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卡苯达唑诱导大鼠神经行为毒性及其机制研究

期刊:neurochemical researchDOI:10.1007/s11064-022-03581-5

该文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告:

一、研究作者及发表信息
本研究由Yasmin A. Ebedy、Eman I. Hassanen、Ahmed M. Hussien、Marwa A. Ibrahim和M. O. Elshazly等作者共同完成,作者分别来自埃及开罗大学兽医学院的病理学系、毒理学与法医学系以及生物化学系。研究发表于2022年3月21日的《Neurochemical Research》期刊,卷号为47,页码范围1956-1971。

二、学术背景
多菌灵(Carbendazim, CBZ)是一种广泛用于防治植物真菌病害的杀菌剂,但其残留会对环境、水源、动物和人类健康造成严重危害。已有研究表明,CBZ在多种动物模型中可引起生殖和内分泌系统的病理紊乱,但其神经毒性机制尚不明确。因此,本研究旨在探讨CBZ诱导大鼠神经毒性的可能机制,重点研究氧化应激、炎症反应及NF-κB信号通路在其中的作用。

三、研究流程
1. 实验设计与动物分组
研究选取60只成年雄性Wistar大鼠,随机分为4组,每组15只。第1组为阴性对照组,接受生理盐水;第2、3、4组分别接受100、300、600 mg/kg体重的CBZ。所有大鼠通过口服灌胃方式每日给药,实验持续7、14、28天。

  1. 行为学评估
    在实验的不同时间点,对大鼠进行以下行为学测试:

    • 强迫游泳测试:评估抑郁症状,记录大鼠的静止时间。
    • 高架十字迷宫测试:评估焦虑反应,记录大鼠在开放臂和封闭臂中的进入次数及停留时间。
    • Y迷宫测试:评估认知功能,记录大鼠的自发交替行为百分比。
  2. 样本采集与处理
    在实验结束后,对大鼠进行麻醉并采集脑组织样本。部分样本用于组织病理学和免疫组化分析,另一部分用于生化检测和分子研究。

  3. 氧化应激评估
    检测脑组织中丙二醛(MDA)、总抗氧化能力(TAC)、还原型谷胱甘肽(GSH)和过氧化氢酶(CAT)的水平,评估CBZ对氧化应激的影响。

  4. 基因表达分析
    使用实时定量PCR(RT-PCR)技术检测脑组织中TNF-α、IL-1β、NF-κB、乙酰胆碱酯酶(AChE)和单胺氧化酶(MAO)基因的mRNA表达水平。

  5. 组织病理学检查
    对脑组织进行H&E染色,观察大脑皮层、海马和小脑的病理变化,并对病变进行评分。

  6. 免疫组化分析
    检测脑组织中caspase-3、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和环氧合酶-2(COX-2)蛋白的表达水平,评估CBZ对细胞凋亡和炎症反应的影响。

四、主要结果
1. 行为学结果
CBZ处理组大鼠在强迫游泳测试中表现出显著增加的静止时间,表明其抑郁症状加重;在高架十字迷宫测试中,大鼠在开放臂中的停留时间减少,表明焦虑反应增强;在Y迷宫测试中,自发交替行为百分比显著降低,表明认知功能受损。

  1. 氧化应激结果
    CBZ处理组大鼠脑组织中MDA水平显著升高,而TAC、GSH和CAT水平显著降低,表明CBZ诱导了氧化应激损伤。

  2. 基因表达结果
    CBZ处理组大鼠脑组织中TNF-α、IL-1β和NF-κB基因的mRNA表达水平显著上调,而AChE和MAO基因的表达水平显著下调,表明CBZ激活了NF-κB信号通路并抑制了神经递质代谢相关基因的表达。

  3. 组织病理学结果
    CBZ处理组大鼠脑组织中出现神经元变性、坏死、胶质细胞增生、血管周围淋巴细胞浸润等病理变化,且病变程度随CBZ剂量和暴露时间的增加而加重。

  4. 免疫组化结果
    CBZ处理组大鼠脑组织中caspase-3、iNOS和COX-2蛋白的表达水平显著升高,表明CBZ诱导了细胞凋亡和炎症反应。

五、结论
本研究表明,CBZ通过激活NF-κB信号通路、诱导氧化应激和炎症反应,对大鼠脑组织造成剂量和时间依赖性的神经毒性。研究结果为CBZ的神经毒性机制提供了新的见解,并建议在农业和兽医领域减少CBZ的使用,或开发新型制剂以降低其对非靶标生物的毒性。

六、研究亮点
1. 首次系统研究了CBZ对大鼠神经毒性的剂量和时间依赖性效应。
2. 揭示了CBZ通过NF-κB信号通路诱导氧化应激和炎症反应的机制。
3. 提供了CBZ对脑组织病理变化和基因表达影响的详细数据。
4. 为CBZ的毒性评估和风险控制提供了科学依据。

七、其他有价值的内容
研究还讨论了CBZ的代谢产物及其对神经毒性的潜在贡献,为未来研究提供了方向。此外,研究结果对农药管理和环境保护具有重要的应用价值。

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