內質網應激介導的凋亡在PBDE-47致大鼠海馬損傷中的作用

馬儒林，張舜，李蓓，楊露，張瀟，汪超，李佩，夏濤，王愛國,*

1. 華中科技大學同濟醫學院公共衛生學院勞動衛生與環境衛生學系，武漢 430030 2. 環境與健康教育部重點實驗室 省部共建國家重點實驗室培育基地--湖北省環境衛生學重點實驗室 國家環境保護環境與健康重點實驗室(武漢)，武漢 430030 3.石河子大學醫學院預防醫學系，石河子 832000

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內質網應激介導的凋亡在PBDE-47致大鼠海馬損傷中的作用

馬儒林1,2,3，張舜1,2，李蓓1,2，楊露1,2，張瀟1,2，汪超1,2，李佩1,2，夏濤1,2，王愛國1,2,*

1. 華中科技大學同濟醫學院公共衛生學院勞動衛生與環境衛生學系，武漢 430030 2. 環境與健康教育部重點實驗室 省部共建國家重點實驗室培育基地--湖北省環境衛生學重點實驗室 國家環境保護環境與健康重點實驗室(武漢)，武漢 430030 3.石河子大學醫學院預防醫學系，石河子 832000

為了明確內質網應激(endoplasmic reticulum stress, ERS)介導的凋亡在2,2’,4,4’-四溴聯苯醚(2,2’,4,4’-tetrabromodiphenylether, PBDE-47)致大鼠神經毒性中的作用，在腦發育的突增期(出生第10天)，分別用0 mg·kg-1、1 mg·kg-1、5 mg·kg-1和10 mg·kg-1PBDE-47進行單次灌胃染毒，并從出生第8天開始每天給予150 mg·kg-1ERS抑制劑4-苯基丁酸(phenylbutyric acid, PBA)，持續3周。仔鼠出生第8周末，從對照組、10 mg·kg-1PBDE-47處理組、150 mg·kg-1PBA處理組和150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE處理組中隨機選取8只大鼠進行水迷宮實驗。然后將所有動物斷頭處死，分離大鼠海馬組織，觀察其海馬組織形態學改變、測定ERS標志分子(GRP78、IRE1和CHOP)和凋亡相關蛋白Cyt c的表達水平。結果顯示，10 mg·kg-1PBDE-47處理可導致雌性大鼠海馬CA4區細胞排列紊亂、錐形神經細胞數量減少甚至消失，尼氏小體數量減少，大鼠逃避潛伏期延長(P < 0.05)。5和10 mg·kg-1PBDE-47處理可顯著上調ERS相關蛋白IRE1和CHOP的表達水平(P < 0.05)，并明顯增強海馬組織凋亡相關蛋白Cyt c的表達。PBA干預可明顯降低PBDE-47誘導的IRE1和CHOP以及Cyt c蛋白的表達水平，提示PBDE-47可通過ERS介導凋亡，導致大鼠海馬組織損傷，從而影響大鼠學習記憶功能。

2,2’,4,4’-四溴聯苯醚；雌性SD大鼠；神經毒性；海馬損傷；水迷宮實驗；內質網應激；凋亡

Received 30 November 2015 accepted 5 April 2016

2,2’,4,4’-四溴聯苯醚(2,2’,4,4’-tetrabromodiphenylether, PBDE-47)是溴代阻燃劑多溴聯苯醚(polybrominated diphenyl ethers, PBDEs)在環境介質中最常見、毒性最強的同系物之一[1]，目前在土壤、空氣及人體脂肪、血清、乳汁和胎盤組織等環境介質中均檢測到其存在[2]。PBDE-47進入機體后對其靶部位如甲狀腺、脂肪組織、神經系統、生殖系統等均可產生損害[3]。已有研究證實在大腦發育突增期PBDE-47暴露可導致大鼠和小鼠神經系統發育受損，表現為成年后學習記憶能力下降、自主活動增多等[4]，但其機制尚未完全闡明。

