饲料源重金属镉致鸡大脑神经毒性效应机制的研究进展
作者单位：东北农业大学动物医学学院
会议名称：《中国毒理学会第九次全国青年科技大会暨第二届生物技术药物毒理与安全评价委员会学术会议》
会议日期：2023年
学科分类：090603[农学-临床兽医学] 09[农学] 0906[农学-兽医学]
摘 要：目的镉(Cadmium,Cd)是环境中广泛存在蓄积性强的重金属污染物,被美国毒物管理委员会列为第六位危及动物健康的有毒物质,已严重危害到了生态环境和人类健康。环境生态系统通过生物富集作用,将土壤中的镉通过食物链引入到动物体内,放大了镉的毒害作用,特别对生态系统中的野生鸟类及家禽危害更为严重。目前研究表明,镉可通过血脑屏障,损伤神经系统,导致认知功能障碍等神经系统疾病发生,但机制尚不明确。本研究的目的是揭示镉暴露对禽类大脑毒性损伤机理。材料和方法本研究选用80只1日龄海兰白种鸡,随机分为4组:对照组、35 mg/kg CdC12、70mg/kg CdC12和140mg/kg CdC12组,饲养90天。观察大脑病理组织学变化,检测组织中金属元素含量及其转运蛋白的表达水平、氧化应激参数变化、MTF1金属反应、血脑屏障、Wnt/β-catenin信号通路、内质网应激、自噬和凋亡相关标志物水平。结果组织病理学评价和尼氏染色结果显示,镉暴露致大脑组织神经元肿胀变性、数量减少,轴突和树突缺失,细胞质空泡变性,纹状体损伤,毛细血管直径增宽,内质网和线粒体肿胀,自噬小体形成;镉暴露致大脑组织氧化还原稳态失衡,ROS、MDA和HO水平升高,GPX、CAT、T-SOD活性和T-AOC水平降低,引发氧化应激;镉暴露致大脑组织金属转运蛋白(DMT1、ZIP8、ZIP10、ZNT3、ZNT5和ZNT6)表达上调,转录因子MTF1及其下游靶点(MT1、MT2、FPN1、ATOX1和XIAP)的表达下调,导致大脑镉积累增加和其他金属(锌,铁,硒,铬,钼,铅)浓度的改变;转录组分析表明,Cx43可能是介导镉诱导星形胶质细胞向A1亚型的转化的潜在靶点;基因集富集分析显示Wnt/β-catenin信号转导轴减弱,降低Wnt7A、FZD 4和β-catenin的蛋白表达,上调TNF-α表达,抑制IL-10表达,诱导炎症的产生和BBB功能障碍,表现为受损的紧密连接和粘附连接的形成;镉暴露致大脑组织GRP78、PERK、eIF-2α表达上调,触发内质网应激;激活Mfn2、PINK1,促进自噬小体形成,Beclin1、LC3B、p62表达上调,诱导鸡脑组织自噬;镉暴露激活大脑神经元细胞Caspase依赖性凋亡信号通路,表明镉暴露诱导神经元凋亡。结论镉暴露会导致金属稳态失衡,鸡大脑组织形态和细胞器损伤,金属转运蛋白和MTF1相关因子异常表达,引发内质网应激、自噬、神经炎症应答和BBB功能障碍。本研究阐明了镉致鸡大脑毒性效应机理,为后续筛选缓解镉致鸡神经毒性作用靶点提供了理论依据。