丙烯酰胺暴露對(duì)大鼠神經(jīng)行為和神經(jīng)電生理變化的影響

金河天，樸豐源，關(guān)　懷，李雙月

(1.人民解放軍二零二醫(yī)院 放射治療科，遼寧 沈陽 110000； 2.大連醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，遼寧 大連 116044；

丙烯酰胺暴露對(duì)大鼠神經(jīng)行為和神經(jīng)電生理變化的影響

金河天1，樸豐源2，關(guān)懷3，李雙月1

(1.人民解放軍二零二醫(yī)院 放射治療科，遼寧 沈陽 110000； 2.大連醫(yī)科大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院，遼寧 大連 116044；

3.解放軍第210醫(yī)院 婦產(chǎn)科，遼寧 大連 116021)

目的觀察丙烯酰胺暴露對(duì)大鼠神經(jīng)行為和神經(jīng)電生理變化的影響。方法SD大鼠30只，隨機(jī)分為對(duì)照組、低劑量染毒組和高劑量染毒組，每組10只。低劑量染毒組和高劑量染毒組分別以20 mg/kg和40 mg/kg丙烯酰胺行腹腔注射，每天1次，每周3次，共染毒10周。觀察大鼠的一般狀態(tài)、體重和步態(tài)變化，并檢測(cè)各組大鼠的神經(jīng)傳導(dǎo)速度和神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期。結(jié)果與對(duì)照組相比，丙烯酰胺染毒大鼠的體重增長(zhǎng)緩慢，高劑量染毒組大鼠8周后出現(xiàn)體重負(fù)增長(zhǎng)。低劑量染毒組和高劑量染毒組大鼠分別在8周、4周出現(xiàn)周圍神經(jīng)病特有的異常步態(tài)，到10周時(shí)異常步態(tài)加重，其神經(jīng)行為評(píng)分值分別為2.00±0.00和4.00±0.00，明顯高于對(duì)照組(P<0.05)。神經(jīng)電生理結(jié)果顯示，染毒3周大鼠開始出現(xiàn)神經(jīng)傳導(dǎo)速度降低和神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期延長(zhǎng)，至10周時(shí)，低劑量染毒組和高劑量染毒組大鼠神經(jīng)傳導(dǎo)速度分別降低15.13%和33.06%，神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期分別延長(zhǎng)17.41%和58.75%，與對(duì)照組比較，差異均有顯著性意義(P<0.05)。結(jié)論丙烯酰胺腹腔注射能導(dǎo)致大鼠的神經(jīng)行為和神經(jīng)電生理異常變化，可誘導(dǎo)大鼠周圍神經(jīng)病。

丙烯酰胺； 慢性暴露； 神經(jīng)行為； 神經(jīng)電生理； 周圍神經(jīng)病

[引用本文]金河天，樸豐源，關(guān)懷，等. 丙烯酰胺暴露對(duì)大鼠神經(jīng)行為和神經(jīng)電生理變化的影響[J].大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2015,37(3)：220-222,231.

丙烯酰胺作為一種有機(jī)化工原料，廣泛應(yīng)用于聚丙烯酰胺合成、建筑工程灌漿、污水處理、油漆生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)室的色譜凝膠等領(lǐng)域。此外，高溫油炸類食品、咖啡等食物也會(huì)產(chǎn)生一定劑量的丙烯酰胺，從而使一般人群暴露于丙烯酰胺的機(jī)會(huì)大為增加[1-2]。丙烯酰胺屬于蓄積性神經(jīng)毒物，人們長(zhǎng)期低濃度接觸丙烯酰胺，可導(dǎo)致以感覺運(yùn)動(dòng)型多發(fā)性周圍神經(jīng)病為主要臨床特征的慢性中毒[3-4]。本研究以大鼠為受試對(duì)象，通過丙烯酰胺的亞慢性暴露，連續(xù)觀察大鼠的神經(jīng)行為和神經(jīng)電生理異常變化特點(diǎn)。

1　材料和方法

1.1材料

Wistar大鼠，180～220 g，由大連醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供(許可證號(hào)SCKK(遼)2008-0002)。丙烯酰胺純度>99%，購于美國(guó)sigma公司。NTS-2000肌電圖與誘發(fā)電位儀由上海諾誠(chéng)電氣有限公司提供。

