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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 砷對(duì)小鼠腦組織長(zhǎng)時(shí)程記憶相關(guān)重要蛋白CaMKⅣ表達(dá)的影響
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 全球至少有5000萬(wàn)人口正面臨著地方性砷中毒的威脅，其中1/5以上為兒童，我國(guó)是受地砷病危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。流行病學(xué)研究表明，經(jīng)水慢性無(wú)機(jī)砷暴露兒童的智力下降，而且智力下降水平與砷暴露劑量有關(guān)。砷在自然界分布很廣，多以重金屬的砷化合物和硫化合物形式存在。天然水中含微量砷，水中含砷量高，除地質(zhì)因素外，平時(shí)主要來(lái)自工業(yè)廢水和農(nóng)藥的污染，戰(zhàn)時(shí)來(lái)自化學(xué)戰(zhàn)劑的染毒，投毒也可使水中出現(xiàn)較高濃度的砷。
- 詳細(xì)介紹：
- LTP 和LTD是神經(jīng)突觸可塑性的一種形式，在運(yùn)動(dòng)性學(xué)習(xí)記憶過(guò)程中發(fā)揮重要作用。長(zhǎng)時(shí)程記憶分為早期、中期和晚期記憶。相關(guān)研究報(bào)道，晚期可持續(xù)數(shù)小時(shí)到數(shù)天，需要CaMK Ⅳ基因轉(zhuǎn)錄及蛋白合成，這是長(zhǎng)時(shí)程記憶的重要機(jī)制。越來(lái)越多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，CAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CAMP responsive element binding protein，CREB）在介導(dǎo)晚期基因CaMK Ⅳ轉(zhuǎn)錄及蛋白合成過(guò)程中具有不可替代的作用。CREB是cAMP通路下游的一種核轉(zhuǎn)錄因子，其上133位的絲氨酸可被PKA、Ca2+/CaM依賴性激酶、PKC等磷酸化，磷酸化的CREB可結(jié)合到CRE序列的DNA上，從而調(diào)控CaMK Ⅳ等靶基因的表達(dá),亞慢性砷暴露能夠抑制CREB的磷酸化，使CaMK Ⅳ基因表達(dá)下降。我們從基因水平和蛋白水平分別應(yīng)用基因芯片技術(shù)和Western blot方法對(duì)基因CaMK Ⅳ及其蛋白的表達(dá)進(jìn)行驗(yàn)證。 目的 研究亞慢性砷暴露對(duì)小鼠腦組織長(zhǎng)時(shí)程記憶重要蛋白CaMKⅣ表達(dá)的影響，探討砷的神經(jīng)毒作用機(jī)制。 方法 取SPF級(jí)小鼠30只，雌雄各半。按體重將小鼠隨機(jī)分為3組：1 ppm三氧化二砷（As2O3）染毒組；4 ppm As2O3染毒組；蒸餾水對(duì)照組。動(dòng)物自然飲水和飲食，室溫18～25℃。通過(guò)飲用含不同濃度As2O3蒸餾水的方式使小鼠暴露于砷。連續(xù)染毒60天后，頸椎脫臼法處死小鼠。用質(zhì)譜檢測(cè)腦組織神濃度，用Western blot方法檢測(cè)CaMK Ⅳ蛋白表達(dá)，用基因芯片方法檢測(cè)CaMK Ⅳ基因表達(dá)。采用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件,用單因素方差分析(ANOVA),比較各組間計(jì)量資料的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,以P<0.05表示統(tǒng)計(jì)學(xué)差異顯著。 結(jié)果 對(duì)照組和1、4 ppm As2O3染毒組小鼠腦組織砷的濃度分別為4.53、20.74 、29.97 ng/g，染砷組顯著高于對(duì)照組 (P <0.05)。砷暴露導(dǎo)致小鼠腦組織CaMK Ⅳ基因和蛋白的表達(dá)顯著低于對(duì)照組。 結(jié)論 亞慢性砷暴露使砷在小鼠腦組織蓄積,并能顯著下調(diào)CaMK Ⅳ在基因和蛋白水平的表達(dá)。以上研究結(jié)果顯示，CaMK Ⅳ可能是砷誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性作用的靶蛋白。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 研究亞慢性砷暴露對(duì)小鼠腦組織長(zhǎng)時(shí)程記憶重要蛋白CaMKⅣ表達(dá)的影響，探討砷的神經(jīng)毒作用機(jī)制。取SPF級(jí)小鼠30只，雌雄各半。按體重將小鼠隨機(jī)分為3組：1 ppm、4 ppm As2O3染毒組；蒸餾水對(duì)照組。通過(guò)飲用含不同濃度As2O3蒸餾水的方式使小鼠暴露于砷。連續(xù)染毒60天后，頸椎脫臼法處死小鼠。用質(zhì)譜檢測(cè)腦組織神濃度，用Western blot方法和基因芯片方法檢測(cè)CaMK Ⅳ蛋白及基因強(qiáng)度。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1. 證明CaMK Ⅳ是砷神經(jīng)毒性作用的靶點(diǎn)。 2. 證明砷暴露小鼠腦組織CaMK Ⅳ的差異表達(dá)與神經(jīng)行為異常之間的關(guān)聯(lián)性。 