包括氧化應激在內的多種刺激均可造成內質網穩態紊亂，從而導致未折疊蛋白/錯誤折疊蛋白在內質網積聚，引起內質網應激(endoplasmic reticulum stress, ERS)，但機體可通過未折疊蛋白反應(unfolded protein response, UPR)防御ERS的有害作用。然而，當ERS持續時間過長或UPR適應功能不足，嚴重或慢性的UPR活化會導致細胞凋亡[5]。本實驗室前期實驗結果發現，PBDE-47可誘導原代培養的大鼠海馬神經元和人神經母細胞瘤細胞SH-SY5Y凋亡水平升高[6-7]，而且PBDE-47可以激活SH-SY5Y細胞發生UPR[8]。基于前期實驗結果，我們選擇在大腦發育突增期(出生第10天)對大鼠進行一次性PBDE-47灌胃染毒，構建PBDE-47發育期暴露的大鼠模型[1]并用ERS抑制劑4-苯基丁酸(phenylbutyric acid, PBA)進行干預[9]，觀察PBDE-47對大鼠神經系統的毒性作用及其對海馬組織細胞凋亡相關蛋白Cyt c和ERS標志分子(GRP78、IRE1和CHOP)表達水平的影響，以期探討內質網應激在PBDEs發育神經毒性中的作用，為PBDEs發育神經毒性機制研究提供依據。

1 材料與方法(Materials and methods)

1.1 主要試劑

PBDE-47應用液配制：稱取PBDE-47(純度100%，美國Accustandard公司)40 mg，溶解于20 mL玉米油，室溫下，超聲處理30 min，配制成母液，4 ℃保存備用。臨用時，用玉米油稀釋到設定濃度，按10 μL·g-1灌胃。

PBA應用液配制：將3 g PBA(美國Sigma公司)溶于1 L生理鹽水中，40 ℃水浴溶解，配制成終濃度3 mg·mL-1的應用液，4 ℃儲存備用。臨用時，按25 μL·g-1腹腔注射，每天2次，注射終劑量是150 mg·kg-1。

1.2 動物分組及處理

220～270 g成年清潔級Sprague-Dewley(SD)大鼠(雌性20只，雄性10只)，由華中科技大學同濟醫學院動物中心提供(許可證號SCXK(鄂)2010-0009)。適應性喂養1周后，按雄雌1:2合籠。仔鼠出生當天記為第0天，仔鼠出生第5天，將雌性大鼠隨機分為6組：對照組、1 mg·kg-1PBDE-47處理組、5 mg·kg-1PBDE-47處理組、10 mg·kg-1PBDE-47處理組、150 mg·kg-1PBA處理組和150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE-47處理組，每組10只。在仔鼠出生第8天給予150 mg·kg-1PBA處理組和150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE-47處理組大鼠150 mg·kg-1PBA腹腔注射，持續3周。在出生第10天，各處理組通過腹腔注射方法分別給予相應劑量的PBDE-47進行一次性染毒，仔鼠隔天稱重一次。

1.3 水迷宮實驗

仔鼠出生第8周，從對照組、10 mg·kg-1PBDE-47處理組、150 mg·kg-1PBA處理組和150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE-47處理組中每組隨機選取8只大鼠進行水迷宮實驗，前4天進行定位航行實驗，記錄大鼠尋找平臺的潛伏期和游泳路徑以評價其空間認知功能。第5天將平臺撤除進行空間探索實驗，以平臺所在象限時間和游泳路徑占總時間和總路徑的比值評價大鼠的空間記憶能力。

1.4 標本采集及處理

仔鼠出生第8周末頸椎脫臼處死，分離腦組織，每組取3只大鼠的大腦組織，用4%多聚甲醛固定24 h后常規石蠟包埋用于形態學觀察；余下的大腦組織分離海馬組織經液氮處理后-80 ℃保存，用于蛋白提取。