1.2動(dòng)物分組與染毒

30只SD大鼠隨機(jī)分為3組：對(duì)照組、低劑量染毒組和高劑量染毒組，每組10只。低劑量染毒組和高劑量染毒組均用丙烯酰胺分別以20 mg/kg和40 mg/kg的劑量進(jìn)行腹腔注射，注射體積均為2 mL，每天1次，每周3次，持續(xù)染毒10周；對(duì)照組于相同時(shí)間點(diǎn)腹腔注射生理鹽水。每周測(cè)量大鼠體重。

1.3大鼠步態(tài)評(píng)分

大鼠染毒后，每2周進(jìn)行一次步態(tài)評(píng)分。將大鼠置于開闊平整的地面上，每只持續(xù)觀察3 min，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：1分，步態(tài)正常；2分，輕度步態(tài)異常，如輕度行走不協(xié)調(diào)和雙足外周張開；3分，中度步態(tài)異常，如明顯行走不協(xié)調(diào)、雙足和肢體外展；4分，重度步態(tài)異常，如后肢完全癱瘓無法站立和雙足底朝上。

1.4大鼠尾神經(jīng)電生理指標(biāo)檢測(cè)

各組大鼠染毒后，0、3、6、10周進(jìn)行尾神經(jīng)電生理檢測(cè)，操作方法參照文獻(xiàn)[5]，并稍作改動(dòng)。大鼠乙醚麻醉，俯臥位放置于大鼠固定器內(nèi)，暴露尾部。在尾部距離尾部起始點(diǎn)的3 cm、10 cm、15 cm處分別標(biāo)記為A、B、C點(diǎn)，A點(diǎn)放置刺激電極，B點(diǎn)及C點(diǎn)放置記錄電極，記錄AB間、AC間的神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期，按照公式MCV=Length BC/Latency BC(Length BC為BC兩點(diǎn)間距離，Latency BC為BC兩點(diǎn)間潛伏時(shí)間)計(jì)算神經(jīng)傳導(dǎo)速度。

1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS13.0，進(jìn)行One-Way ANVOA分析，組間兩兩比較采用LSD檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)　果

2.1中毒表現(xiàn)

對(duì)照組大鼠發(fā)育正常、行動(dòng)迅速、皮毛光順、無異常步態(tài)出現(xiàn)。低劑量染毒組大鼠6周始出現(xiàn)輕度行走不協(xié)調(diào)，之后后肢逐漸拖地、外展，但至10周實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)未觀察到后肢癱瘓現(xiàn)象出現(xiàn)。高劑量染毒組大鼠1周左右自主活動(dòng)明顯減少、倦動(dòng)、嗜睡、皮毛失去光澤，2 周時(shí)輕度行走不協(xié)調(diào)，4周時(shí)出現(xiàn)明顯的行走困難、后肢無力、消瘦，至8周勉強(qiáng)行走時(shí)雙后肢拖地、足底朝上、幾乎完全癱瘓。

2.2體重變化

實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)照組大鼠體重持續(xù)增長(zhǎng)，至10周體重平均增加了108.22%。低劑量染毒組大鼠體重雖也逐漸增加，但增長(zhǎng)速度慢于對(duì)照組，8周時(shí)體重已明顯低于對(duì)照組(P<0.05)。高劑量染毒組大鼠4周即出現(xiàn)體重增長(zhǎng)緩慢，6周時(shí)體重明顯低于對(duì)照組(P<0.05)，之后體重出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，至10周實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，比對(duì)照組大鼠體重減少了33%。見表1。

表1　丙烯酰胺對(duì)大鼠體重的影響Tab 1 Effect of acrylamide on the weight of rats

表1　丙烯酰胺對(duì)大鼠體重的影響Tab 1 Effect of acrylamide on the weight of rats　　　　

1)與對(duì)照組相比，P<0.05； 2)與低劑量染毒組相比，P<0.05

組別0周2周4周6周8周10周對(duì)照組207.14±9.74281.86±9.65335.45±24.87377.97±23.76398.64±31.77431.30±17.59低劑量染毒組203.54±7.54278.94±9.44337.22±21.58348.77±18.93358.86±22.551)362.41±22.081)高劑量染毒組209.51±7.76284.52±12.02309.42±25.33319.62±16.211)293.94±18.721)2)288.45±17.171)2)

