氨基脲誘導的大鼠神經行為毒性及其生化機制

賀永健,劉瑞菁,劉 煥,鄭冬冬,汪河偉,周 雄,柳春紅,2*

?

氨基脲誘導的大鼠神經行為毒性及其生化機制

賀永健1,劉瑞菁1,劉 煥1,鄭冬冬1,汪河偉1,周 雄1,柳春紅1,2*

(1.華南農業大學食品學院,廣東 廣州 510642；2.廣東省食品質量安全重點實驗室,廣東 廣州 510642)

為探究氨基脲(SEM)染毒對SD大鼠的神經行為毒性及其作用機制,將44只SPF級SD雄性大鼠隨機分為4組:對照組,SEM低、中、高劑量組,每組11只,分別以0,7.5,15,30mg/(kg·bw)SEM的劑量連續灌胃染毒28d.染毒前后分別通過曠場實驗和高架十字迷宮實驗測試神經行為.采用液相色譜法測定γ-氨基丁酸(GABA)和谷氨酸(GLU),ELISA法測定5-羥色胺(5-HT)、去甲腎上腺素(NE)、多巴胺(DA)、單胺氧化酶(MAO)以及N-甲基-D-天氡氨酸受體(NMDAR)含量.結果顯示,高劑量染毒組大鼠在曠場實驗中運動總距離和中央區域距離顯著低于對照組(<0.05),各劑量組大鼠在高架十字迷宮實驗中進入開臂時間百分比和進入開臂次數百分比均顯著低于對照組(<0.05或<0.01).與對照組相比,各染毒組大鼠腦組織中GABA含量和MAO活性均有不同程度降低,而GLU,NMDAR,5-HT,NE和DA水平均有不同程度上升.SEM誘導大鼠神經行為毒性的機制與破壞GABA和GLU的相互轉化、增加NMDAR含量以及抑制MAO活性導致單胺類神經遞質水平上升3個途徑有關.

氨基脲；γ-氨基丁酸；N-甲基-D-天氡氨酸受體；單胺類神經遞質；神經行為毒性

氨基脲(SEM)是肼的衍生物,又叫氨基甲酰肼,能為CH5N3O.SEM對動物體會產生多方面的毒性作用,不僅會在組織形態學水平上導致多種組織器官的形態改變,而且還可對神經系統、內分泌系統的功能產生影響,同時還表現出弱遺傳毒性[1-2].SEM的主要來源之一是硝基呋喃類藥物在動物體內的代謝[3-4].硝基呋喃類藥物是一種的常用抑菌藥物,曾一度在我國以及全球各地水產養殖業中廣泛運用,其藥物殘留已成為一種全球性問題[5-6].SEM的穩定性很強,在環境中半衰期長,持久潴留,很難被消除[7].由于硝基呋喃類藥物的殘留危害日漸清晰,許多國家都已經頒布了相關法令來監管硝基呋喃類藥物的使用.

已有研究報道,SEM在日常生活中的各種食品、用具和環境中均存在[8-9],并證實了其潛在的各種毒性作用[10-11],隨著毒理學的發展,神經行為毒性指標作為傳統毒理學指標的補充扮演著越來越重要的角色.行為學效應是內在生理生化過程的外在表現,而且直觀敏感.目前有關SEM的神經行為效應及其毒作用機制尚不明確.為此,本研究以曠場實驗(OFT)和高架十字迷宮(EPM)實驗作為神經行為學評價手段,通過28d經口毒性試驗觀察了SEM的神經行為毒性,并從神經遞質γ-氨基丁酸(GABA)和谷氨酸(GLU)的轉化以及N-甲基-D-天氡氨酸受體(NMDAR)刺激下丘腦分泌相關激素方面進行探究,同時結合單胺類神經遞質的變化,從下丘腦-垂體-性腺軸通路揭示SEM誘導神經行為毒性的作用機制.以期為制定環境中SEM的神經毒性風險評價提供理論依據,同時為今后SEM毒性效應的深入研究提供基礎資料.