1.5 海馬組織形態學觀察

將固定于多聚甲醛的大腦組織取出，常規切片后，經HE染色后于光學顯微鏡下觀察海馬組織形態。1.6 IRE1、GRP78、CHOP及Cyt c蛋白表達水平測定

提取海馬組織蛋白并測定濃度；每孔加入80 μg總蛋白進行電泳，轉膜封閉后加入IRE1抗體(英國Abcam公司，1:800)、GRP78抗體(美國Proteintech公司，1:500)、CHOP(美國Santa Cruz公司，1:300)及Cyt c抗體(美國Proteintech公司，1:1000)，4 ℃孵育過夜，洗脫緩沖液漂洗后，加入辣根過氧化物酶標記的羊抗兔或羊抗鼠Ig G(美國Pierce公司)，室溫孵育1 h，使用發光試劑進行顯色，采用Quantity One軟件(美國Bio-Rad公司)分析目的蛋白條帶，以GAPDH作為內參。

1.7 統計分析

2 結果(Results)

2.1 PBDE-47暴露可致SD大鼠青春期體重增長加快

各組動物出生后增重速度呈加快趨勢，40 d前后到達峰值，隨后增重速度開始下降。如表1所示，在增重最快的第40天，10 mg·kg-1PBDE-47組大鼠增重較對照組快，并持續到出生后60 d，而150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE組大鼠從出生后第50天開始，增重較對照組快，提示一定劑量的PBDE-47暴露可導致SD大鼠青春期體重增長加快。

表1 PBDE-47暴露和4-苯基丁酸(PBA)干預對大鼠不同時間點增重的影響

注：與Control比較，*P < 0.05；與10 mg·kg-1PBDE處理組比較，#P < 0.05。

Note: Compared with Control,*P < 0.05; Compared with 10 mg·kg-1PBDE group,#P < 0.05.

2.2 PBA干預可拮抗PBDE-47暴露導致的SD大鼠學習和記憶能力損傷

如表2所示，10 mg·kg-1PBDE-47處理會延長定位航行實驗時大鼠找到平臺的平均潛伏期和平均路徑，而150 mg·kg-1PBA干預可拮抗PBDE-47對平均潛伏期和平均路徑的延長。如表3所示，在空間探索實驗中，雖然各組動物之間在平臺所在象限的活動時間和路徑百分比的差別均無統計學意義，但是10 mg·kg-1PBDE-47處理組大鼠在中心區域活動的時間和路徑百分比較對照組低(P<0.05)，而150 mg·kg-1PBA處理組大鼠在中心區域的活動時間和路徑百分比較對照組高(P<0.05)，150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE處理組大鼠在中心區域的活動時間和路徑百分比較10 mg·kg-1PBDE處理組高，提示PBA干預可改善PBDE-47染毒所致大鼠長時程記憶損傷。

2.3 PBA干預可改善PBDE-47對SD大鼠海馬組織形態結構的損傷

HE染色結果顯示，對照組大鼠海馬組織齒狀回和CA3區細胞排列緊密，有大量核染色較深的神經膠質細胞，10 mg·kg-1PBDE-47處理可導致海馬組織齒狀回和CA3區神經細胞排列散亂，錐形神經細胞數量減少甚至消失。與10 mg·kg-1PBDE-47 處理組相比，150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE處理組大鼠海馬組織齒狀回和CA3區神經細胞排列較緊密且錐形神經細胞數量增多(圖1)。

圖1 PBDE-47處理與PBA干預對SD大鼠海馬結構的影響(HE染色 ×40)Fig. 1 Effects of PBDE-47 and PBA on morphological structure of hippocampus of SD rats (HE×40)

表2 PBDE-47及PBA處理對水迷宮定位航行實驗的影響

注：與對照組比較，*P < 0.05；與10 mg·kg-1PBDE處理組比較，#P < 0.05。

Note: Compared with Control,*P < 0.05; Compared with 10 mg·kg-1PBDE group,#P < 0.05.

表3 PBDE-47及PBA處理對水迷宮空間探索實驗的影響

注：與對照組比較，*P < 0.05；與10 mg·kg-1PBDE處理組比較，#P < 0.05。

Note: Compared with Control,*P < 0.05; Compared with 10 mg·kg-1PBDE group,#P < 0.05.

