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甲苯的神经毒性及其生物学机制研究

作　者: 颜士勇
导　师: 印木泉
学　校: 第二军医大学
专　业: 卫生毒理学
关键词: 甲苯神经毒性机制体外研究体内研究谷氨酸重摄取谷氨酸转运体
分类号: R114
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

甲苯是一种重要的化工产品，在生产和生活中得到广泛应用，有大量的接触人群，另外在我国现役的潜艇环境中，甲苯也是舱室空气中主要的污染物。对其危害性一直受到国内外学者的关注，关注的焦点是甲苯的神经毒性，许多国家都已经制订了职业接触的卫生标准，但在现有的标准水平下，长期接触仍对接触者造成了不同程度的神经毒性危害，另外对甲苯所致的神经毒性也缺乏有效的防治措施，这主要是对其神经毒作用机制尚未完全明了，因此本课题通过对甲苯神经毒性的体内、体外研究，进一步探讨甲苯的神经毒性的生物学机制，以期为进一步修订甲苯的卫生标准，评价甲苯职业危害的危险度，进而为保护和促进健康提供科学依据。第一部分甲苯反复多次染毒对大鼠中枢神经系统的影响通过整体动物染毒，对甲苯在反复染毒条件下所致大鼠的中枢神经系统的形态学变化、生化改变、谷氨酸转运体的功能及NOS基因表达变化进行了研究。第一节甲苯对大鼠一般状况的影响在神经毒性的研究中，由于神经系统是高级的反应中枢，对外界环境的各种不良变化都会产生反应，这些混杂因素如果不加以控制，就会干扰对神经性毒物所致毒作用的分析。因此我们经腹腔注射，染毒剂量为75mg／kg体重(低剂量组)，150 mg／kg体重(中剂量组)，300mg／kg体重(高剂量组)，染毒30天，观察大鼠的一般状况，以确定所建立的甲苯致大鼠神经毒性模型的可靠性。对大鼠一般状况的影响：实验组动物在染毒期间，除300mg／kg体重组有个别动物活动有所减少外，其余皆活动正常，各组动物摄食均正常，毛发光滑。对大鼠体重增长的影响：从甲苯染毒后大鼠体重变化曲线可以看出，各染毒组的体重增长情况与对照组基本一致，表明在本次染毒条件下不影响大鼠的身体发育。对大鼠腹腔的影响：各染毒组大鼠的腹腔未见有积液，腹壁光滑，无粘连。病理检查腹膜未见有炎性细胞浸润。由此可见本次实验所用腹腔注射方法未引起动物发生腹膜炎。由于甲苯是挥发性物质，在日常生产和生活中以通过接触者呼吸道吸入为主，本研究采用腹腔注射。本次染毒采用腹腔注射的方法，缘于该方法与吸入式染毒方法相比，较易实施，且染毒浓度易控制，且甲苯的脂溶性较高，可很快经第二军医人学腹膜吸收，但该方法仍有其局限性，其主要一点就是该染毒途径和人的实际接触途径不一样，由于本研究不是探讨其作用的闭浓度，仅是用来探讨其作用机制，因而仍可使用。由于甲苯是一种有机溶剂，通过腹腔注射有引起腹膜炎可能性，但通过检查说明该染毒方法未引起大鼠发生腹膜炎，也减少了进一步研究中对结果的混杂影响。综上，本次染毒所用的染毒条件及试验动物符合实验要求，可以用于进一步进行神经毒性的研究及机制的探讨。第二节甲苯对大鼠脑病理形态学改变的影响在中枢神经系统中，主要存在两种类型的神经细胞，一种为神经元，另一种为神经胶质细胞，在以往的研究中，由于受到一些固有观念的影响，认为神经胶质细胞在大脑中仅为配角，而起主导作用的是神经元，因而只注重于对神经元的形态变化研究，现在这种观念正在受到质疑，神经胶质细胞在中枢神经系统中的作用越来越受到重视。本研究正是基于后者这样的思想，研究甲苯所致脑组织形态学改变的细胞类型，以期确定甲苯所作用的细胞靶点。经HE染色显示高剂量组皮层可见局部神经元及胶质细胞周围轻度空泡变性，部分血管间隙(VR腔)扩张增宽，高剂量组海马区也可见部分神经元的空泡变性。神经元排列不规则，未见神经元和神经胶质细胞本身有变性坏死，主要作用于神经元，也可累及胶质细胞，呈低度中毒性脑水肿。电镜观察发现，在高剂量组，可见神经细胞凋亡样变化，表现为细胞膜不完整，细胞器(核糖体、高尔基体和线粒体)减少，线粒体峭萎缩，核固缩，核膜不完整，电子致密度增高，染色质呈凝聚团块状分布。细胞超微检查还发现，甲苯高剂量染毒组的大鼠中枢神经系统不仅有神经细胞的凋亡，而且还有血管内皮细胞的凋亡。这尚未见有相关文献报道。己知氧供对中枢神经系统发挥功能极为重要，中枢神经系统的氧耗量占机体耗氧量的10%。而甲苯所致的血管内皮的损伤，就可能直接影响到中枢神经系统的血供，导致中枢神经系统产生缺血缺氧性变化，从而间接导致中枢神经系统的损伤。而甲苯是否确实导致中枢神经系统血供和血流改变值得进一步研究。这将对阐明甲苯的神经毒作用机制具有重要的意义。综上所述，甲苯染毒达到一定剂量后，可导致中枢神经系统发生器质性的病理变化，这种变化不仅表现为神经细胞的损伤，还可有血管内皮细胞的损伤。第三节甲苯对大鼠脑生化改变的影响甲苯可透过血脑屏障进入中枢神经系统，在大脑中还存在甲苯代谢的酶，在代谢过程中，甲苯代谢产物及其母体可导致大鼠脑的神经生化发生改变。研究结第二军医大学果如下。甲苯染毒后，可见高剂量染毒组海马区NO含量显著高于对照组，大鼠海马区高剂量染毒组NOS活性也显著高于对照组，且两者有显著的相关(r=0.7254，p<0.001)，而皮层区

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英文缩略词  3-4
中文摘要  4-10
英文摘要  10-17
前言  17-19
技术路线  19-21
第一部分甲苯反复多次染毒对大鼠中枢神经系统的影响  21-47
  第一节甲苯对大鼠一般状况的影响  21-25
  第二节甲苯对大鼠脑病理形态学改变的影响  25-35
  第三节甲苯对大鼠脑生化改变的影响  35-40
  第四节甲苯对大鼠脑谷氨酸转运体功能的影响  40-43
  第五节甲苯对大鼠脑NOS基因表达的影响  43-47
第二部分甲苯神经毒性的生物学机制探讨  47-81
  第一节海马神经细胞的原代培养及其鉴定  48-55
  第二节甲苯对原代培养神经细胞存活率的影  55-58
  第三节甲苯对原代培养神经元形态学改变的影响  58-63
  第四节甲苯对原代培养神经细胞NO和NOSmRNA表达的影响  63-67
  第五节甲苯对原代培养的神经细胞内游离钙和细胞凋亡的影响及其机制探讨  67-75
  第六节甲苯对原代培养的神经胶质细胞谷氨酸重摄取的影响及其机制探讨  75-77
  第七节甲苯染毒胶质细胞后共培养神经元的影响及其机制探讨  77-81
参考文献  81-93
致谢  93-94
附录一综述  94-104
附录二研究生期间撰写的文章  104

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