谷氨酸受体介导的突触可塑性在1-溴丙烷神经毒性中的作用

1-Bromopropane (1-BP) is a compound used as an alternative to ozone-depleting solvents with a large number production and use in the last decade and is neurotoxic both in experimental animals and human. However, the molecular mechanisms of the neurotoxic effects of 1-BP are not well known，and the datas for human are scarce.So there is still no occupational exposure limits of 1-BP in every country up to now.Our former research found that western blot analysis confirmed increased neurofilamen(NF)in the cerebral cortex of SD rats exposed to 1-BP. Ionotropic glutamate receptors (NMDA and AMPA types) are closely associated with formation mechanism of synaptic plasticity,they together with other proteins have gathered by cytoskeleton proteins in postsynaptic dense area(PSD), which is a specialized area of skeleton proteins. To identify the effects of neurotoxicity of 1-bromopropane on synaptic plasticity mediated by glutamate receptors, we plan to make a rat model inhaling 1-BP in dynamic total enclosure cabinets, observe the important morphological indexs of synaptic plasticity，orientate exactly ionotropic glutamate receptors(NMDA and AMPA types)by combined using of the immunofluorescence and laser scanning confocal microscope,examine their mRNA expression by RT-PCR, and measure their protein expression by west blot. These results will demonstrate that ionotropic glutamate receptors and the close relationship between synaptic plasticity may be a crucial clue for molecular mechanisms of the neurotoxic effects of 1-BP,and these findings will may provide reliable laboratory proof for prevention and treatment of neurotoxicity induced by1-BP.

1-溴丙烷（1-Bromopropane，1-BP）作为臭氧层破坏溶剂的替代物，近10年来被大量生产和使用，动物实验和人群调查证明其有较强的神经毒性，但其毒性作用机理尚未阐明，世界各国目前均未有正式的1-BP职业接触限值。我们的前期研究发现1-BP可致SD大鼠神经元的骨架蛋白(高分子量神经丝)含量增加。突触后致密区是骨架蛋白特化区域，骨架蛋白将与突触可塑性形成密不可分的谷氨酸受体(NMDA和AMPA受体）和多种调节蛋白集中于此。为探讨1-BP对谷氨酸受体介导的突触可塑性的影响，本研究拟建立1-BP神经中毒动物模型，观察大脑各分区突触形态的改变，采用RT-PCR、west blot、双重免疫荧光法与共聚焦显微镜联合等方法检测1-BP对NMDA和AMPA受体表达与分布的影响，从突触可塑性这个新视点入手，为深入研究1-BP神经毒性的作用机制提供线索，为寻找1-BP中毒防治新靶点提供实验依据。

1-溴丙烷中毒已成为国家新增法定职业病，但其作用机制尚未阐明，本项目建立1-BP亚急性（28天）吸入染毒导致神经损伤的动物模型，以谷氨酸受体和突触可塑性的视角开展1-BP神经毒性作用机制研究。取得主要研究成果为：（1）1-BP可降低高、中、低剂量组大鼠双侧坐骨神经运动神经传导速度，延长运动末端潜伏期；降低高剂量组大鼠双侧坐骨神经感觉神经传导速度，延长潜伏期。高剂量组大鼠坐骨神经髓鞘疏松变性、排列杂乱，部分呈现空泡样变，轴索偏移；认为运动神经传导速度可作为反映1-BP周围神经损伤的检测指标。（2）高剂量组大鼠大脑海马CA1、CA2和CA3、DG个别神经元坏死，端脑、丘脑和间脑的皮质和髓质均未见明显病理改变；电镜显示脑组织各分区的神经纤维髓鞘疏松、肿胀、板层松解、甚至缺失、断裂。（3）大脑皮质：中、高剂量组NR2B和GluR2蛋白表达增加，高剂量组NR2B的mRNA表达水平增加，GluR2的mRNA表达水平在高、中、低剂量组均增高。（4）海马：高剂量组GluR2蛋白表达降低，且随着染毒剂量的增加其表达量下降，呈剂量效应关系；高剂量组NR2B蛋白表达增高。高、中、低剂量组GluR2、NR2B的mRNA表达水平与对照组的差异均无统计学意义。（5）高、中、低剂量组脑内各区突触素（SYP）定位表达、海马SYP的mRNA表达水平和蛋白表达量与对照组相比均未见明显差异； 高剂量组海马区突触间隙较对照组变窄，差异有统计意义，高剂量大脑皮质的突触间隙宽度与对照组相比无明显差异。（6）高、中、低剂量组NR2B和GluR2蛋白均可在大脑皮质和海马观察到，免疫荧光双标显示NR2B和GluR2在细胞浆内联合表达，定位表达情况与对照组相比无明显差异。.综上所述，我们认为1-BP可影响大鼠大脑皮质和海马中谷氨酸受体NR2B和GluR2蛋白的表达，在海马表现为抑制GluR2受体、兴奋NR2B受体，在大脑皮质则对二者均表现为兴奋作用；说明NR2B和GluR2受体在1-BP的神经毒性作用过程中，可能通过不同的途径分别在大脑皮质和海马中发挥作用。项目组以上研究成果为深入研究 1-BP神经毒性的作用机制提供线索，为寻找 1-BP 中毒防治新靶点提供实验依据。