2.4 PBDE-47暴露和PBA干預對海馬組織內質網應激相關蛋白表達的影響

如圖2所示，與對照組相比，10 mg·kg-1PBDE-47處理組大鼠海馬組織中IRE1、GRP78和CHOP等ERS相關蛋白的表達水平升高，而1和5 mg·kg-1PBDE-47處理的大鼠海馬組織中，僅CHOP蛋白表達水平升高，表明一定劑量的PBDE-47可誘導海馬組織發生內質網應激，導致UPR的過度激活。PBA干預后，IRE1、GRP78和CHOP蛋白的表達水平相對于10 mg·kg-1PBDE-47處理組顯著下降(P< 0.05)，表明PBA可拮抗PBDE-47所導致的內質網應激。

2.5 PBDE-47暴露和PBA干預對海馬組織凋亡相關蛋白Cyt c表達的影響

如圖3所示，與對照組相比，5 mg·kg-1PBDE-47處理組、10 mg·kg-1PBDE-47處理組和150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE-47處理組Cyt c表達水平升高(P < 0.05)，提示細胞凋亡水平升高，而1 mg·kg-1PBDE-47處理組和150 mg·kg-1PBA組Cyt c蛋白表達水平差別無統計學意義。相較于10 mg·kg-1PBDE-47處理組，150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE-47處理組海馬Cyt c蛋白表達水平降低(P< 0.05)，提示PBA干預可拮抗PBDE-47所致大鼠海馬組織凋亡水平的升高。

圖2 PBDE-47處理與PBA干預對SD大鼠海馬內質網應激相關蛋白表達水平的影響 注：A，IRE1、GRP78和CHOP蛋白條帶；B，IRE1、GRP78和CHOP蛋白表達統計條圖；與對照組比較，* P < 0.05；與10 mg·kg-1 PBDE-47處理組比較，# P < 0.05。Fig. 2 Effects of PBDE-47 and PBA on the expression levels of ERS related protein in hippocampus of SD ratsNote: A, protein bands of IRE1, GRP78 and CHOP; B, Straight bar chart of IRE1, GRP78 and CHOP expression level; Compared with Control, *P < 0.05; compared with 10 mg·kg-1 PBDE-47, # P < 0.05.

圖3 PBDE-47處理和PBA干預對海馬凋亡相關蛋白Cyt c表達水平的影響 注：A，Cyt c蛋白條帶；B，Cyt c蛋白表達統計條圖；與對照組比較， P < 0.05；與10 mg·kg-1 PBDE-47處理組比較，# P < 0.05。Fig. 3 Effects of PBDE-47 and PBA on the expression levels of Cyt c in hippocampus of SD rats Note: A, protein bands of Cyt c; B, Straight bar chart of Cytc expression level; Compared with Control, *P < 0.05; compared with 10 mg·kg-1 PBDE-47, # P < 0.05.

3 討論(Discussion)

潛伏期是Morris水迷宮實驗一個很重要的參照指標，可以反映動物空間學習記憶能力的好壞。潛伏期短，預示著動物的學習記憶能力好，但是潛伏期和動物自身的游泳速度有關，因此，潛伏期并不能作為判斷動物記憶力好壞的最終指標，還需要結合諸如游泳速度、上臺前路程等指標進行綜合評價。嚙齒類動物游泳有繞邊性，而平臺是靠近水池中心的，如果動物在水池中心區域內活動時間和路程長，反映其空間記憶能力好，反之，則反映其空間記憶能力差。本實驗的水迷宮結果顯示，通過訓練，對照組、150 mg·kg-1PBA處理組和150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE-47處理組大鼠平均潛伏期迅速下降而10 mg·kg-1PBDE-47處理組大鼠平均潛伏期變化不大。在正式實驗時，10 mg·kg-1PBDE-47處理組大鼠平均潛伏期大于對照組大鼠，而游泳速度與對照組大鼠無差異，并且在中心區域的活動時間構成比和活動路徑構成比均較對照組大鼠低，表明10 mg·kg-1PBDE-47處理可損害大鼠空間學習記憶能力，該結果與多個實驗室的研究結果一致[1, 3]，也與人群流行病學研究中PBDE-47導致兒童智力發育障礙[10]的結果相吻合。使用PBA干預后，10 mg·kg-1PBDE-47處理組大鼠平均潛伏期和平均路徑以及中心區域活動時間占比等與對照比相比無明顯差別，表明PBA干預可減輕PBDE-47染毒對大鼠空間學習記憶能力的損傷。

