紀(jì) 樂,楊 寧,吳 濤,劉東杰,楊通旺,張博聞,吳 剛

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院,內(nèi)蒙古包頭 014060)

氧化釹經(jīng)鼻滴注對(duì)小鼠神經(jīng)系統(tǒng)的影響

紀(jì) 樂,楊 寧,吳 濤,劉東杰,楊通旺,張博聞,吳 剛*

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院,內(nèi)蒙古包頭 014060)

研究氧化釹經(jīng)鼻滴注對(duì)小鼠神經(jīng)系統(tǒng)的影響，進(jìn)一步考察氧化釹的神經(jīng)毒性是否存在劑量和尺寸效應(yīng)。選取健康的ICR雌鼠48只，隨機(jī)分為對(duì)照組、低劑量納米(L-nm)氧化釹組(1 μg/mL)、高劑量納米(H-nm)氧化釹組(40 μg/mL)和低劑量微米(L-μm)氧化釹組(1 μg/mL)。經(jīng)鼻染毒，共10 d，隔天1次；染毒第2次之后進(jìn)行水迷宮試驗(yàn)，定位航行試驗(yàn)7 d，1 d一個(gè)單元，同時(shí)在第7天進(jìn)行空間探索試驗(yàn)；取血，進(jìn)行生化指標(biāo)檢測(cè)；取腦置于100 g/L甲醛溶液固定，常規(guī)脫水，石蠟包埋、切片，蘇木素-伊紅(HE) 染色。劑量效應(yīng)顯示，不同濃度納米氧化釹對(duì)小鼠經(jīng)鼻滴注，高納米組與低納米組相比，目標(biāo)象限游程占總游程百分比較高(P<0.05)，但在此尺寸條件下劑量效應(yīng)不明顯。尺寸效應(yīng)顯示，相同濃度納米氧化釹對(duì)小鼠經(jīng)鼻滴注，L-μm組海馬顆粒細(xì)胞排列稀疏，細(xì)胞脫落；L-nm組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞排列較整齊，可見部分細(xì)胞核固縮在此試驗(yàn)濃度條件下尺寸效應(yīng)不明顯。血液生物標(biāo)志物檢查試驗(yàn)顯示，氧化釹經(jīng)鼻滴注會(huì)對(duì)小鼠肝功能、腎功能產(chǎn)生一定的損傷。不同濃度納米氧化釹經(jīng)鼻滴注，對(duì)小鼠有輕微的刺激學(xué)習(xí)記憶的作用，但劑量效應(yīng)不明顯。低微米氧化釹對(duì)小鼠神經(jīng)系統(tǒng)有輕微的損傷，但與低納米氧化釹相比，差異不顯著，表明尺寸效應(yīng)不明顯。