2.3步態(tài)評(píng)分

低劑量和高劑量丙烯酰胺染毒后，大鼠均出現(xiàn)明顯的步態(tài)異常，隨染毒時(shí)間的延長(zhǎng)步態(tài)評(píng)分逐漸增高。低劑量染毒組大鼠，在染毒8周時(shí)均出現(xiàn)輕度步態(tài)異常，如輕度行走不協(xié)調(diào)、雙足外周張開，步態(tài)評(píng)分為2.00±0.00，至10周實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)步態(tài)異常沒有加重；高劑量染毒組大鼠在4周時(shí)出現(xiàn)明顯的步態(tài)異常，之后步態(tài)評(píng)分逐漸增高，10周時(shí)步態(tài)評(píng)分為4.00±0.00，差異均有顯著性意義(P<0.05)。見表2。

表2　丙烯酰胺對(duì)大鼠步態(tài)評(píng)分的影響Tab 2 Effect of acrylamide on the gate score of rats 　分)

2.4電生理指標(biāo)變化

染毒0、3、6、10周測(cè)定大鼠尾神經(jīng)的神經(jīng)傳導(dǎo)速度和神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期。低劑量染毒組大鼠10周時(shí)，神經(jīng)傳導(dǎo)速度明顯下降，比對(duì)照組下降了15.13%(P<0.05)。高劑量染毒組大鼠3周始出現(xiàn)神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢，比對(duì)照組下降了25.19%(P<0.05)，之后神經(jīng)傳導(dǎo)速度下降更加明顯，10周時(shí)比對(duì)照組下降了33.06%(P<0.05)。見圖1。

圖1　丙烯酰胺染毒對(duì)大鼠神經(jīng)傳導(dǎo)速度的影響Fig 1 Effect of acrylamide on the nerve conduction velocity of ratsa：與對(duì)照組相比，P<0.05； b：與低劑量染毒組相比，P<0.05

丙烯酰胺染毒影響大鼠的神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期，見圖2。低劑量染毒組大鼠6 周時(shí)出現(xiàn)神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期延長(zhǎng)的趨勢(shì)，但與對(duì)照組相比差異無顯著性意義，10周時(shí)神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期比對(duì)照組延長(zhǎng)了17.41%，明顯長(zhǎng)于對(duì)照組(P<0.05)。高劑量染毒組3周時(shí)神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期比對(duì)照組延長(zhǎng)了13.23%，之后隨丙烯酰胺暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期延長(zhǎng)更加明顯，6、10 周時(shí)分別比對(duì)照組延長(zhǎng)了30.77%、58.75%(P<0.05)。

圖2　丙烯酰胺染毒對(duì)大鼠神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期的影響Fig 2 Effect of acrylamide on distant latency of rats

3　討　論

丙烯酰胺是工業(yè)中廣泛應(yīng)用的一種化工原料，具有低毒性、高蓄積性和高危害性等特點(diǎn)，是一種公認(rèn)的神經(jīng)毒物。丙烯酰胺的職業(yè)中毒多見于長(zhǎng)期低濃度接觸導(dǎo)致的多發(fā)性周圍神經(jīng)病。中國(guó)自1970年代首次報(bào)道丙烯酰胺職業(yè)中毒病例后，近年來職業(yè)性中毒屢見不鮮，將防控丙烯酰胺職業(yè)損傷工作提到了較為重要的地位。

本文以大鼠為受試對(duì)象，通過腹腔注射途徑慢性暴露丙烯酰胺，并對(duì)染毒大鼠的神經(jīng)行為和神經(jīng)電生理異常變化進(jìn)行了連續(xù)觀察。結(jié)果表明，丙烯酰胺染毒大鼠的體重隨染毒時(shí)間呈進(jìn)行性下降。提示，丙烯酰胺有一定的全身毒性作用。體重下降的原因可能是丙烯酰胺的毒性作用使動(dòng)物攝取食物減少所致, 也可能是丙烯酰胺的毒性作用干擾體內(nèi)能量代謝過程，造成代謝紊亂[6]。

