氰戊菊酯染毒對小鼠學習和記憶功能的影響

岳 穎 蔡 蕤 喬 輝 付宗強 李付廣(鄭州市第七人民醫(yī)院，鄭州 450003)

氰戊菊酯是擬除蟲菊酯類的代表農(nóng)藥之一，屬于Ⅱ型擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，廣泛用于農(nóng)林害蟲和家畜疾病傳播媒介的防治，具有高效、低毒、廣譜、擊倒力強等特點，在世界范圍內(nèi)廣泛使用，然而無論以何種方式施用于農(nóng)作物，都會直接或間接地在農(nóng)作物表面和土壤中殘留，污染水體和土壤[1]。研究表明，氰戊菊酯具有神經(jīng)毒性，小鼠出生后早期接觸低劑量氰戊菊酯，會影響小鼠成年后的學習記憶能力[2]，但是對其急性中毒后對成年小鼠學習記憶能力的影響鮮有人報道。本研究對小鼠進行氰戊菊酯急性染毒，并對染毒后小鼠進行Y型迷宮試驗，以探討氰戊菊酯對小鼠學習和記憶功能的影響，分析該農(nóng)藥對小鼠神經(jīng)系統(tǒng)的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及分組 選擇昆明種6～8周小白鼠80只作為實驗對象，雌雄各半，分開飼養(yǎng)，體重18～22克，由濟寧醫(yī)學院實驗動物中心提供。先將小鼠隨機分為學習組和記憶組，每組40只，雌雄各半。將學習組隨機分為A、B、C 3個實驗組和1個對照組，將記憶組隨機分為D、E、F 3個實驗組和1個對照組，以上各組每組10只。所有小鼠在同一室內(nèi)環(huán)境下由專門管理人員進行飼養(yǎng)，適應7天后用于試驗。

1.2 儀器與方法

1.2.1 試驗儀器及試劑 Y型迷宮(MG-3型，江蘇張家港生物醫(yī)學儀器廠);氰戊菊酯，純度為20%(濟寧化學試驗廠提供)。

1.2.2 染毒劑量的確定 采用霍恩法測定小鼠經(jīng)口氰戊菊酯的LD50為135.9 mg/kg，以此為依據(jù)，分別取 LD50的 1/5(27.18 mg/kg)，1/10(13.59 mg/kg)、1/20(6.80 mg/kg)量作為高(A/D)、中(B/E)、低(C/F)染毒組的染毒劑量，學習組和記憶組各組染毒劑量相同[3]。

1.2.3 染毒方法與Y型迷宮訓練時間 小鼠在實驗環(huán)境中適應1周后，記憶組小鼠首先進行Y型迷宮訓練，然后同學習組小鼠一起按確定的染毒劑量進行灌胃染毒，灌胃量定為每只0.1 ml，對照組用0.1 ml生理鹽水灌胃，灌胃時間為每天早9點左右，連續(xù)3天，最后全部小鼠進行Y型迷宮實驗。

1.2.4 Y型迷宮試驗 Y迷宮由等長的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ臂和三者的交界區(qū)組成;箱底鋪設直徑0.2 cm，長14 cm，間距1 cm的電柵;臂的內(nèi)壁均貼有可導電的薄層銅片，頂端各裝一盞15 W的刺激信號燈;Y型迷宮的控制面板有電壓控制按鈕、延時控制按鈕和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、0四個琴鍵，當分別按下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ鍵時，相應臂的信號燈亮，此時該臂不通電為安全區(qū)(紅燈區(qū))，另外無燈光的兩臂及交界區(qū)均通電而成為非安全區(qū)(電擊區(qū))，實驗開始時，讓小鼠在起步區(qū)(小鼠開始所在的臂)適應1分鐘，然后按一定規(guī)律或隨機轉(zhuǎn)換琴鍵開關以變換安全區(qū)與電擊區(qū)的位置，觀察動物學會逃離電擊區(qū)而進入安全區(qū)的反應能力，開始訓練時，小鼠受電擊逃離起步區(qū)后可能跑向非安全區(qū)，并在電擊作用下最終才跑至安全區(qū)，故會出現(xiàn)錯誤反應，多次訓練后，安全區(qū)燈亮，小鼠立即逃往安全區(qū)，每訓練10次讓小鼠休息30秒，直到10次中有9次及以上的正確反應時，代表該小鼠學會逃避點擊區(qū)，訓練成功[4，5]。