氧化釹；水迷宮；學(xué)習(xí)記憶；神經(jīng)毒性;小鼠

納米氧化釹是一種用途極廣的稀土納米氧化物，主要應(yīng)用于電視、熒光材料、玻璃著色、激光材料及橡膠制品添加劑等。因具有色調(diào)高雅、顏色柔和、比表面積大等特點(diǎn)，還被用于紡織染色作為助染色助劑、陶瓷行業(yè)、超導(dǎo)材料以及其他材料等領(lǐng)域[1]。納米氧化釹應(yīng)用于有色金屬材料，可提高合金的氣密性、高溫性能和耐腐蝕性。此外，納米氧化釹在催化領(lǐng)域的用途也較多。有研究表明，氧化釹能催化合成乙酸正丁酯，具有反應(yīng)時(shí)間短，重復(fù)利用率高等特點(diǎn)。納米氧化釹還能有效的催化RDX和NC/NG的熱分解，因而能提高推進(jìn)劑的燃速[2]。稀土納米氧化釹集稀土特性和納米特性，具有優(yōu)良特性，應(yīng)用前景很廣。近年來，氧化釹在催化領(lǐng)域應(yīng)用的研究也逐漸變得廣泛，如合成橡膠等。納米化后氧化釹具有新的特性和用途，其催化活性也有所提高[3]。稀土氧化釹(Nd2O3)和稀土氧化鈰(CeO2)主要通過呼吸道吸入的方式進(jìn)入體內(nèi)，沉積于呼吸道及肺部，進(jìn)入肺泡的粉塵黏附于肺泡腔表面，被肺泡巨噬(AM)細(xì)胞吞噬[4-5]，同時(shí)會(huì)通過呼吸道，進(jìn)入血液循環(huán)系統(tǒng)，到達(dá)中樞神經(jīng)，進(jìn)而對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的毒副作用。本試驗(yàn)選取納米和微米級(jí)氧化釹作為試驗(yàn)材料，以滴鼻染毒ICR小鼠為研究對(duì)象，旨在探討氧化釹顆粒對(duì)小鼠經(jīng)鼻滴注對(duì)其神經(jīng)系統(tǒng)的影響，為氧化釹毒性作用的評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及飼養(yǎng) SPF級(jí)健康ICR小鼠48只，雌性，體重20 g±2 g，由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量合格證明書編號(hào)：SCXK(京)2016—0002。將小鼠置于聚乙烯塑料籠中飼養(yǎng)，試驗(yàn)期間小鼠自由進(jìn)食與飲水(北京科澳協(xié)力飼料有限公司提供普通飼料)，水應(yīng)煮沸，每天更換1次，并且更換的飲水瓶應(yīng)消毒滅菌。每天換1次鼠籠，對(duì)鼠籠進(jìn)行消毒和清洗，同時(shí)檢查小鼠的健康狀況。室內(nèi)溫度20℃±2℃，相對(duì)濕度60%±10%，12 h明暗循環(huán)交替。每周進(jìn)行1次徹底消毒，每天噴霧消毒2次。所有進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的物品全部進(jìn)行消毒處理,染毒前適應(yīng)性飼養(yǎng)1周。

1.1.2 試劑 納米氧化釹(粒徑<100 nm)，美國Sigma公司產(chǎn)品(純度99.9%)；微米氧化釹(粒徑<1 μm～5 μm)，上海邁坤化工有限公司產(chǎn)品(純度99.9%)；乙醚，青島天鑫化工有限公司產(chǎn)品；9 g/L氯化鈉注射液，山東齊都藥業(yè)有限公司產(chǎn)品；甲醛(分析純)，張家口化學(xué)試劑廠產(chǎn)品；無水乙醇(分析純)，天津永大化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品；蘇木精-伊紅染色液配制劑，福州邁新生物試劑公司產(chǎn)品；高效切片石蠟，上海華靈康復(fù)器械廠產(chǎn)品；其他試驗(yàn)試劑,包頭醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)生物中心提供。

1.1.3 儀器 Morris水迷宮及電腦成像系統(tǒng),北京眾實(shí)迪創(chuàng)科技發(fā)展有限責(zé)任公司產(chǎn)品;數(shù)控超聲波清洗器(昆山，KQ2200DE);TDZ4-WS低速臺(tái)式離心機(jī)，長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司產(chǎn)品；快速混勻器，姜堰市新康醫(yī)療器械有限公司產(chǎn)品；微量加樣器，德國Eppendorf公司產(chǎn)品；電子天平，常州市宏衡電子儀器廠產(chǎn)品；高壓滅菌鍋(BXM-30R)，北京百源方舟科技有限公司；光學(xué)顯微鏡，日本CX21BIM-SET；石蠟包埋儀，德國Leica 2040；石蠟切片機(jī)，德國Reichert-Jung 2040。

1.2 方法

1.2.1 氧化釹母液配制 分別稱取納米氧化釹0.01 g、0.4 g，微米氧化釹0.01 g于15 mL離心管中，加9 g/L生理鹽水10 mL，充分混勻至濃度為1 mg/mL和40 mg/mL。121℃、0.1 MPa高壓滅菌20 min，4℃避光保存。試驗(yàn)前用超聲波清洗器100 W超聲分散15 min。

