摘要
二恶英是最早一批被列入《斯德哥尔摩公约》优先控制清单的持久性有机污染物，它的存在严重威胁着生物体健康与安全。随着人类流行病学调查研究和动物实验研究的不断深入，人们已经越来越全面的认识到二恶英在生物体发育关键期的暴露可造成多种神经系统的功能损伤，如运动功能失调、认知能力下降、情绪失常等一些异常行为。近些年发现，胶质细胞在神经发育过程中发挥着重要作用。二恶英暴露可导致子代空间记忆和学习能力受损，这些与海马区星形胶质细胞活性的降低紧密相关;同时也有报道表明，较高浓度的二恶英活化星形胶质细胞后，可上调神经免疫相关通路，从而导致神经元凋亡。因此，在二恶英损伤神经发育过程中星形胶质细胞发挥着不容忽视的作用，其中所涉及的毒理效应与活化机制有待于深入探究。已有研究表明星形胶质细胞存在两种活化类型，即损伤型（A1型）和保护型（A2型），可分别对神经元产生损伤或保护效应，因此明确不同浓度二恶英暴露所对应的星形胶质细胞的活化类型，有助于理解星形胶质细胞与神经元之间的相互作用关系，更深入了解星形胶质细胞在在二恶英引起神经发育异常中的作用。 本研究应用二恶英中毒性最强的化合物2，3，7，8-四氯二苯并对二恶英(TCDD)对C57BL/6J母鼠进行孕期和哺乳期全程暴露。其子鼠成年后进行旷场实验和高架十字迷宫实验;我们对这些子鼠大脑组织进行高通量转录组测序，获得可能参与功能调控的分子通路信息，结果发现与星形胶质细胞活化密切相关。应用原代星形胶质细胞模型验证动物实验结果并进行相关机制的探索，明确低剂量TCDD（0.01-0.1nmol/L）处理星形胶质细胞的活化类型以及活化后所引起的神经免疫效应，阐述芳香烃受体(AhR)在上述过程中的调控机制，同时比较AhR外源性与内源性配体6-甲基[3，2-b]咔唑(FICZ)对上述效应的影响。为进一步探索TCDD活化星形胶质细胞后对神经元的间接影响，我们用TCDD直接处理神经元，同时也用TCDD处理星形胶质细胞后的条件培养基培养同一批次的神经元，检测了TCDD直接或通过星形胶质细胞间接对神经元的胆碱能和神经突触相关基因与蛋白的表达情况。 本研究的结果如下:(1)TCDD母体暴露后，子代雌鼠运动能力增加，具有倾向高架十字迷宫开臂探索的能力，存在类似过度兴奋的行为。大脑组织的高通量测序数据和后续实验验证结果均显示，TCDD暴露诱导胆碱能系统相关基因和部分标志性突触前、后膜基因表达增加，A2型星形胶质细胞活化标志物表达显著上调。 (2)低剂量TCDD处理后，原代星形胶质细胞中A2型活化标志物表达上调，自主运动能力增强，并伴随趋化因子Cxcl2，Ccl7和Cxcl10的表达及分泌增加;同时，应用AhR信号通路抑制剂(CH223191)证明以上效应由AhR信号通路调控，其中芳香烃受体抑制因子(AHRR)也同时参与趋化因子的调控过程;但是FICZ对上述因子的作用效果远低于TCDD，同时AhR激活强度也明显弱于TCDD。 (3)TCDD直接处理原代皮层神经元，抑制了神经元中乙酰胆碱酯酶(AChE)表达，同时诱导突触发生相关基因Syt1，PSD95，NF68，NF200和MAP2表达增加;而TCDD处理星形胶质细胞后的条件培养基可以减弱TCDD对神经元中AChE抑制效应，尤其在成熟神经元中更明显，并诱导了成熟神经元中突触发生基因的表达，但对其他胆碱能系统中基因影响较小。 综上所述，本研究通过动物实验发现TCDD母体暴露可以导致子代神经发育的行为异常，初步探究了可能参与的分子进程，首次在子代脑组织中找到了TCDD导致星形胶质细胞A2型活化的初步证据，提示胶质细胞在TCDD干扰神经发育中可能发挥的保护作用。进一步借助原代星形胶质细胞和条件培养基培养的神经元模型，研究证明了低浓度TCDD可以诱导A2型星形胶质细胞活化，同时分泌一系列趋化因子诱导神经免疫的发生，导致神经兴奋性传导功能异常，干扰正常的神经发育过程。同时阐明了AhR信号通路在TCDD诱导星形胶质细胞A2活化中的调控作用，并提出了AHRR的自调节机制以及配体依赖性等特征。本研究补充了二恶英通过星形胶质细胞活化调控神经免疫和传导从而导致神经系统功能改变的基础数据，加深了对神经系统响应外源污染物的自我保护机制理解，并为发掘潜在的药物靶点提供理论依据。
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