1 材料與方法

1.1 主要試劑與儀器

SEM(純度399%,美國sigma公司);GABA(純度399%,上海阿拉丁試劑有限公司);GLU(純度399%,美國sigma公司);考馬斯亮藍試劑盒(南京建成生物工程研究所);大鼠NMDAR測定試劑盒、5-羥色胺(5-HT)測定試劑盒、去甲腎上腺素(NE)測定試劑盒、多巴胺(DA)測定試劑盒、單胺氧化酶(MAO)測定試劑盒(上海江萊生物科技有限公司);曠場實驗箱、高架十字迷宮(上海移數信息科技有限公司);Ethovision 8.0型行為軌跡跟蹤分析系統(荷蘭Noldus公司);液相色譜儀(配RF-20A熒光檢測器,日本島津公司);Enspire Xenon Light Module多功能酶標儀(美國PE公司);5810R臺式冷凍離心機(德國Eppendorf公司);冷凍研磨儀(上海凈信實業技術有限公司).

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗動物與分組 SPF級SD雄性大鼠44只,4~5周,體重100~120g,一批次購于廣東省醫學動物實驗中心,實驗動物合格證號:SCXK(粵)2013- 0002.購回后單籠飼養,適應性飼養一周后按體重采用隨機區組設計分組法[12]分為4組:對照組(C組)和低劑量組(L組)、中劑量組(M組)、高劑量組(H組),每組11只.低、中、高劑量組分別以7.5、15、30mg/(kg·bw)SEM溶液灌胃,對照組灌以同等體積的蒸餾水.SEM的LD50(半數致死量,指能夠引起試驗動物一半死亡的藥物劑量)為123mg/kg[13],本實驗以LD50的10%~25%作為28d經口毒性試驗的最高劑量組(GB15193.22-2014)[14].每天上午9:00灌胃,灌胃體積為1mL,連續染毒28d.實驗期間大鼠自由攝食、飲水,動物室溫度22~24℃,相對濕度45%~ 55%.

1.2.2 行為學測試 分別在適應期結束后和染毒結束后2個階段對各組大鼠進行行為學實驗.其中,OFT實驗在EPM實驗之前進行,兩項行為學實驗分2d完成.進行行為實驗前,徹底清潔OFT和EPM裝置,設置好相關程序,保證實驗室通風良好.提前1h將所有大鼠轉移至行為學實驗室,以適應環境.實驗開始時,從籠內輕輕取出大鼠(背對實驗者)將大鼠放入OFT或EPM裝置,實驗者立即離開,通過動物行為軌跡跟蹤系統采集大鼠5min內在OFT或EPM中的活動信息.實驗結束后用75%的酒精徹底清潔裝置,并用毛巾擦干.行為學評價指標如下, OFT實驗:總距離、中央區運動距離、進入中央區時間、進入中央區次數、直立次數和修飾次數;EMP實驗:進入開臂時間百分比、進入開臂次數百分比和運動總距離.

1.2.3 組織樣品的制備及測定 低溫環境中分離出下丘腦和額葉皮質,準確稱重后立即放入-80℃環境中.測定前用已預冷pH 7.4的PBS溶液沖洗組織并吸干,按照質量:體積=1:9的比例為每份下丘腦和額葉皮質精確量取對應體積的預冷PBS溶液,低溫環境下勻漿,將勻漿在4℃溫度下2000r/min離心20min,離心結束后取上清液,即得10%下丘腦勻漿和10%額葉皮質勻漿,待測.腦組織中NMDAR、5-HT、NE、DA、MAO的檢測采用ELISA試劑盒,其蛋白濃度采用考馬斯亮藍法測定,步驟見試劑盒說明書.

1.2.4 大鼠海馬中GABA和GLU的測定 低溫環境中分離出海馬組織后,準確稱重并立即放入-80℃冰箱保存.測定時將凍存的海馬組織取出,4℃環境下加入1mL預冷的甲醇-水溶液,低溫勻漿后10000g離心15min取上清,置于4℃冰箱待測.液相色譜條件為:流動相A(0.1mol/L醋酸鉀),流動相B(甲醇),洗脫方式為二元梯度洗脫,梯度洗脫程序(t,B%)為(0,45%),(1,65%),(6,75%),(20,45%),其中指時間(min),B%指流動相B所占的比例.檢測器為熒光檢測器,激發波長為250nm,發射波長為410nm,柱溫35℃,流速1.0mL/min.測定前,取標準液或者樣品液于EP管中,加入同體積的鄰苯二甲醛衍生化試劑反應2min后過濾膜,進樣20μL[15].

1.2.5 統計學分析 采用SPSS18.0軟件進行統計學分析,實驗數據用平均值±標準差(Means±SD)表示,多組間比較采用單因素方差分析,進一步進行組間兩兩比較,當方差齊時,采用LSD檢驗;當方差不齊,采用Tamhane’s檢驗,差異顯著水平表示為<0.05,極顯著水平表示為<0.01.