1.2.2 試驗(yàn)分組與動(dòng)物模型的制備 SPF級(jí)健康ICR雌鼠按體重隨機(jī)分成4組，對(duì)照組(9 g/L生理鹽水)、低劑量納米組(1 μg/10 μL)、高劑量納米組(40 μg/10 μL)、低劑量微米組(1 μg/10 μL)，每組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物12只。染毒前用超聲波將各組氧化釹超聲30 min，渦旋1 min混勻，然后在每只小鼠滴鼻間隔期間渦旋2 min～3 min,左手抓緊小鼠，固定，觀察小鼠的呼吸，小鼠以仰臥的姿勢(shì)，右手拿10 μL的微量移液器，慢慢滴入小鼠鼻腔(5滴～6滴)。從抓握小鼠到滴完控制在5 min或更短時(shí)間之內(nèi)。對(duì)照組每只小鼠滴入10 μL的9 g/L生理鹽水，其余3組每只小鼠滴入等量的L-nm、H-nm、L-μm氧化釹，隔天1次，共5次。滴入過程中如果有的小鼠噴出藥品，補(bǔ)相應(yīng)滴數(shù)的劑量。3次均滴入相同一側(cè)鼻腔。每天要觀察各組小鼠的精神狀態(tài)，體重變化，詳細(xì)記錄。

1.2.3 水迷宮試驗(yàn) 各組動(dòng)物在第2次染毒后，利用Morris水迷宮測(cè)定小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，測(cè)試期間仍繼續(xù)對(duì)小鼠進(jìn)行染毒。記錄小鼠的逃避潛伏期、總路程、平均穿越次數(shù)等指標(biāo)。

1.2.3.1 定位航行試驗(yàn) 定位航行試驗(yàn)Morris水迷宮主要由兩部分組成，即內(nèi)含平臺(tái)的圓形水池和記錄裝置。水池用鋁合金制成，直130 cm，高50 cm。在水池邊緣，將水池劃分為4個(gè)象限[東(E)、南(S)、西(W)、北(N)]，隨機(jī)選取一個(gè)象限作為平臺(tái)放置象限，四個(gè) 象限的池壁內(nèi)側(cè)黏貼不同形狀的白色黏紙。水加至超過平臺(tái)高度1.0 cm，為避免小鼠直接看見平臺(tái)，在水中加入墨汁，水溫保持在22℃±1℃，每天換水。測(cè)試及記錄使用Smart軟件。隨機(jī)選取東、西、南、北四個(gè)位置之一作為起始點(diǎn)，按順時(shí)針依次面對(duì)池壁小鼠放入水池，小鼠入水時(shí)開始錄像并計(jì)時(shí)，記錄逃避潛伏期、總路程等指標(biāo)。小鼠找到水下平臺(tái)后，讓其在平臺(tái)停留20 s，鞏固記憶，如若小鼠超過120 s仍未找到水下平臺(tái)，則人工強(qiáng)制小鼠在平臺(tái)停留。此試驗(yàn)周期為7 d，為學(xué)習(xí)能力測(cè)試。

1.2.3.2 空間探索試驗(yàn) 在第7天定位航行試驗(yàn)結(jié)束后1 h，將平臺(tái)撤除，隨機(jī)選取不同的象限放置小鼠，記錄各組小鼠在120 s內(nèi)穿越原來平臺(tái)位置的次數(shù)，平臺(tái)周邊活動(dòng)時(shí)間及周邊活動(dòng)路程。此試驗(yàn)為空間記憶能力測(cè)試。在整個(gè)測(cè)試過程中，水池周圍參照物(迷宮外線索)包括試驗(yàn)者本身位置不變。

1.2.4 病理學(xué)檢測(cè) 水迷宮試驗(yàn)后，乙醚麻醉，取腦組織，用生理鹽水沖洗干凈，置于100 g/L甲醛溶液固定，常規(guī)脫水，石蠟包埋、切片，片厚4 μm，將石蠟切片常規(guī)脫蠟及水化處理后，蘇木素-伊紅( HE ) 染色 ，二甲苯常規(guī)脫水后中性樹脂封片，光學(xué)顯微鏡下觀察腦組織海馬齒狀回顆粒細(xì)胞的病理改變及形態(tài)變化。

