褪黑素对氟暴露子代大鼠学习记忆能力的影响

作     者：杨晓倩 毛杰 赵倩 阎小艳 Yang Xiaoqian;Mao Jie;Zhao Qian;Yan Xiaoyan

作者机构：山西医科大学公共卫生学院卫生毒理学教研室，太原030001 山西医科大学煤炭环境致病与防治教育部重点实验室，太原030001 

出 版 物：《中华地方病学杂志》 (Chinese Journal of Endemiology)

年 卷 期：2024年第43卷第1期

页      面：13-20页

学科分类：1008[医学-中药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(82103961、82173644) 山西省自由探索类青年科学研究项目(20210302124297) 

主　　题：氟 褪黑素 学习记忆损伤 肠道菌群 

摘      要：目的探讨褪黑素(melatonin,MEL)对氟暴露子代大鼠学习记忆能力的影响及肠道菌群在其中的作用。方法选取12只8周龄SD大鼠(雌鼠8只、雄鼠4只),体质量为180~220 g,采用随机数字表法分为对照组1和染氟组1,每组6只(雌∶雄=2∶1),分别自由饮用纯净水和含100 mg/L氟化钠的纯净水。2个月后雌雄大鼠合笼饲养,将子代大鼠出生后(postnatal day,PND)第1天记为PND0。于PND21,采用成组设计将染氟组1子代大鼠分为染氟组(F组,n=6)和染氟+MEL组(FM组,n=6),并继续饮水氟暴露;对照组1子代大鼠分为对照组(C组,n=6)和MEL组(n=6)。FM和MEL组给予20 mg/kg MEL灌胃,C和F组给予相同剂量生理盐水灌胃。于PND60,采用新事物识别实验和水迷宫实验观察子代大鼠学习记忆能力,蛋白质印迹法(Western blot,WB)检测子代大鼠海马组织脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)蛋白表达水平;并采用16S rDNA测序技术检测粪便样本中肠道菌群结构和组成变化情况。结果新事物识别实验结果显示,4组子代大鼠鉴别指数(discrimination index,DI)比较,差异有统计学意义(F=3.95,P=0.024),C、FM组DI均高于F组(均P0.05)。水迷宫实验结果显示,与C组比较,F组子代大鼠穿越平台次数较少,首次到达平台时间较长(均P0.05);与F组比较,FM组子代大鼠穿越平台次数较多,首次到达平台时间较短(均P0.05)。WB结果显示,与C组(1.00±0.07)比较,F组BDNF蛋白表达水平(0.68±0.26)较低(P0.05);与F组比较,FM组BDNF蛋白表达水平(0.99±0.14)较高(P0.05)。Anosim相似性分析显示,4组子代大鼠肠道菌群结构和组成存在显著差异(R=0.395062,P=0.002)。肠道菌群物种分布特征结果显示,门水平上,与C组比较,F组拟杆菌门相对丰度从14.26%升至37.00%,厚壁菌门相对丰度从68.78%降至45.95%;与F组比较,FM组厚壁菌门相对丰度从45.95%升至65.26%,拟杆菌门相对丰度从37.00%降至23.00%。属水平上,与C组比较,F组乳杆菌属、杜氏菌属、HT002、UCG-005的相对丰度均较低,未分类的Muribaculaceae属相对丰度较高;与F组比较,FM组乳杆菌属、杜氏菌属、HT002、UCG-005的相对丰度均较高,未分类的Muribaculaceae属相对丰度较低。线性判别分析结果显示,候选单胞生糖菌属、毛螺菌属显著富集于C组,未分类的Muribaculaceae属、Muribaculum属显著富集于F组,异根瘤菌-新根瘤菌-副根瘤菌-根瘤菌属显著富集于FM组。结论MEL可以改善氟暴露所致的子代大鼠学习记忆能力损伤,可能与改变肠道菌群结构和组成有关。