2 結果與分析

2.1 氨基脲對大鼠一般狀況的影響

2.1.1 大鼠的外觀與精神狀態 在實驗的過程中,各組動物均有不同程度的變化.對照組大鼠精神良好,充滿活力,無掉毛脫毛現象,飲食較為正常.染毒組大鼠相對于對照組大鼠來說,普遍活動減少,精神狀態不佳,并伴有不同程度掉毛脫毛現象,飲食減少,體重增長較為緩慢.

2.1.2 大鼠的體重變化情況 SEM染毒對大鼠體重的影響見圖1.實驗期間,各組大鼠的平均體重均隨著染毒時間的延長而增長.對照組大鼠的體重一直高于其他各組大鼠同期的體重,低、中、高劑量組大鼠體重的增長速率因SEM的染毒濃度升高而降低,且隨著時間的增長越來越明顯,這表明SEM對大鼠生長發育產生了影響.

圖1 SEM對大鼠體重的影響

2.2 行為學實驗結果

2.2.1 OFT結果 染毒前后各組大鼠OFT行為測試結果見表1和表2.OFT實驗是利用動物在新環境中具有的恐懼和探究的矛盾心態來觀察其焦慮狀態的實驗裝置[16].范興文等[17]研究發現,大鼠越傾向于在曠場周邊區域活動時,其焦慮程度越高;相反,越傾向于在曠場中央區域活動時,其焦慮程度越低.表1可知,各組大鼠OFT指標在染毒前均無顯著性差異(>0.05).由表2可知,與對照組相比,SEM染毒中劑量組和高劑量組大鼠曠場中運動總距離顯著小于對照組(<0.05),高劑量組大鼠在曠場中央區域運動距離顯著低于對照組(<0.05),說明SEM對中、高劑量組大鼠產生了一定的致焦慮作用.

表1 染毒前各組大鼠OFT行為比較(Mean±SD,n=11)

表2 染毒后各組大鼠OFT行為比較(Mean±SD,n=11)

注:與對照組比較,*:<0.05;**:<0.01(下同).

2.2.2 EPM結果 染毒前后各組大鼠EPM行為測試結果見表3和表4.EPM是利用動物對新環境的探索和高空開臂的恐懼心理來觀察其焦慮狀態的實驗裝置[18].大鼠進入開臂時間百分比和進入開臂次數百分比越低,表明其焦慮程度越高.表3可知,各組大鼠OFT實驗結果在染毒前均無顯著性差異(>0.05).由表4可知中、高劑量組大鼠在高架十字迷宮中運動總距離顯著低于對照組(<0.05),各染毒組大鼠進入開臂時間百分比和進入開臂次數百分比均顯著低于對照組(<0.05或<0.01).表明SEM對各組大鼠均產生了一定的致焦慮作用.

表3 染毒前各組大鼠EPM行為比較(Mean±SD,n=11)

表4 染毒后各組大鼠EPM行為比較(Mean±SD,n=11)

2.3 SEM對大鼠海馬中GABA和GLU的影響

圖2 SEM對大鼠海馬中GABA的影響(n=11)

各組大鼠在染毒結束后海馬中GABA和GLU含量如圖2和圖3所示.可知隨著染毒劑量的增加,大鼠海馬中GABA逐漸降低而GLU卻逐漸升高.由統計學檢驗,高劑量組海馬中大鼠的GABA含量顯著低于對照組(<0.05),中、高劑量組海馬中大鼠的GLU含量顯著高于對照組(<0.05).

圖3 SEM對大鼠海馬中GLU的影響(n=11)

2.4 SEM對大鼠額葉皮質中NMDAR的影響

各組大鼠在染毒結束后額葉皮質中的NMDAR含量如圖4所示.隨SEM染毒劑量的增加,各劑量組大鼠額葉皮質中NMDAR含量均有所上升,且中、高劑量組大鼠額葉皮質中NMDAR含量顯著高于對照組(<0.05).