1.2.5 血液生物標(biāo)志物檢查 小鼠經(jīng)乙醚麻醉后，輕壓準(zhǔn)備摘取的眼部皮膚，使小鼠眼球充血突出，用沾有生理鹽水的棉球擦拭小鼠眼眶周圍皮膚，用手術(shù)剪剪去小鼠胡須，用彎頭鑷夾取眼球并迅速摘取，血接于離心管中，靜置30 min，待血液凝固血塊收縮后，2 500 r/min離心10 min，取上清檢測(cè)。肝臟檢測(cè)指標(biāo)：堿性磷酸酶(ALP)、谷氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、總膽汁酸(TBA)、總膽紅素(TBIL)、甘油三酯(TG)、總膽固醇(TC)、白蛋白(ALB)、總蛋白(TP)；腎臟檢測(cè)指標(biāo)：尿酸(UA)、尿素氮(BUN)和肌苷(Cr)；心臟檢測(cè)指標(biāo)：肌酸磷酸激酶(CK)、乳酸脫氫酶(LDH)和羥丁酸脫氫酶(HBDH)。

2 結(jié)果

2.1 ICR小鼠的一般狀況

ICR小鼠染毒期間，毛色正常。隨著染毒時(shí)間的延長(zhǎng)，小鼠體重未有顯著變化。染毒期間，未出現(xiàn)小鼠死亡的現(xiàn)象。但高劑量納米氧化釹組中有1只小鼠在染毒期間表現(xiàn)出不停的轉(zhuǎn)圈，行動(dòng)急躁。

2.2 水迷宮試驗(yàn)

2.2.1 定位航行試驗(yàn)結(jié)果 在定位航行試驗(yàn)中，各組內(nèi)小鼠從第1天到第7天逃避潛伏期均呈下降趨勢(shì)。在訓(xùn)練第2天，與對(duì)照組相比，H-nm組小鼠逃避潛伏期較短,具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(表1)。

隨著訓(xùn)練次數(shù)的增加，對(duì)照組和各試驗(yàn)組的小鼠逃避潛伏期時(shí)間均有不同程度的減少，通過對(duì)小鼠不斷的訓(xùn)練學(xué)習(xí)，加強(qiáng)了小鼠對(duì)于尋找平臺(tái)的學(xué)習(xí)記憶功能。與對(duì)照組相比，L-nm組逃避潛伏期較短(P<0.01)，差異極顯著；與對(duì)照組相比， L-μm組逃避潛伏期較長(zhǎng)(P<0.05)，差異顯著(圖1)。

表1 各組小鼠不同時(shí)段平均逃避潛伏期比較Table 1 Comparison of average escape latency in different periods

注：a.與對(duì)照組相比P<0.05。
Note：a.Compared with the control groupP<0.05.

*與對(duì)照組相比,P<0.05；**與對(duì)照組相比,P<0.01
*compared with the control group,P<0.05;**compared with the control group,P<0.01
圖1不同組別逃避潛伏期變化趨勢(shì)圖
Fig.1 Trends of escape latency in different groups

2.2.2 空間探索試驗(yàn)結(jié)果 高納米組與低納米組相比，目標(biāo)象限游程占總游程百分比較高(P<0.05)，高納米組與低微米組相比，目標(biāo)象限游程占總游程百分比較高(P<0.05)，其他各指標(biāo)均無顯著變化(P>0.05)(表2)。

對(duì)照組小鼠的運(yùn)動(dòng)軌跡多圍繞池壁運(yùn)動(dòng)，在迷宮外環(huán)停留時(shí)間較長(zhǎng)，較少游向原平臺(tái)附近，其運(yùn)動(dòng)軌跡隨機(jī)分布于各象限中。L-nm組小鼠的運(yùn)動(dòng)軌跡多位于原平臺(tái)所在象限附近。L-μm 組小鼠大多時(shí)間均在圍繞池壁運(yùn)動(dòng)。 H-nm組小鼠的運(yùn)動(dòng)軌跡多圍繞池壁運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡距離平臺(tái)所在象限較遠(yuǎn)(圖2)。

2.3 病理學(xué)檢測(cè)

HE染色可見對(duì)照組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞排列規(guī)則、緊密、細(xì)胞大小一致(圖3A和圖3B)；L-μm組海馬顆粒細(xì)胞細(xì)胞排列稀疏，細(xì)胞脫落(圖3C和3D)；L-nm組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞排列較整齊，可見部分細(xì)胞核固縮(圖3E和圖3F)；H-nm組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞形態(tài)完整，排列緊密。表明納米氧化釹對(duì)小鼠神經(jīng)系統(tǒng)作用劑量效應(yīng)不顯著，尺寸效應(yīng)不明顯。

