螺旋藻对小鼠神经行为的影响

【摘要】  　　目的探讨螺旋藻对铅中毒小鼠神经行为的影响。方法采用口服 PbAc 溶液方法建立小鼠铅中毒神经行为模型，用螺旋藻灌胃进行实验性治疗。持续 6 周后，用穿梭箱检测小鼠的学习记忆能力，用疲劳仪检测机体的耐力，并测定血浆超氧化物歧化酶（SOD）活力的变化。结果与对照组相比，模型组的学习、记忆能力下降(P＜ 0.05)；机体的耐力和血浆的 SOD 活力降低(P＜ 0.01)。与模型组相比，治疗组的学习、记忆能力有不同程度地得到改善(P＜ 0.05或P＜ 0.01)；同时，机体的耐力和血浆的 SOD 活力也增强(P＜ 0.05或P＜ 0.01)。结论铅可降低小鼠的学习、记忆能力，引起机体疲劳，使血浆 SOD 活力降低，而螺旋藻可以改善上述症状。

【关键词】  铅 螺旋藻 学习 记忆 抗疲劳

　　Abstract：ObjectiveTo explore the effect of spirulina on neural action of lead poisoned mice. MethodsMouse model of lead poisoned was established by orally taking solution of lead acetate and the experimental mice were treated with spirulina by gavage.After 6 weeks, the ability of learning and memory was evaluated by shuttle-box and the body stamina was measured by rotating-fatigue instrument. The superoxide dismutase(SOD) activity in blood plasma was also determined.ResultsThe learning and memory ability of model group was decreased compared with control group(p<0.05),and the body stamina,the SOD activity of model group in blood plasma were reduced compared with control group (P＜0.01). The learning and memory ability of treatment group was improved(P＜0.05 or P＜0.01); simultaneously,the body stamina and the SOD activity in blood plasma were increased compared with model group(P＜0.05 or P＜0.01).ConclusionLead can damage the ability of learning and memory of mice, cause the body fatigue, decrease the SOD activity in blood plasma. But all the symptoms of mice can be improved by feeding the spirulina.

　　Key words：Lead;  Spirulina;  Learning;  Memory;  Antifatigue

　　铅是一种普遍存在于环境中的最严重的污染物之一，可对机体多个器官系统，尤其是中枢神经系统产生毒性作用。实验性铅中毒可造成动物神经行为的变化，引起接触者学习记忆能力的缺陷［1～3］，而螺旋藻是一类生活在热带海洋中的藻类植物，螺旋藻含有丰富的蛋白质、氨基酸、多糖、维生素及微量元素等［4］。其营养丰富、成分均衡，蛋白质含量达50％以上，消化率高达75％，其中人体必需的 8 种氨基酸含量接近联合国粮农组织推荐的标准，被中国营养学会、儿童营养促进会推荐为小学生5种营养食品之一，具有很高营养价值。铅染毒后会对神经行为带来不利影响，而螺旋藻能否使之减弱或消除，对于铅中毒后的神经行为有何影响，还未见资料报道。对这些问题的研究可以为铅中毒的预防和治疗提供第一手实验资料，也能为螺旋藻资源的开发和利用提供科学依据。

　　1   材料与方法

　　1.1  动物及试剂

　　昆明种健康的雄性小鼠 40 只（由南京医科大学实验动物中心提供），体重 28～34 g，清洁级。在动物室适应性饲养 7 d后，分为 4 组，每组 10 只，即模型组：在饲养过程中，饮用 2.5 g/L 浓度的 PbAc 溶液，每天用等量的蒸馏水灌胃；治疗 1 组：饮用 2.5  g/L 浓度的 PbAc 溶液，同时每天用 1.5 g/kg BW 剂量的螺旋藻（浓度为150 g/L）灌胃；治疗 2 组：饮用 2.5 g/L 浓度的 PbAc 溶液，同时每天用 3 g/kg BW 剂量的螺旋藻灌胃（浓度为 300 g/L）；对照组：在饲养过程中饮用蒸馏水，并按上述同样剂量的蒸馏水灌胃。各组动物正常进食，持续 6 周后，对各组动物进行行为学测试，然后再进行生化指标测定。在饲养过程中，1次/周称重，笼具、饮水瓶等所有用具均不使用含铅制品。各组动物的灌胃时间，在每一天中也尽量保持一致。

   
　　醋酸铅为分析纯,上海试剂四厂生产。螺旋藻干粉由广州龙力贸易发展有限公司生产。超氧化物歧化酶（supperoxide dismutase,SOD）试剂盒由南京建成生物工程研究所提供。

　　1.2  方法

　　1.2.1  小鼠穿梭箱实验

　　穿梭箱采用深色有机玻璃板制成,大小为 48 cm×21 cm×25 cm，箱底为铜栅。箱盖上配置有噪声发生器，以蜂鸣作为无关刺激，蜂鸣时间设定为 3 s，在此时间内完成的穿梭为主动逃避，提前逃避的时间为主动逃避时间。实验开始时，首先给予3 s的蜂鸣，然后给予3 s的电刺激（电压为36 V），训练小鼠建立以蜂鸣为条件刺激的逃避性条件反射。微机记录5 min 的错误次数和主动逃避时间，以此作为学习成绩。24 h后再测并记录上述指标，以此作为记忆成绩。

　　1.2.2  小鼠转棒式疲劳仪实验

　　转棒式疲劳仪可用来观察动物的共济协调运动、肌力和耐力。实验时将小鼠逆主轴转动方向放置，并适应3 min，然后设置转动速度30 r/min，开始实验，记录小鼠在主轴上停留的时间，以此作为耐力成绩。

