双酚A对成年神经行为和突触可塑性的影响及其机制研究

环境内分泌干扰物双酚A（BPA）对脑发育的影响已引起高度重视。然而，性激素不仅调节脑发育及其性别分化，也调节成年后脑功能活动。因此，BPA对成年脑的影响不容忽视，但目前这方面研究极少。鉴于雌激素对脑功能调节主要与突触传递和突触可塑性有关，本课题拟在前期研究基础上，以整体动物研究成年长性BPA暴露对非生殖行为的影响，电镜观测BPA引起成年脑突触数、突触超微结构改变，并免疫组化分析突触蛋白表达，分析BPA对新突触形成和突触结构修饰的影响；用表达GFP腺病毒感染海马神经元，活细胞成像动态分析BPA对神经元树突生长的影响；再电生理检测海马脑片LTP的诱导以分析BPA对突触传递功效的影响，多层面分析突触可塑性改变与BPA影响成年脑功能之间的关系；最后，采用雌激素受体拮抗剂、MAPK阻断剂等分析BPA影响突触可塑性的信号机制，旨在阐明长期BPA暴露影响成年脑的分子机制，为这类污染物的毒性防治提供依据。

双酚A(BPA)，作为一种环境内分泌干扰物，主要通过食品和饮料进入人体，导致人类和野生动物环境暴露的风险。最近研究发现低剂量BPA可影响脑和行为发育和性别分化。由于成年期暴露于BPA的机会更多、时间更长，而内源性性激素参与调节成年脑的形态结构和功能活动。因此，成年脑受BPA影响的潜在危害不容忽视，但目前关于BPA对成年脑的影响知之甚少。.本课题先以整体动物研究成年慢性BPA暴露后行为的改变，然后观测海马脑区突触超微结构和突触蛋白、递质受体水平、海马脑片LTP诱导，分析BPA影响行为与突触结构和功能可塑性的关系。最后，利用离体神经细胞进一步分析BPA影响突触可塑性的分子机制。主要发现：1）长期暴露于0.04~40 mg/kg/day BPA不影响小鼠生殖器官、雌鼠血清和脑内雌二醇水平，但显著降低雄鼠血清和脑的睾酮水平，表明BPA降低雄鼠外周和脑内雄激素水平，但不影响其生殖器官；而对雌鼠的雌激素和生殖器官均没有明显作用。2）长期暴露于低剂量BPA性别特异性地影响成年小鼠的多种行为，其中雄鼠的影响更显著。0.4、40 mg/kg/d BPA损伤雄鼠空间和被动回避记忆，加剧其焦虑抑郁状态，提高其恐惧记忆，但对雌鼠行为影响不明显。同时，BPA负性影响成年雄鼠海马突触界面结构修饰，下调海马ERβ、突触前后Synapsin I和PSD95蛋白、NMDA受体NR1亚基和AMPA受体GluR1亚基和GABAA-2α受体蛋白表达；促进恐惧记忆后海马NR1亚基和组蛋白H3乙酰化(H3K14)表达, 抑制HDAC2表达。3）离体研究表明，急性BPA暴露剂量依赖性地双向影响海马脑片LTP诱导和海马神经元突触发生和Ca2+内流。10~100 nM的BPA增强而1000 nM抑制海马脑片LTP、突触密度和谷氨酸诱导的神经细胞Ca2+内流，这些作用均可以被ER阻断剂或MEK1/2抑制剂预处理消除。但当BPA与17β-E2共同处理时，这些作用被抑制。而长期BPA暴露经ER介导的ERKs信号通路抑制神经元树突棘密度和突触发生，下调突触Synapsin I和PSD-95蛋白水平。提示BPA是ER部分激动剂，长期BPA暴露可抑制突触发生而损伤动物脑和行为。. 本研究首次报道BPA长期暴露可改变神经元突触可塑性而最终影响神经行为。