隨著對海馬功能認識的不斷深入，人們發現海馬齒狀回和CA1區和CA3區一樣，對形成與學習和記憶及空間信息編碼有關的長時程增強(long term potentiation, LTP)發揮重要的作用[11]。本研究發現，在大鼠出生后60 d，對照組大鼠海馬組織神經細胞排列緊密，齒狀回和CA3區有大量核染色較深的錐形神經細胞，神經元內尼氏小體較為豐富且染色較深，隨著PBDE-47染毒劑量的增加，海馬組織齒狀回和CA3區神經細胞排列散亂，齒狀回和CA3區染色較深的膠質細胞數量減少甚至消失，神經元內尼氏小體數量減少，且染色較淺，表明神經元蛋白合成能力下降。而150 mg·kg-1PBA+10 mg·kg-1PBDE-47處理組大鼠海馬組織神經細胞排列較10 mg·kg-1PBDE-47處理組大鼠整齊，且齒狀回和CA3區膠質細胞數量更多。這些結果表明，PBDE-47導致的學習記憶能力下降與其引起的腦內認知相關區域損傷密切相關，PBA干預可改善PBDE-47染毒所致的海馬組織形態結構及功能異常。

PBA通過穩定肽鍵結構，提高內質網腔內蛋白質的折疊和轉運能力而增強內質網適應能力[11]。在內質網應激狀態下，PBA可以下調GRP78、IRE1和CHOP的表達，抑制內質網應激并上調抗凋亡因子Bcl-2表達從而降低凋亡水平[12]。活化后的IRE1可促進GRP78等內質網伴侶的轉錄，從而提高內質網的蛋白折疊能力，也可激活凋亡信號調節激酶1(apoptosis signal-regulating kinase 1, ASK1)進而活化c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)誘導凋亡的發生[13]；IRE1還可激活CHOP的表達，在ERS狀態下，CHOP可下調抗凋亡因子Bcl-2的表達，使胞漿中的Beclin-1從Bcl-2-Beclin-1復合物中解離而啟動自噬，促進錯誤折疊蛋白的降解，保護細胞度過應激狀態[14-15]。CHOP也可通過誘導BAX、p53正向細胞凋亡調節因子(p53 upregulated modulator of apoptosis, PUMA)等促凋亡因子導致細胞凋亡的發生[16]，在本研究中，不同染毒劑量的PBDE-47均導致大鼠海馬CHOP的表達上調，提示PBDE-47染毒可導致海馬組織發生內質網應激并激活UPR通路導致CHOP的表達增加，10 mg·kg-1PBDE-47處理導致大鼠海馬IRE1和GRP78蛋白表達升高，且凋亡相關蛋白Cyt c蛋白表達水平升高，表明隨著PBDE-47染毒劑量的增加，海馬組織神經細胞內質網應激程度逐漸加重，導致凋亡水平升高，該結果與海馬組織形態學檢測結果以及水迷宮實驗結果相吻合。

綜上所述，結合大鼠神經行為、海馬組織形態學以及凋亡水平和ERS標志分子的實驗結果，我們認為過度內質網應激導致的凋亡參與了PBDE-47致大鼠發育神經毒性，PBA干預可降低PBDE-47導致的大鼠海馬組織病理及其功能分子表達的異常改變而保護大鼠海馬神經細胞。