2.4 血清生化參數(shù)檢查

低劑量納米組(L-nm組)ALT、BUN、LDH、HBDH明顯的低于對(duì)照組，UA明顯的高于對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。在高劑量納米組(H-nm組)中，血清CR、UA中相比于對(duì)照組，含量明顯增加，然而血清中BUN、LDH、HBDH水平明顯低于對(duì)照組。在低微米劑量組中，血清中UA相比于對(duì)照組，含量明顯增加，具有顯著差異(P<0.05)。結(jié)果表明氧化釹對(duì)小鼠經(jīng)鼻滴注之后除了引起小鼠神經(jīng)損傷之外，還會(huì)對(duì)小鼠肝、腎功能產(chǎn)生一定的損傷(表3)。

表2 各組小鼠空間探索試驗(yàn)指標(biāo)比較Table 2 Comparison of space exploration test indicators in mice of each group

注：a.與L-μm染毒組相比P<0.05；b.與L-nm染毒組相比P<0.05。
Note：a.Compared with L-μm groupP<0.05;b.compared with L-nm groupP<0.05.

A.對(duì)照組;B.L-nm組;C.L-μm組;D.H-nm組
A.Control group;B.L-nm group;C.L-μm group;D.H-nm group
圖2小鼠空間探索能力試驗(yàn)運(yùn)動(dòng)軌跡圖
Fig.2 The trajectory map of mouse spatial exploration ability test

3 討論

大量的研究發(fā)現(xiàn)，納米顆?？蓾B透到細(xì)胞和組織器官中，并蓄積很長(zhǎng)一段時(shí)間，其中腦是主要的存儲(chǔ)器官之一[6]。而中樞神經(jīng)系統(tǒng)是納米材料作用的重要靶器官之一。小鼠經(jīng)鼻滴入一定量的納米材料之后，吸入的納米材料進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的途徑有兩種：一是經(jīng)過鼻腔通過鼻咽部位進(jìn)入呼吸系統(tǒng)，然后進(jìn)入血液系統(tǒng)，通過血腦屏障，到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng)。二是經(jīng)鼻黏膜沿嗅神經(jīng)或者嗅黏膜上皮通路進(jìn)入嗅球，進(jìn)一步到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，產(chǎn)生神經(jīng)毒性[7]。納米氧化釹同時(shí)具有稀土金屬元素和納米材料兩種特性，而納米材料有體積小、比表面積大、吸附能力強(qiáng)、化學(xué)活性高等特點(diǎn)，因此表現(xiàn)出一些特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，例如量子尺寸效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)等[8]。氧化釹可能是由于其具有尺寸效應(yīng)的特點(diǎn)，進(jìn)而可以穿過血腦屏障，到達(dá)小鼠腦部，破壞腦內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，腦細(xì)胞形態(tài)，引發(fā)行為學(xué)改變，產(chǎn)生一定的神經(jīng)毒性。Hu R等[9]發(fā)現(xiàn)TiO2NPs可以顯著降低小鼠的空間記憶能力。

表1試驗(yàn)結(jié)果表明，無論是低劑量納米組還是高劑量納米組與對(duì)照組相比，隨著訓(xùn)練次數(shù)的增加，促進(jìn)小鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，可能是由于稀土材料對(duì)于生物體具有Hormesis效應(yīng)[10]，Hormesis效應(yīng)是生物體的一種適應(yīng)性反應(yīng)，即在致毒因素不同的劑量或強(qiáng)度范圍，生物具有不同的劑量-反應(yīng)關(guān)系。進(jìn)一步定義為對(duì)生物體在高劑量時(shí)表現(xiàn)為抑制生長(zhǎng)，在低劑量時(shí)表現(xiàn)為有益生長(zhǎng)[11]。因此，在高劑量納米氧化釹組的小鼠并未引起神經(jīng)毒性，并且具有輕微促進(jìn)小鼠學(xué)習(xí)記憶能力的傾向，可能是因?yàn)檠趸S獨(dú)特的Hormesis效應(yīng)。而低微米氧化釹與低納米氧化釹相比對(duì)小鼠學(xué)習(xí)記憶能力并未造成顯著性差異，不存在尺寸效應(yīng)，可能是微米氧化釹粒徑太大，不能通過小鼠血腦屏障到達(dá)腦部，對(duì)海馬造成損傷，進(jìn)而對(duì)小鼠學(xué)習(xí)記憶行為沒有產(chǎn)生影響。