2 結(jié)果

2.1 染毒后小鼠的一般情況 各組小鼠飲食正常;染毒組無明顯異常表現(xiàn);各組小鼠體重在各觀察時間點均無顯著性差異。

2.2 各染毒組Y型迷宮試驗結(jié)果 由表1可見，學習組小鼠染毒后進行Y型迷宮試驗，與對照組比較，A組(高劑量組)、B組(中劑量組)的訓練時間明顯延長，具有統(tǒng)計學意義(P＜0.01;P＜0.05);A組的訓練次數(shù)明顯增多具有顯著性差異(P＜0.01);正確反應率明顯降低(P＜0.01)，其他各組正確反應率與A組比較明顯升高(P＜0.05)。

由表2可見，記憶組小鼠染毒前各組Y型迷宮訓練時間無差異(P＞0.05)，染毒后再次進行Y型迷宮試驗，與對照組相較，D組(高劑量組)的訓練時間明顯延長(P＜0.01)正確反應率明顯降低(P＜0.01);E組的正確反應率明顯降低(P＜0.01);F組與D組比較正確反應率明顯升高(P＜0.05)。

表1 學習組小鼠Y型迷宮試驗結(jié)果(±s)Tab.1 Results from Y-type maze test for mice in learning group(±s)

表1 學習組小鼠Y型迷宮試驗結(jié)果(±s)Tab.1 Results from Y-type maze test for mice in learning group(±s)

Note:Compared with the control group;1)P ＜0.05，2)P ＜0.01;Compared with A group，3)P ＜0.05.

Groups n Poisoning dose(mg/kg) Training time(min) Number of training Correct response rates(%)A 10 27.18 28.60±11.262) 54.00±9.662) 51.12±10.852)±8.96 B 10 13.59 24.10±8.311) 45.00±17.16 65.70±9.603)C 10 6.80 21.30±6.75 44.00±14.30 67.58±8.233)Control 10 0.00 12.40±5.45 36.00±12.65 73.32

表2 記憶組小鼠Y型迷宮試驗結(jié)果(±s)Tab.2 Results from Y-type maze test for mice in memory group(±s)

表2 記憶組小鼠Y型迷宮試驗結(jié)果(±s)Tab.2 Results from Y-type maze test for mice in memory group(±s)

Note:Compared with the control group，1)P ＜0.01;Compared with the D group，2)P ＜0.05.

Groups n Poisoning dose(mg/kg) Poisoining(min) Training time after poisoining(min) Correct response rates(%)D 10 27.18 12.50±5.33 14.00±7.501) 69.18±9.901).15 E 10 13.59 11.90±4.86 12.00±7.00 69.84±10.001)F 10 6.80 12.20±5.12 9.70±4.32 78.08±7.272)Control 10 0.00 12.30±6.21 6.90±2.42 84.00±6

3 討論

擬除蟲菊酯類農(nóng)藥是一類含有苯氧烷基的合成殺蟲劑，是在對天然除蟲菊酯化學結(jié)構(gòu)研究的基礎上發(fā)展起來的[6]，根據(jù)化學結(jié)構(gòu)中是否含有α-氰基將你除蟲菊酯類農(nóng)藥分為兩型:Ⅰ型不含α-氰基，代表藥物為氯菊酯;Ⅱ型含有α-氰基，代表藥物是氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯等，氰戊菊酯作為Ⅱ型你除蟲菊酯類農(nóng)藥的代表藥物，應用廣泛，世界各地頻繁檢出農(nóng)作物、土壤及水源中超標的現(xiàn)象[7，8]。大量研究表明氰戊菊酯屬于為神經(jīng)毒物，無論急性還是慢性染毒均可引起神經(jīng)系統(tǒng)的損傷，膽堿酯酶活性下降[9]，對機體免疫系統(tǒng)也有一定的損害[10]，另外還可引起再生障礙性貧血及心血管系統(tǒng)功能的改變[11]，中樞神經(jīng)系統(tǒng)對毒物的反應敏感，在其他系統(tǒng)尚未出現(xiàn)功能損害的中毒早期，就可能出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能(如學習記憶功能)的紊亂，特別是血腦屏障發(fā)育不全的幼年動物，但有關氰戊菊酯對成年動物神經(jīng)行為學方面的報道很少。因此本實驗通過對成年小鼠氰戊菊酯染毒后的學習記憶能力的研究，來探討氰戊菊酯對成年動物神經(jīng)行為學方面的影響，可用以指導擬除蟲菊酯類農(nóng)藥中毒的早期的識別與防治。