圖4 SEM對大鼠額葉皮質中NMDAR的影響(n=11)

2.5 SEM對大鼠下丘腦和額葉皮質中單胺類神經遞質及酶的影響

各組大鼠在染毒結束后下丘腦和額葉皮質中的5-HT含量如圖5所示.隨SEM染毒劑量的增加,各劑量組大鼠下丘腦和額葉皮質中5-HT含量逐漸上升,呈劑量-效應關系,且高劑量組大鼠下丘腦中5-HT、各劑量組大鼠額葉皮質中5-HT含量分別顯著高于其對照組(<0.05或<0.01).

各組大鼠在染毒結束后下丘腦和額葉皮質中的NE含量如圖6所示.隨SEM染毒劑量的增加,各劑量組大鼠下丘腦和額葉皮質中NE含量均呈逐漸上升趨勢,且高劑量組大鼠下丘腦和額葉皮質中NE含量顯著高于對照組(<0.05或<0.01).

圖5 SEM對大鼠下丘腦和額葉皮質中5-HT的影響(n=11)

圖6 SEM對大鼠下丘腦和額葉皮質中NE的影響(n=11)

各組大鼠在染毒結束后下丘腦和額葉皮質中的DA含量如圖7所示.隨SEM染毒劑量的增加,各劑量組大鼠下丘腦和額葉皮質中DA含量逐漸上升,呈劑量-效應關系,且高劑量組大鼠額葉皮質和各劑量組大鼠下丘腦中的DA含量顯著高于對照組(<0.05或<0.01).

各組大鼠在染毒結束后下丘腦和額葉皮質中的MAO活性如圖8所示.隨SEM染毒劑量的增加,各劑量組大鼠下丘腦和額葉皮質中MAO含量逐漸下降,呈劑量-效應關系,且中、高劑量組大鼠下丘腦和各劑量組大鼠額葉皮質中MAO含量顯著低于對照組(<0.05或<0.01).

3 討論

OFT與EPM的實驗原理相似,在神經行為學、神經藥物等方面均有廣泛應用,是評價嚙齒類實驗動物焦慮、抑郁狀態和運動功能的經典行為學方法[19-20],其不僅能夠被用于焦慮應激模型的創建中, 也能較為準確和方便地測定焦慮狀況[21].本實驗中,染毒前的行為學實驗均顯示各組大鼠之間無顯著差異,表明在染毒前大鼠的焦慮程度是處于同一水平的.在染毒結束后的OFT實驗中,中、高劑量組大鼠在曠場中運動的總距離、高劑量組大鼠在中央區域運動的距離均顯著低于對照組,說明SEM對大鼠的神經行為狀態產生了一定影響,造成了焦慮.在在染毒結束后的EPM實驗中,中、高劑量組大鼠高架十字迷宮總距離顯著低于對照組,各劑量組大鼠開臂時間百分比和開臂次數百分比均顯著低于對照組,表明SEM誘導大鼠產生了焦慮癥狀.上述2種行為學測試都證明SEM染毒使大鼠出現了焦慮情緒,對其神經系統產生了毒性作用,且具有劑量-效應關系.

圖7 SEM對大鼠下丘腦和額葉皮質中DA的影響(n=11)

圖8 SEM對大鼠下丘腦和額葉皮質中MAO的影響(n=11)

在哺乳動物體內,α-酮戊二酸經過轉氨基反應生成GLU,之后GLU在谷氨酸脫羧酶(GAD)的作用催化下會生成GABA,而GABA在GABA轉氨酶(GABAT)的催化作用下又會生成琥珀酸半醛和GLU,最后再轉化為琥珀酸進入三羧酸循環中進行代謝[22].研究表明GABA能在下丘腦-垂體-性腺軸上參與調節激素分泌,與促性腺激素(GtHs)的含量有著密切關系[23],同時GABA還可以通過調節神經遞質的含量來誘導黃體產生雌激素,進而起到協調作用[24],這提示GABA在性激素分泌的生理過程中起到了重要作用.GABA神經元數量非常大,在人體中的比例約為25%~30%,主要是存在于大腦皮層、海馬、紋狀體等組織和器官中[25].在SEM染毒后,GABA的降低和GLU的升高說明了從GLU向GABA的轉化出現了抑制,使得GABA不足而GLU累積過多.有學者研究表明了SEM正是GLU向GABA轉化的關鍵因素GAD的抑制劑[26-27],由此推斷SEM是GABA合成酶GAD的抑制劑,它抑制了GAD的酶活性或者含量,從而導致GABA與GLU的互相轉化失衡,最后造成神經毒性效應.