　　1.2.3  血浆

　　SOD 活力的测定行为测试完成后，眼球取血，按照 SOD 试剂盒说明书，检测血浆的SOD活力。

　　1.3   统计学处理数据用 ±s表示，采用 SAS8.2 软件包进行t检验及相关分析。　2  结果

　　2.1  穿梭箱实验结果 

　　在学习成绩中，模型组的主动逃避时间短于对照组，差异有统计学意义（P＜ 0.05)；当补充螺旋藻后，治疗组的学习成绩又好于模型组，差异有统计学意义（P＜0.05或P＜0.01）。24 h后，模型组的记忆成绩次于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05)；治疗组的记忆成绩又好于模型组，差异有统计学意义（P＜0.05或P＜0.01）。结果见表1。表1  各组小鼠穿梭箱实验成绩（略）

　　2.2  疲劳仪实验结果染毒

　　6 周后，模型组小鼠在转轴上停留的时间同对照组相比明显缩短，具有统计学差异(P＜0.01)。治疗组小鼠在转轴上停留的时间同模型组相比明显延长，具有统计学差异(P＜0.05)。结果见表2。表2  各组小鼠耐力成绩和血浆 SOD 测定结果（略）

　　2.3  血浆

　　SOD 测定结果铅染毒后，模型组的血浆 SOD 活力比对照组下降，差异明显，具有统计学意义（P＜0.01）。补充螺旋藻后，血浆SOD活力比模型组增加,差异明显，具有统计学意义（P＜0.05或 P＜0.01）。见表2。

　　3  讨论

　　行为是神经系统综合了感觉、运动和认知等功能后的表现，代表机体对环境的综合反应。许多研究表明，行为变化是一种早期和敏感的毒理学指标，人和动物长期接触低剂量的环境毒物，常在临床症状和生化指标改变之前就表现出行为功能的障碍。因此，行为测试对于确定环境毒物的神经作用具有重要意义。穿梭箱是对实验动物进行行为学测试的有效实验方法之一，可以从整体水平上反映铅对中枢神经系统的早期损害。疲劳仪实验是目前测试动物耐力状况较好的方法之一，它可以综合评价小鼠的耐力和运动协调性。
   
　　本实验通过饮水染毒途径观察了铅对小鼠神经行为的影响，结果显示：6 周的饮水染毒，对小鼠学习记忆能力有一定的影响，即穿梭箱实验证实了铅可以导致学习记忆能力下降；疲劳仪实验也发现铅染毒后，其协调运动能力、抗疲劳能力等均有下降；同时血浆SOD活力也降低。铅是一种具有神经毒性的重金属元素，能影响神经系统的多种功能。铅不仅对血脑屏障、神经元及神经胶质细胞发育过程产生神经毒性作用，同时还可通过阻断钙通道、干扰蛋白激酶和一氧化氮合酶活性、抑制神经递质受体来影响突触形成和信息传递。中枢神经系统是铅毒性作用的重要靶器官，铅可以损害学习记忆，染铅者其控制能力、智商、记忆力都会显著降低［5，6］。
   
　　在本实验中发现， 当补充螺旋藻后，治疗组的学习记忆能力优于模型组，说明螺旋藻对铅中毒后的记忆障碍有一定的拮抗作用；同时治疗组的耐力和 SOD 活力也增加，说明螺旋藻还具有抗疲劳、延缓衰老的功能。其作用机制，可能是通过 SOD 发挥了作用。SOD 是消除超氧阴离子自由基生物毒性效应的重要保护酶，它在机体内可使超氧阴离子自由基歧化为氧气和过氧化氢，后者在过氧化氢酶和过氧化物酶的作用下而得到清除。SOD 的存在与机体抗衰老、抗自身免疫性疾病等有密切关系，SOD 活性的高低在一定程度上和记忆能力、衰老程度成正相关［7，8］。螺旋藻中的某些物质可能通过多种代谢途径，直接或间接使得 SOD 活力增高，有效清除了机体内过量的自由基，使机体的多方面功能有所恢复，而表现为脑机能的改善和耐力的增加。由此说明螺旋藻对铅中毒引起的神经行为障碍有一定的改善作用。

【参考文献】
  　　［1］时胜利,陈自强，梁友信.铅染毒对大白鼠神经行为功能及神经化学的影响［J］.中华预防医学杂志,1995，29（2): 80.

　　［2］李舒才,肖全华,潭亮英,等.父母职业接触铅对其子女智力行为的影响［J］. 中国职业医学,2003,30(4):12.

　　［3］Hanninen H, Matikainen E, Kovala T, et al. Internal load of aluminium and central nervous system function of aluminiumwelders［J］. Scan J Work Environ Health,1994,20(4):279.

　　［4］方韶希.螺旋藻几种成分初步分析［J］.营养学报,1989 ,11(2):146.

　　［5］刘玉莹.环境铅污染的来源及对儿童的危害［J］.职业与健康,2003,19(6):8.

　　［6］王贵兰,刘双军,侯玉春,等.铅对大鼠脑细胞膜脂质过氧化及超氧化物歧化酶活性的影响［J］.卫生毒理学杂志,1995,9(3):175.

　　［7］谢寒芳,颜崇淮.铅影响学习记忆的分子神经生物学机制研究进展［J］.国外医学·儿科学分册,2005,32(4):240.

　　［8］张敬旭,符绍莲.铅对仔鼠脑组织MDA和SOD的影响［J］.工业卫生与职业病,2002,28(6):345.