致謝：本項目由國家自然科學基金項目(No.81273021，81430076)資助。

[1] He P, Wang A, Niu Q, et al. Toxic effect of PBDE-47 on thyroid development, learning, and memory, and the interaction between PBDE-47 and PCB153 that enhances toxicity in rats [J]. Toxicology and Industrial Health, 2011, 27(3): 279-288

[2] Dingemans M M, van den Berg M, Westerink R H. Neurotoxicity of brominated flame retardants: (In)Direct effects of parent and hydroxylated polybrominated diphenyl ethers on the (developing) nervous system [J]. Environmental Health Perspectives, 2011, 119(7): 900-907

[3] Eriksson P, Jakobsson E, Fredriksson A. Brominated flame retardants: A novel class of developmental neurotoxicants in our environment?[J]. Environmental Health Perspectives, 2001, 109(9): 903-908

[4] Shy C G, Huang H L, Chang-Chien G P, et al. Neurodevelopment of infants with prenatal exposure to polybrominated diphenyl ethers [J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 2011, 87(6): 643-648

[5] Schroder M, Kaufman R J. ER stress and the unfolded protein response [J]. Mutation Research, 2005, 569(1-2): 29-63

[6] He P, He W, Wang A, et al. PBDE-47-induced oxidative stress, DNA damage and apoptosis in primary cultured rat hippocampal neurons [J]. Neurotoxicology, 2008, 29(1): 124-129

[7] He P, Wang A G, Xia T, et al. Mechanism of the neurotoxic effect of PBDE-47 and interaction of PBDE-47 and PCB153 in enhancing toxicity in SH-SY5Y cells [J]. Neurotoxicology, 2009, 30(1): 10-15

[8] Jiang C, Zhang S, Liu H, et al. The role of the IRE1 pathway in PBDE-47-induced toxicity in human neuroblastoma SH-SY5Y cells in vitro [J]. Toxicology Letters, 2012, 211(3): 325-333

[9] Ayala P, Montenegro J, Vivar R, et al. Attenuation of endoplasmic reticulum stress using the chemical chaperone 4-phenylbutyric acid prevents cardiac fibrosis induced by isoproterenol [J]. Experimental and Molecular Pathology, 2012, 92(1): 97-104

[10] Roze E, Meijer L, Bakker A, et al. Prenatal exposure to organohalogens, including brominated flame retardants, influences motor, cognitive, and behavioral performance at school age [J]. Environmental Health Perspectives, 2009, 117(12): 1953-1958

[11] Fa M, Xia L, Anunu R, et al. Stress modulation of hippocampal activity--Spotlight on the dentate gyrus [J]. Neurobiology of Learning and Memory, 2014, 112: 53-60

[12] Kim D S, Li B, Rhew K Y, et al. The regulatory mechanism of 4-phenylbutyric acid against ER stress-induced autophagy in human gingival fibroblasts [J]. Archives of Pharmacal Research, 2012, 35(7): 1269-1278

[13] Chakrabarti A, Chen A W, Varner J D. A review of the mammalian unfolded protein response [J]. Biotechnology and Bioengineering, 2011, 108(12): 2777-2793

[14] Yan F, Li J, Chen J, et al. Endoplasmic reticulum stress is associated with neuroprotection against apoptosis via autophagy activation in a rat model of subarachnoid hemorrhage [J]. Neuroscience Letters, 2014, 563: 160-165

[15] Wang Z Y, Lin J H, Muharram A, et al. Beclin-1-mediated autophagy protects spinal cord neurons against mechanical injury-induced apoptosis [J]. Apoptosis, 2014, 19(6): 933-945

[16] Cazanave S C, Elmi N A, Akazawa Y, et al. CHOP and AP-1 cooperatively mediate PUMA expression during lipoapoptosis [J]. American Journal of Physiology. Gastrointestinal and Liver Physiology, 2010, 299(1): G236-G243

◆

Roles of Endoplasmic Reticulum Stress Mediated Apoptosis in SD Rat’s Hippocampus Injure Induced by PBDE-47