與GABA類似,NMDAR也參與了下丘腦-垂體-性腺軸的調節,所不同的是NMDAR是作用于下丘腦而GABA作用于垂體.NMDAR可刺激下丘腦分泌促性腺激素釋放激素(GnRH),而其亞組NR2b也能對促黃體生成激素產生抑制作用,以此來參與性激素的調節[28].在SEM染毒后,NMDAR的含量隨染毒劑量的增加而上升,這與李歡歡等[29]研究報道的不同類型的應激能導致動物一些腦區中NMDAR數量和興奮性氨基酸(EAAs)含量增加,且活性變高的實驗結果相符.當增多的NMDAR和EAAs結合后,會激活NMDAR從而導致糖皮質激素含量上升,這種共同作用產生興奮毒性損傷從而造成腦組織中的神經元細胞死亡或變性.另一方面則會導致細胞中鈣離子的超負荷,而其破壞其蛋白激酶級聯反應,最終會影響到大腦區域中的信號傳導功能和突觸的可塑性,導致動物表現出對應的神經行為障礙和毒性反應[29].有研究[10]也指出,SEM會干擾NMDA信號傳導通路,通過這一途徑來產生毒性效應,其作用類似于較弱的MK-801(又稱地佐環平,是一種NMDA受體拮抗劑).

除了上述可能的影響機制外,SEM對單胺類神經遞質和MAO的影響也有一定規律.單胺類神經遞質能調節機體中大腦中樞系統、心血管組織系統和部分器官中的內外分泌過程[30].單胺類神經遞質在各個腦組織中的含量及濃度對機體的神經行為和認知行為都有很大影響[31].而通過MAO的酶解是降解單胺類神經遞質的主要方式,MAO能催化單胺類神經遞質氧化脫胺失活.本研究發現,SEM染毒可抑制大鼠下丘腦和額葉皮質內MAO活性,同時使得5-HT、NE、DA的水平有不同程度升高.賴玉婷等[32]研究表明環境污染物壬基酚可通過抑制機體內MAO酶活性,使5-HT分解代謝受阻,在體內積累,導致5-HT水平升高,從而對5-HT在機體內的代謝網絡產生毒性作用.另有研究[33]也表明壬基酚可通過降低MAO活性而阻礙單胺類神經遞質的正常分解,使得其水平上升導致焦慮.本研究結果與其結論相符,故SEM也可能通過抑制MAO而導致單胺類神經遞質含量升高,進而誘導神經行為毒性.

綜上,SEM的神經毒性作用機制可能有以下3種途徑:抑制GAD的活性或含量,導致GABA和GLU的相互轉化不能處于正常的平衡狀態;干擾NMDA信號傳導通路,導致NMDAR含量增加;抑制MAO活性導致單胺類神經遞質水平的上升.其對生物神經內分泌調控可能的影響模式參見圖9.同時,SEM通過影響下丘腦-垂體-性腺軸的正常激素分泌過程,并導致GABA、GLU和單胺類神經遞質[34]含量的異常,使得大鼠產生神經毒性,出現焦慮情緒.

圖9 SEM對生物神經內分泌調控的影響模式

4 結論

4.1 SEM短期重復染毒會對大鼠神經系統產生毒性作用,使大鼠出現不同程度的焦慮狀態 ,且具有劑量-效應關系.

4.2 SEM會導致大鼠海馬組織中GABA含量顯著下降(<0.05),GLU含量顯著上升(<0.05).

4.3 SEM會導致大鼠額葉皮質中NMDAR含量顯著上升(<0.05).

4.4 SEM會導致大鼠下丘腦和額葉皮質中5-HT、NE和DA含量顯著上升(<0.05或<0.01),MAO含量顯著下降(<0.05或<0.01).

[1] 高 素,汝少國.氨基脲的毒性效應研究進展[J]. 環境科學研究, 2013,(6):637-644.

[2] 李 嘉.食品添加劑副產物氨基脲的毒理學研究[D]. 吉林:吉林農業大學, 2008.

[3] Cooper K M, Samsonova J V, Plumpton L, et al. Enzyme immunoassay for semicarbazide—The nitrofuran metabolite and food contaminant [J]. Analytica Chimica Acta, 2007,592(1):64.

[4] Pereira A S, Donato J L, De Nucci G. Implications of the use of semicarbazide as a metabolic target of nitrofurazone contamination in coated products [J]. Food Additives & Contaminants, 2004,21(1):63-69.

