165:112-120.

［7］梁尚栋，李焕英.牛磺酸在神经系统中的生理作用和病理作用［J］.国外医学-生理、病理学与临床分册，2002，22（1）：76-77．

［8］IDRISSI A E，TRENKNER E.Growth factors and taurine protectagainstexcitotoxicitybystabilizingcalcium homeostasis andenergymetabolism［J］.JournalofNeuroscience，1999，19（21）：9459-9468.

［9］ZHENG L L,YANG J H,LIN Q F,et al.Lanthanum chloride impairs spatial learning and memory,downregulates NF-κB signalling pathway in rats［J］.Archives of Toxicology，2013，87：2105-2117.

［10］郑琳琳.镧对大鼠回避学习能力的影响［J］.辽东学院学报（自然科学版），2015，22（1）：54-56.

（责任编辑：鞠衍清）

Effects of taurine on brain development of offspring rats exposed to Lanthanum

ZHENG Lin-lin，QI Yuan-yuan，MA Yue，DU Yao,MA Jing-jing，LIU Tian-tian
（School of Medicine，Eastern Liaoning University，Dandong 118003，China）

To study the effects of taurine supplementation on brain development of offspring rats exposed to lanthanum.the animal model was established by exposure to lanthanum,the offspring rats were randomly divided into negative control group,positive control lanthanum exposure group and 3 lanthanum+taurine groups,which were treated with normal saline 1.0 mL/d,200 mgTau/(kg·d),400 mgTau/(kg·d)and 800 mgTau/(kg·d)for 4 weeks.The brain tissues of the offspring rats were taken before and after the intervention of taurine.The body weight,the whole brain weight were recorded and the brain coefficients were calculated.The Nissl body expression in CA3 region was detected by Nissl staining.The results showed that the weight of lanthanum group was decreased after the establishment of lanthanum exposure model,and the expression of Nissl body in CA3 region decreased.After intervention of taurine,the expressions of Nissl bodies increased gradually with the taurine supplementation doses,the body weight,brain coefficient and Nissl body in high dose taurine intervention group had no difference with the negative control group.Taurine may play a role in antagonizing the brain development disorder caused by lanthanum.

Lanthanum；Taurine；brain development

R12

A

1673-4939（2017）03-0193-04

10.14168/j.issn.1673-4939.2017.03.08

2017-03-12

国家自然科学基金项目（81602891）；辽宁省博士启动基金项目（201501134）；辽宁省大学生创新创业项目（201611779049）；辽东学院重点培育项目（2015JC006）

郑琳琳（1978—），女，辽宁凌源人，博士，副教授，研究方向：环境毒理与金属毒理。