小鼠海馬結(jié)構(gòu)的完整性對(duì)于學(xué)習(xí)記憶新鮮事物來說是非常重要的[12]。海馬作為與學(xué)習(xí)記憶高度相關(guān)的重要腦區(qū)，其分為3個(gè)區(qū)域，CA1區(qū)、CA2區(qū)和CA3區(qū)。主要海馬區(qū)神經(jīng)元間的突觸聯(lián)系以及可塑性是學(xué)習(xí)記憶的基礎(chǔ)，其功能的高低直接反映了學(xué)習(xí)記憶的效果。圖3結(jié)果顯示H-nm組與L-nm組小鼠海馬顆粒細(xì)胞形態(tài)并沒有明顯的變化，僅是L-um組小鼠海馬顆粒細(xì)胞有輕微的形態(tài)變化，這一結(jié)果與水迷宮試驗(yàn)中得到的結(jié)論是相符的。近年來人們大量研究納米材料的神經(jīng)毒性，并且基本證實(shí)經(jīng)各種途徑染毒后可以對(duì)小鼠腦組織產(chǎn)生損害，且存在劑量依賴性，Liu Y等[13]研究了經(jīng)鼻染毒不同粒徑氧化銅顆粒對(duì)小鼠腦組織的急性變化和氧化應(yīng)激反應(yīng)，結(jié)果表明氧化銅顆粒經(jīng)鼻滴注可以經(jīng)過嗅球到達(dá)腦部，并且高劑量(40 mg/μL)納米銅顆粒引起小鼠腦組織某種程度的損傷。而低劑量微米組氧化釹與低劑量納米氧化釹病理結(jié)果相比較差異不明顯，對(duì)小鼠海馬齒狀回顆粒細(xì)胞都有較輕的損傷，尺寸效應(yīng)并不明顯，而Zhang L等[14]TiO2NPs經(jīng)鼻腔滴注對(duì)小鼠染毒，可以引起小鼠腦皮層和海馬區(qū)細(xì)胞出現(xiàn)皺縮、核固縮等病理改變，且病理損傷程度要重于微米粒徑二氧化鈦染毒組。

A.對(duì)照組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞(100×);B.對(duì)照組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞(400×);C.L-μm組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞(100×);D.L-μm組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞(400×);E.L-nm組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞(100×);F.L-nm組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞(400×);G.H-nm組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞(100×);H.H-nm組海馬齒狀回顆粒細(xì)胞(400×)
A.Hippocampal dentate gyrus granular cells in the control group(100×);B.Hippocampal dentate gyrus granular cells in the control group(400×);C.Hippocampal dentate gyrus granular cells in the L-μm group (100×);D.Hippocampal dentate gyrus granular cells in the L-μm group(400×);E.Hippocampal dentate gyrus granular cells in the L-nm group(100×);F.Hippocampal dentate gyrus granular cells in the L-nm group(400×);G.Hippocampal dentate gyrus granular cells in the H-nm group(100×);H.Hippocampal dentate gyrus granular cells in the H-nm group(400×)
圖3各組小鼠腦組織病理切片比較(HE)
Fig.3 Comparison of histopathological sections of mouse brain in each group(HE)

表3 不同大小氧化釹經(jīng)鼻染毒對(duì)小鼠血清肝、腎、心肌損傷生化指標(biāo)的影響Table 3 Effects of different sizes of neodymium oxide nasal exposure on serum biochemical indicators about liver,kidney,myocardial injury in mice

a.與對(duì)照組相比P<0.05；b.與H-nm組相比P<0.05。
a.Compared with the control groupP<0.05;b.Compared with H-nm group comparedP<0.05.