[5] Diblikova I, Cooper K M, Kennedy D G, et al. Monoclonal antibody-based ELISA for the quantification of nitrofuran metabolite 3-amino-2-oxazolidinone in tissues using a simplified sample preparation [J]. Analytica Chimica Acta, 2005,540(2):285-292.

[6] Cooper K M, Caddell A, Elliott C T, et al. Production and characterisation of polyclonal antibodies to a derivative of 3-amino-2-oxazolidinone, a metabolite of the nitrofuran furazolidone [J]. Analytica Chimica Acta, 2004,520(1):79-86.

[7] 譚志軍,翟毓秀,冷凱良,等.呋喃西林和呋喃唑酮代謝物在大菱鲆組織中的消除規律[J]. 中山大學學報(自然科學版), 2008,47(S1):63-69.

[8] Khong S P, Gremaud E, Richoz J, et al. Analysis of matrix-bound nitrofuran residues in worldwide-originated honeys by isotope dilution high-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry [J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2004,52(17):5309-5315.

[9] Ye J, Wang X H, Sang Y X, et al. Assessment of the Determination of Azodicarbonamide and Its Decomposition Product Semicarbazide: Investigation of Variation in Flour and Flour Products [J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2011,59(17):9313-9318.

[10] Maranghi F, Tassinari R, Marcoccia D, et al. The food contaminant semicarbazide acts as an endocrine disrupter: Evidence from an integrated in vivo/in vitro approach. [J]. Chemico-biological interactions, 2010,183(1):40-48.

[11] 朱樂玫,袁 萍,張貝貝,等.原花青素對氨基脲致雄性小鼠生殖毒性的拮抗作用[J]. 實用預防醫學, 2012,19(2):165-168.

[12] 周一平.用Excel軟件進行藥物毒理實驗的隨機分組[J]. 藥學進展, 2005,29(9):425-427.

[13] 高 素.氨基脲對斑馬魚(Danio rerio)抗雌激素效應研究[D]. 山東:中國海洋大學, 2013.

[14] GB15193-2014 食品安全性毒理學評價程序和方法[S].

[15] 俞軍齡,陳再興,毛小元,等. HPLC法測定tremor大鼠腦組織中谷氨酸和GABA含量[J]. 中國藥理學通報, 2009,25(11):1530-1533.

[16] 王維剛.曠場實驗在小鼠行為分析中的應用[J]. 中國細胞生物學學報, 2016,33(11):1191-1196.

[17] 范興文,貫士闊,吳開良.腦部照射對大鼠情緒和記憶的影響[J]. 中國癌癥雜志, 2014,24(11):814-819.

[18] 王維剛,吳文婷,周嘉斌,等.小鼠動物實驗方法系列專題(五)應用高架十字迷宮分析小鼠焦慮行為[J]. 中國細胞生物學學報, 2011,5:466-472.

[19] 劉友平,劉 田,畢 航,等.品系、性別和生物節律對小鼠曠場實驗的影響[J]. 西安交通大學學報(醫學版), 2014,35(5):634-638.

[20] 孫世光,李自發,孫 鵬,等.昆明小鼠曠場實驗評價方法的三維結構[J]. 中華行為醫學與腦科學雜志, 2011,20(10):875-877.

[21] Moraes C L, Bertoglio L J, Carobrez A P. Interplay between glutamate and serotonin within the dorsal periaqueductal gray modulates anxiety-related behavior of rats exposed to the elevated plus-maze [J]. Behavioural Brain Research, 2008,194(2):181-186.

[22] 雷 娜,魯亞平.γ-氨基丁酸生理機理研究進展[J]. 清遠職業技術學院學報, 2011,4(3):9-11.

[23] Kah O, Trudeau V L, Sloley B D, et al. Influence of GABA on gonadotrophin release in the goldfish [J]. Neuroendocrinology, 1992, 55(4):396-404.

[24] Trudeau V L, Spanswick D, Fraser E J, et al. The role of amino acid neurotransmitters in the regulation of pituitary gonadotropin release in fish [J]. Biochemistry and cell biology = Biochimie et biologie cellulaire, 2000,78(3):241-259.

[25] 李連娥,唐 濤,李亞國,等.阿爾茨海默病和衰老中γ-氨基丁酸系統與學習記憶關系的研究進展[J]. 昆明理工大學學報(自然科學版), 2017,6:81-85.