3. 為闡述砷的神經(jīng)毒性機(jī)制提供分子毒理學(xué)依據(jù)。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 從分子和蛋白水平觀察砷暴露對(duì)小鼠腦組織長(zhǎng)時(shí)程記憶關(guān)鍵基因CaMK Ⅳ表達(dá)的影響，探討砷的神經(jīng)毒作用機(jī)制。證明CaMK Ⅳ是砷神經(jīng)毒性的作用靶點(diǎn)，為闡述砷中毒的神經(jīng)毒理學(xué)機(jī)制提供分子學(xué)依據(jù)。為公共衛(wèi)生和人群健康提供健康指導(dǎo)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 目的 研究亞慢性砷暴露對(duì)小鼠腦組織長(zhǎng)時(shí)程記憶重要蛋白CaMKⅣ表達(dá)的影響，探討砷的神經(jīng)毒作用機(jī)制。 方法 取SPF級(jí)小鼠30只，雌雄各半。按體重將小鼠隨機(jī)分為3組：1 ppm三氧化二砷（As2O3）染毒組；4 ppm As2O3染毒組；蒸餾水對(duì)照組。動(dòng)物自然飲水和飲食，室溫18～25℃。通過(guò)飲用含不同濃度As2O3蒸餾水的方式使小鼠暴露于砷。連續(xù)染毒60天后，頸椎脫臼法處死小鼠。用質(zhì)譜檢測(cè)腦組織神濃度，用Western blot方法檢測(cè)CaMK Ⅳ蛋白表達(dá)，用基因芯片方法檢測(cè)CaMK Ⅳ基因表達(dá)。采用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件,用單因素方差分析(ANOVA),比較各組間計(jì)量資料的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,以P<0.05表示統(tǒng)計(jì)學(xué)差異顯著。
獲獎(jiǎng)情況
- 獲得校級(jí)大學(xué)生課外作品大賽二等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 無(wú)
參考文獻(xiàn)
- 1.John Tibbetts.Arsenic and intellectual function:Bangladeshi Children at Risk [J].Environ Health Perspeet,2004, 112(13)；A758–A759. 2.Rogdrigu ez VM.The efects of sodium arsenite exposure on behavioral par- ameters in the rats.Brain Res Bull,2001 15: 301- 308. 3.Rogdriguez VM. Efects of oral exposure to mining waste on in vivo dopamine release from rat striatum.Environ Health Perspect,1998, 106(8): 487-491 4.Piao F, Ma N, Hiraku Y, Murata M, Oikawa S, Cheng F, Zhong L, Yamauchi T, Kawanishi S, Yokoyama K. Oxidative DNA damage in relation to neurotoxicity in the brain of mice exposed to arsenic at environmentally relevant levels, J Occup Health 2005, 47(5): 445-9.
同類課題研究水平概述
- Wasserman等[1]對(duì)孟加拉境內(nèi)的1個(gè)高砷區(qū)進(jìn)行的隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)兒童智商值有不同程度的降低，其降低程度與飲用水含砷量、尿含砷量相關(guān)，但與水砷的相關(guān)性高于尿砷。林亮等[2]對(duì)兒童智力群體抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地方性砷中毒病區(qū)兒童智商均值比全國(guó)農(nóng)村兒童智商理論分布值低。說(shuō)明病區(qū)兒童智力發(fā)育障礙明顯，智力受到了不同程度的損傷。李洪才等應(yīng)用雙盒電擊法對(duì)實(shí)驗(yàn)大鼠進(jìn)行行為學(xué)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)染砷組大鼠與對(duì)照組比較，記憶力明顯降低[3]，說(shuō)明砷化物可以顯著影響大鼠的記憶功能，對(duì)其行為產(chǎn)生一定的影響。張晨等通過(guò)平面翻正反射和懸崖回避試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，染砷大鼠子代的學(xué)習(xí)與記憶能力顯著降低[4]。Rodriguez等也通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察，發(fā)現(xiàn)染砷大鼠活動(dòng)量減少，認(rèn)知行為表達(dá)出現(xiàn)大量錯(cuò)誤[5]。這些研究進(jìn)一步表明，一定劑量的砷攝入可對(duì)學(xué)習(xí)與記憶能力產(chǎn)生負(fù)面影響。