Y-型迷宮試驗是動物神經(jīng)行為學方面研究常用的實驗方法，本研究Y-型迷宮試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，學習組和記憶組的高劑量組與對照組比較其訓練時間延長、訓練次數(shù)增多、正確反應率下降，差異具有顯著性，對于中劑量組，學習組學習組小鼠的訓練時間明顯延長，記憶組小鼠的正確反應率顯著下降，而低劑量組小鼠各方面與對照組相比沒有明顯變化，表明較高劑量氰戊菊酯中毒可損害成年小鼠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，對于本實驗表現(xiàn)為小鼠學習和記憶功能的降低。

氰戊菊酯為擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，不抑制膽堿脂酶活性，能對大腦皮層神經(jīng)細胞產(chǎn)生抑制性作用，對脊髓運動神經(jīng)元產(chǎn)生興奮性作用[12];有研究顯示，氰戊菊酯染毒可造成動物大腦血管內(nèi)皮活性物質(zhì)的改變，表現(xiàn)為內(nèi)皮素、血管緊張素Ⅱ總體上呈顯著增高的趨勢，而NO呈顯著下降的趨勢，這種變化可能導致腦組織的缺血、缺氧，而缺血區(qū)升高的內(nèi)皮素等，可通過內(nèi)皮素受體使大量鈣離子內(nèi)流，造成組織細胞內(nèi)鈣離子超載，最終導致組織細胞的損傷，從而加重腦組織的損傷，這可能是導致小鼠學習和記憶功能降低的原因[1]。至于氰戊菊酯導致小鼠學習和記憶功能降低的具體作用機制還有待進一步研究。

1 萬恩廣，孔慶勝，林 立.氰戊菊酯對家兔體感誘發(fā)電位及腦組織血管內(nèi)皮物質(zhì)的影響[J].濟寧醫(yī)學院報，2008;31(3):202-203.

2 張玉媛，王取南，王志剛 et al.出生后接觸氰戊菊酯對仔鼠神經(jīng)行為發(fā)育及學習記憶的影響[J].毒理學雜志，2008;4(2):88-91.

3 林 立，張春之，解雙燕 et al.丙溴磷及其混配農(nóng)藥對小鼠學習記憶功能的影響[J].中國行為醫(yī)學科學，2006;15(3):208-210.

4 王躍春，王子棟，孫黎明et al.動物學習記憶能力的Y型迷宮測試法(綜述)[J].暨南大學學報，2001;22(5):137-140.

5 王躍春，王子棟.大鼠Y型迷宮測試指標正常值的測定[J].中國行為醫(yī)學科學，2003;12(3):333-335.

6 Spencer J，OMalley M.Pyrethroid illnesses in California，1996-2002[J].Rev Environ Contam Toxicol，2006;186:57-72.

7 王 瑞，古松浩，張 兵 et al.深圳市蔬菜農(nóng)藥殘留分析[J].檢驗檢疫學刊，2009;2(19):51-54.

8 將長征，戎江瑞，張立軍 et al.寧波市水產(chǎn)養(yǎng)殖水產(chǎn)品擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留調(diào)查[J].衛(wèi)生研究，2007;36(6):692-693.

9 Ohayo-Mitoko G J，Kromhout H，Simwa J M et al.Self reported symptoms and inhibition of acetylcholinesterase activity among Kenyan agricultural workers[J].Occup Environ Med，2000;57(3):195-200.

10 Nakashima K，Yoshimura T，Mori H et al.Effects of pesticides on cytokines production by human peripheral bloodmononuclear cells-fenitrothion and glyphosate[J].Chudoku Kenkyu，2002;15(2):159-165.

11 談立峰，陳小岳，陳文英et al.職業(yè)性接觸氰戊菊酯農(nóng)藥對工人心血管及神經(jīng)系統(tǒng)的影響[J].職業(yè)與健康，2005;21(4):488-490.

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