[26] Santos J M, Macedo C E, Brand?o M L. Gabaergic mechanisms of hypothalamic nuclei in the expression of conditioned fear [J]. Neurobiology of Learning & Memory, 2008,90(3):560-568.

[27] Maranghi F, Tassinari R, Lagatta V, et al. Effects of the food contaminant semicarbazide following oral administration in juvenile Sprague-Dawley rats. [J]. Food & Chemical Toxicology, 2009,47(2):472-479.

[28] Gore A C. Gonadotropin-releasing hormone neurons, NMDA receptors, and their regulation by steroid hormones across the reproductive life cycle [J]. Brain Research Reviews, 2001,37(1–3):235-248.

[29] 李歡歡,林文娟.中樞N-甲基-D-天冬氨酸受體在應激所致行為改變中的作用[J]. 心理科學進展, 2005,13(3):320-326.

[30] 區碩俊,羅展遠,曾廣豐,等. UPLC-Q-TOF-MS法測定小鼠大腦中4種單胺類神經遞質的含量[J]. 分析測試學報, 2016,35(12):1569-1574.

[31] Sardella R, Scorzoni S, Conte C, et al. Novel orthogonal liquid chromatography methods to dose neurotransmitters involved in Parkinson's disease [J]. Journal of Pharmaceutical & Biomedical Analysis, 2014,98:253-259.

[32] 賴玉婷,歐陽俊彥,郭佑廷,等.壬基酚對大鼠5-羥色胺分解代謝通路的影響[J]. 中國環境科學, 2014,34(9):2408-2412.

[33] 劉 煥,楊 婕,黃少文,等.桑葚粗提液對壬基酚誘導大鼠焦慮行為的干預作用及其機制[J]. 食品工業科技, 2017,38(14):294-298.

[34] 喻東山,梅安昌.驚恐障礙的發生機制 [J]. 四川精神衛生, 2009, 22(2):122-124.

The neurobehavioral toxicity and biochemical mechanism of semicarbazide in rats.

HE Yong-jian1, LIU Rui-jing1, LIU Huan1, ZHENG Dong-dong1, WANG He-wei1, ZHOU Xiong1, LIU Chun-hong1,2*

(1.Food College, South China Agricultural University, Guangzhou 510624, China；2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Food Quality and Safety, Guangzhou 510642, China)., 2018,38(12)：4713~4719

To study the neurobehavioral toxicity of semicarbazide (SEM) in rats and its biochemical mechanism. A total of 44male SD rats were randomly divided into 4groups (=11 per group): control group, low-dose group, medium-dose group, and high-dose group. SEM was intragastrically administrates at the dosage of 0, 7.5, 15, 30mg/kg (body weight) for 28days. The open field test (OFT) and elevated plus maze (EPM) were used to evaluated the neurobehavior in rats before and after exposure to SEM. The gamma-aminobutyric acid (GABA) and glutamate acid (GLU) of hippocampus were determined by liquid chromatography. ELISA method was used to mesure the contents of 5-hydroxytryptamine (5-HT), norepinephrine (NE), dopamine (DA), monoamine oxidase (MAO) and N-methyl-d-aspartic acid receptor (NMDAR). The results showed that the total distance traveled and the distance traveled in the center were significantly lower in the high-dose SEM group compared with the control group (<0.05). The open arm time percentage and open arm entries percentage were significantly lower in the SEM groups than in the control group (<0.05 or<0.01). Compared with the control group, the concentrations of GABA and the activity of MAO were decreased, whereas the levels of GLU, NMDAR, 5-HT, NE and DA were increased in different exposed groups. SEM might affect the nervous system of rats by damaging the mutual transformation of GABA and GLU, increasing the concentration of NMDAR and inhibiting the activity of MAO that directly enhance the levels of monoamine neurotransmitters.

semicarbazide；gamma-aminobutyric acid；N-methyl-d-aspartic acid receptor；monoamine neurotransmitters；neurobehavioral toxicity

X503.22

A

1000-6923(2018)12-4713-07

賀永健(1993-),男,湖北天門人,華南農業大學食品學院碩士研究生,主要從事食品質量與安全研究.發表論文3篇

2018-05-02

“十三五”國家重點研發計劃(2017YFC1601702);農業部農產品質量安全監管項目(GJFP201801102);廣東省現代農業產業技術體系創新團隊項目(2017LM2152)

* 責任作者, 教授, liuch@scau.edu.cn