发育期PCB 95暴露诱导小鼠海马树突形态改变及行为缺陷的RYR1依赖性研究

《International Journal of Molecular Sciences》：Expression of the Human R163C-RYR1 Gain-of-Function Mutation Modified 2,2′,3,5′,6-Pentachlorobiphenyl (PCB 95) Developmental Neurotoxicity in Weanling Mice

　　

摘要

流行病学研究指出，发育中的大脑是多氯联苯（PCBs）的影响靶标。在动物模型中，由发育期暴露于PCBs引起的行为缺陷与功能相关脑区树突形态的改变有关。体外研究表明，PCB 95通过依赖于Ryanodine受体1（RYR1）的Ca²⁺信号通路促进了大鼠海马神经元-胶质细胞共培养物中的树突生长。然而，目前尚不清楚RYR1的失调是否会导致完整发育中大脑的树突形态发生紊乱，或者PCB 95是否会影响幼年动物的行为表现。为填补这些数据空白，我们评估了C57BL/6小鼠在妊娠期至断奶期间，其母体饮食中添加0.1、1.0或6.0 mg/kg/d PCB 95的情况下，携带人类R163C-RYR1功能获得突变（HET）的杂合子小鼠与同基因型野生型（WT）小鼠的海马CA1锥体神经元的Morris水迷宫（MWM）表现及树突形态。与WT对照组相比，HET对照组在MWM表现上没有差异；然而，在1.0 mg/kg/d PCB 95剂量组中，WT和HET雄性及雌性幼崽的空间学习能力受损，而在6.0 mg/kg/d PCB 95剂量组中，仅WT雄性幼崽的空间学习能力受损。对Golgi染色海马神经元的Sholl分析显示，与WT对照组相比，HET对照组和暴露于PCB 95的WT幼崽的基底树突形态显著增加；不过，PCB 95并未改变HET幼崽相对于基因型匹配的对照组的基础树突生长。PCB 95显著减少了WT幼崽的训练诱导树突生长，但对HET幼崽无影响。对相同小鼠皮层组织中³H]Ry结合能力的测量表明，基因型、PCB 95暴露剂量之间存在相互作用，从而改变了³H]Ry的结合情况。定量分析证实PCB组织负荷呈剂量依赖性增加，且这种增加不受基因型、MWM训练或性别的影响。血清中的孕酮、雌二醇、皮质醇和甲状腺激素（TH）水平以及大脑中TH响应基因的表达水平也未因基因型或PCB 95剂量而显著改变。这些数据表明，PCB 95导致了行为缺陷，并伴随基底树突和训练诱导树突形态的变化。此外，人类R163C-RYR1功能获得突变的表现表明，PCB 95对行为和树突反应产生了影响，这支持了RYR1依赖机制在体内PCB 95毒性的作用。