堿性磷酸酶是肝臟功能的標(biāo)志性酶，其含量的增加表明肝臟異常。而尿素是檢測(cè)腎臟功能異常常用的檢測(cè)指標(biāo)，它在血清中含量升高同樣標(biāo)志著腎功能的異常。在我們血清生化指標(biāo)檢測(cè)試驗(yàn)中，檢測(cè)到堿性磷酸酶和尿素的水平要比對(duì)照組高，表明氧化釹對(duì)小鼠的腎臟和肝臟功能產(chǎn)生了損傷。因此，我們得出的結(jié)論是，小鼠的肝腎和腦是氧化釹顆粒經(jīng)鼻滴注之后的靶器官。當(dāng)氧化釹顆粒被小鼠吸入以后，小鼠有輕微的代謝紊亂。當(dāng)然，部分氧化釹顆粒在小鼠腦部聚集。雖然進(jìn)入腦組織的氧化釹數(shù)量很少，但是由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)于外來物質(zhì)是相當(dāng)敏感，即使是少量的納米顆粒進(jìn)入腦組織，就極有可能引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能巨大的改變，對(duì)小鼠產(chǎn)生神經(jīng)毒性作用。

綜上所述，納米氧化釹經(jīng)鼻滴注對(duì)小鼠神經(jīng)系統(tǒng)有一定的影響，低劑量氧化釹和高劑量氧化釹對(duì)小鼠學(xué)習(xí)記憶有輕微的刺激作用，但劑量效應(yīng)不明顯。低微米氧化釹對(duì)小鼠神經(jīng)系統(tǒng)有輕微的損傷，但與低納米氧化釹相比，差異不顯著，表明尺寸效應(yīng)不明顯。而納米氧化釹對(duì)小鼠產(chǎn)生神經(jīng)毒性的生物學(xué)效應(yīng)和具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

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EffectofNeodymiumOxidebyNasalDriponNervousSysteminMice

JI Le,YANG Ning,WU Tao,Liu Dong-jie,YANG Tong-wang,ZHANG Bo-wen,WU Gang

(BaotouMedicalCollegeofPreclinicalandForensicMedicine,Baotou,InnerMongolia,014060,China)

To study the effect of nasal instillation of neodymium oxide on nervous system in mice,and to further evaluate the neurotoxicity of neodymium oxide,a total of 48 healthy famale ICR mice (about 20 g) were randomly divided into control group,low (1 μg/mL), high nano groups (40 μg/mL),low micron group (1 μg/mL).Nasal instillation,a total of 10 days,once every other day.The water maze experiment were conducted after the second nasal instillation,navigation experiment 7 days,one day a unit,space exploration experiments at the same time on the seventh day.Blood samples were taken for biochemical tests.The brain was fixed in 100 g/L formaldehyde solution,dehydrated,embedded in paraffin,sliced and hematoxylin-eosin (HE) stained.Dose-effect study:Compared with the low nanometer group,the percentage of the target quadruple run was higher (P<0.05),but the dosage effect was not obvious under the condition of the nasal instillation of different concentrations of neodymium oxide nanoparticles.Size-effect study:In the L-nm group,the number of granulosa cells in the hippocampal dentate gyrus was higher than that in the L-nm group,and the number of nuclei in the L-nm group was higher than that in the L-nm group.The size effect was not significant at this experimental concentration.Blood biomarker examination experiments showed that:neodymium oxide nasal drip in mice have some damage to liver function,renal function.Different concentrations of nano-neodymium oxide in mice by nasal drip may have a slight stimulation of the role of learning and memory,but the dose effect is not obvious.Low-micron neodymium has a slight damage to the nervous system in mice,but the difference is not significant compared with the low-nano-neodymium oxide,indicating that the size effect is not obvious.

neodymium oxide;water maze;learning and memory;neurotoxicity;mouse

2017-01-10

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81160341)；內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2015MS0868)；內(nèi)蒙古自治區(qū)研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目[S201610127(Y01)]

紀(jì) 樂(1992-)，女，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，碩士研究生，主要從事金屬與生物大分子相互作用的研究。*

S852.23

A

1007-5038(2017)10-0062-07