LIMK1调控树突棘动态在低剂量铅、镉和汞混合暴露所致大鼠行为障碍中的作用

【作者】 周繁坤； 欧阳璐； 李琦； 杨硕； 饶绍奇； 苏芮； 朱燕慧； 程慧； 黎玲玲； 谢杰； 杜桂花； 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】 目的探讨单丝氨酸蛋白激酶1(LIMK1)调控的树突棘动态改变在低剂量重金属铅、镉和汞混合物暴露引起的不同年龄段大鼠神经行为中的作用机制,为阐明环境低剂量重金属复合污染致神经毒性机制及可能干预靶点提供依据。方法通过出生到老年期的正常大鼠模型,观察不同脑区树突棘在整个生命周期的动态变化特征。随后建立从胚胎到成年期的饮水暴露浓度梯度低剂量铅、镉、汞混合大鼠模型。分别在仔鼠新生期、断乳期、青春期以及成年期,通过系列行为功能检测仔鼠神经行为能力,Glogi-cox染色分析仔鼠不同脑区树突棘形态,Western blot分析LIMK1及其通路蛋白的表达。在体外原代培养的海马神经元上,共聚焦观察树突棘形态,Western blot和免疫荧光检测F-actin/G-actin平衡、LIMK1及其通路表达。并进一步运用慢病毒转染和抑制剂干预LIMK1后,观察神经元树突棘的变化。结果低剂量重金属混合物暴露引起了不同年龄段大鼠神经行为损伤。在整个生命周期中,树突棘密度动态变化特征表现为在出生后早期快速增加,由新出生迅速增加至断乳时达到峰值,经由青春期逐渐进入成年期的过程中,树突棘逐渐减少,到老年期进一步修剪降低。而低剂量重金属暴露改变了正常发育进程中树突棘动态变化规律。与树突棘变化一致,低剂量重金属混合物可浓度依赖性地引起不同年龄段大鼠脑组织LIMK1磷酸化程度(pLIMK1/LIMK1)下降。且在不同年龄发育进程中,LIMK1磷酸化程度在对照组大鼠脑组织出现先上升后下降,而这一趋势在低剂量重金属混合暴露后出现变化。在检测的p-Cofilin/Cofilin和F-actin/G-actin平衡中也观察到了一致的结果。在原代培养海马神经元进行p-LIMK1慢病毒(HBLV-pLIMK1)转染提高LIMK1磷酸化程度的同时,神经元树突棘密度、p-Cofilin/Cofilin和F-actin/G-actin比值增加。而使用LIMK1有效抑制剂BMS-5处理时,结果与慢病毒(HBLV-pLIMK1)转染相反,进一步加重了低剂量重金属引起的神经元树突棘改变。结论 LIMK1通过调控树突棘动态在低剂量重金属混合物暴露引起的神经行为障碍中发挥关键作用。更多还原