毒物中毒致周圍神經(jīng)病最重要的判定依據(jù)之一為神經(jīng)電生理檢查。神經(jīng)電生理異常改變通常出現(xiàn)在臨床體征之前，異常程度與臨床癥狀正相關(guān)，主要表現(xiàn)為遠(yuǎn)端部位運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)速度減慢、潛伏期延長(zhǎng)，可

作為反映神經(jīng)系統(tǒng)損害程度的指標(biāo)。在本實(shí)驗(yàn)中，丙烯酰胺染毒3 周時(shí)大鼠出現(xiàn)神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢和神經(jīng)傳導(dǎo)潛伏期延長(zhǎng)，此電生理異常改變先于步態(tài)異常出現(xiàn)，且隨時(shí)間延長(zhǎng)呈進(jìn)行性加重。研究顯示，這種神經(jīng)電生理異?？赡芘c丙烯酰胺中毒致神經(jīng)軸突損傷和繼發(fā)性脫髓鞘有關(guān)[7-8]。由于丙烯酰胺的脂溶性不高, 它作用于生物膜的方式以及確切的靶位點(diǎn)目前尚不清楚。但有文獻(xiàn)稱, 軸突的快速運(yùn)輸系統(tǒng)可能是丙烯酰胺的作用靶點(diǎn), 丙烯酰胺染毒大鼠軸突中神經(jīng)絲、微管、與能量代謝有關(guān)的酶以及動(dòng)力蛋白被修飾,從而影響到軸突的雙向運(yùn)輸[3,8]。今后有必要進(jìn)一步探討丙烯酰胺暴露大鼠的神經(jīng)行為和神經(jīng)電生理異常變化與病理形態(tài)學(xué)和超微結(jié)構(gòu)變化特點(diǎn)之間的密切關(guān)聯(lián)性。

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Effect of acrylamide on the neurobehavioral and neurophysiology in rats

JIN He-tian1, PIAO Feng-yuan2, GUAN Huai3, LI Shuang-yue2

( 1.DepartmentofRadiotherapy,People'sLiberationArmy202Hospital,Shenyang110003,China; 2.DepartmentofOccupationalandEnvironmentalHealth,DalianMedicalUniversity,Dalian116044,China； 3.DepartmentofObstetricsandGynecology,No.210HospitalofPLA,Dalian116021,China)

Objective To observe the effect of acrylamide on the neurobehavioral and neurophysiology of rats. Methods Thirty rats were randomly and evenly divided into 3 groups: control group, low- and high-dose group. The rats in 3 groups were injected intraperitoneally with normal saline, 20 mg/kg and 40 mg/kg acrylamide respectively for 10 weeks (3 d/w). The general state，gait and weight changes of the rats were observed, and nerve conduction velocity and distal latency were detected. Results Compared with the control group, the weight of rats exposed to acrylamide decreased progressively with prolonged exposure．After 8 weeks, there was weight loss in the rats of high-dose group. In rats of low-and high-dose group, abnormal gait were found on 8 w and 4 w respectively and the gait scores were 2.00±0.00 and 4.00±0.00 respectively at 10 weeks. From the 3rd week, distal latency increased and nerve conduction velocity decreased significantly. Compared with the control group, nerve conduction velocity were increased by 15.13% and 33.06%, and distal latency decreased by 17.41% and 58.75% in the low-and high-dose groups (P<0.05). Conclusion The chronic exposure to acrylamide would cause the abnormal changes of neurobehavioral and neurophysiological in rats, then lead to peripheral neuropathy.

acrylamide; chronic exposure; neurobehavioral; neurophysiological; peripheral neuropathy

論著10.11724/jdmu.2015.03.03

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(81102160)

金河天(1960-)，男，遼寧沈陽人，副主任醫(yī)師。

李雙月，講師。E-mail:lsy236@163.com

R135.1

A

1671-7295(2015)03-0220-03

2015-01-12；

2015-05-06)