Ma Rulin1,2,3, Zhang Shun1,2, Li Bei1,2, Yang Lu1,2, Zhang Xiao1,2, Wang Chao1,2, Li Pei1,2, Xia Tao1,2, Wang Aiguo1,2,*

1. Department of Occupational and Environmental Health, School of Public Health, Tongji Medical College, Huazhong University of Science & Technology, Wuhan 430030, China 2. MOE (Ministry of Education) Key Lab of Environment and Health; State Key Laboratory of Environment Health (Incubation); Key Laboratory of Environment and Health (Wuhan) of Ministry of Environmental Protection, Wuhan 430030, China 3. Department of Preventive Medical, Medical College, Shihezi University, Shihezi 832000, China

To investigate the roles of endoplasmic reticulum stress mediated apoptosis in neurotoxicity of SD rats induced by 2,2’,4,4’-tetrabromodiphenylether (PBDE-47), 60 neonatal female Sprague-Dawley rats were randomly divided into 6 groups, and 2 groups of them were injected by intraperitoneal two times a day to give 4-phenylbutyric acid (PBA), an inhibitor of endoplasmic reticulum stress, for a total dose of 150 mg·kg-1continued for 3 weeks from the eighth day after birth. At the tenth day, they were administered with 0 and 10 mg·kg-1PBDE-47 in single gavage respectively. Similarly, animals in the other 4 groups received 0 mg·kg-1, 1 mg·kg-1, 5 mg·kg-1and 10 mg·kg-1PBDE-47 respectively. At the eighth weekend, 8 rats in Control, 10 mg·kg-1PBDE-47 group, 150 mg·kg-1PBA group, and 150 mg·kg-1PBA+ 10 mg·kg-1PBDE-47 group were administrated Morris water maze experiment to test their spatial learning and memory ability. Then all animals were sacrificed and hippocampus were isolated. HE staining was observed in hippocampus, the apoptosis levels and ERS markers (GRP78, IRE1 and CHOP) expression levels in hippocampus were observed with Western blooting. The results of Morris water maze experiment showed that 10 mg·kg-1PBDE-47 damaged the learning and memory ability, and the PBDE-47 exposed group needed more time and longer distance to find the platform (P<0.05). Histology detection found that PBDE-47 caused the disordered arrangement of the cells in hippocampal CA3 region, the decrease and even disappearing of deeply stained conical neurons and the reduction of Nissl body. The protein expression levels of Cyt c, IRE1 and CHOP were significantly increased in the 5 and 10 mg·kg-1PBDE-47 groups as compared to control. Moreover, PBA ameliorated the increase expression of ERS relative proteins, and the level of cell apoptosis were decreased evidently. Collectively, these results approve that PBDE-47 could damage the hippocampal neuron and disturb the learning and memory ability through the endoplasmic reticulum mediated apoptosis.

PBDE-47; female SD rat; neurotoxicity; hippocampus injure; water maze experiment; endoplasmic reticulum stress; apoptosis

10.7524/AJE.1673.5897.20151130021

國家自然科學基金項目(81430076，81273021)

馬儒林(1978-)，男，博士研究生，講師，研究方向為環境毒理學，Email：marulin@126.com；

*通訊作者(Corresponding author)， E-mail: wangaiguo@mails.tjmu.edu.cn

2015-11-30 錄用日期：2016-04-05

1673-5897(2016)2-387-07

X171.5

A

簡介：王愛國(1963—)，男，醫學博士，教授，主要研究方向為環境毒理學，發表學術論文80余篇。

馬儒林, 張舜, 李蓓, 等. 內質網應激介導的凋亡在PBDE-47致大鼠海馬損傷中的作用[J]. 生態毒理學報，2016, 11(2): 387-393

Ma R L, Zhang S, Li B, et al. Roles of endoplasmic reticulum stress mediated apoptosis in SD rat’s hippocampus injure induced by PBDE-47 [J]. Asian Journal of Ecotoxicology, 2016, 11(2): 387-393 (in Chinese)