Tet调控AMPARs膜转位介导突触可塑性在环境重金属导致认知障碍中的作用及机制研究

【作者】 欧阳璐； 李琦； 杨硕； 饶绍奇； 苏芮； 朱燕慧； 谢杰； 杜桂花； 周繁坤； 冯昶； 范广勤；

【机构】 南昌大学公共卫生学院； 江西省预防医学重点实验室；

【摘要】 目的探讨低剂量铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)三种重金属混合暴露对大鼠认知行为范式的影响及Tet调控AMPARs膜转位介导突触可塑性在其中的作用机制,为阐明低剂量重金属混合暴露的神经毒性及其机制提供依据。方法孕期至断乳(Postnatal day 23,PND23)饮水暴露单金属(Pb、Cd、Hg),两金属混合液(Pb+Cd、Pb+Hg、Cd+Hg),三种重金属混合液(Pb+Cd+Hg),建立不同组合模式的重金属暴露模型。通过综合性认知行为范式实验(旷场实验、高架实验、新物体识别实验、Y迷宫自主交替实验、Y迷宫新异臂实验、Morris水迷宫)评价低剂量重金属暴露对大鼠趋避行为、短时及长时学习记忆的影响;应用膜片钳技术检测Pb+Cd+Hg混合暴露对脑片AMPARs介导兴奋性突触后电流(excitatory postsynaptic current,EPSC)、长时程增强(long term potential,LTP)、长时程抑制(long term depression,LTD)的影响;通过Western blot、免疫荧光检测AMPA型谷氨酸受体1(glutamate receptor 1,GluA1)和2(GluA2)蛋白表达及GluA1在神经元树突及突触后膜膜转运情况,并进一步测定GluA1膜转位调控蛋白TET(ten-eleven translocation)蛋白家族表达水平;原代海马神经元培养基中加入低剂量Pb+Cd+Hg建立低剂量重金属混合暴露体外模型,敲低TET3水平后应用膜片钳、Western blot、免疫荧光等检测TET3调控GluA1膜转位在重金属暴露致突触稳态失调中的作用。结果提取各项认知行为范式实验核心指标,以空白对照组为基准构建综合性认知行为雷达图,呈现为以单独Pb、Pb+Cd、Pb+Cd+Hg综合认知行为损伤逐步增加趋势(P<0.05);脑片膜片钳进一步证实Pb+Cd+Hg暴露降低了EPSC幅度,抑制了LTP和LTD。随后,WB、免疫荧光检测发现,Pb+Cd+Hg混合暴露降低海马各区GluA1表达,明显减少树突及突触后膜GluA1共定位点,Pb+Cd+Hg暴露组TET3表达水平较空白对照组明显增加。体外海马神经元细胞外液添加TTX和Bicuculline诱导GluA1膜转运,出现Pb+Cd+Hg暴露抑制GluA1膜转运,干扰突触稳态过程,而敲低TET3,突触后膜GluA1转位水平明显增加。结论:低剂量铅、镉、汞混合暴露可导致大鼠综合认知行为障碍,这可能与TET3调控GluA1膜转位介导的突触可塑性异常相关。更多还原