J Hazard Mater | 上海农耕大学专业倪学勤团队图片阐明持久氟露出引致余地记忆英文挤压伤的碳原子原则

氟化物是一种公认的环境污染物，在全球范围内广泛存在，我国长期存在饮水型、燃煤型及饮茶型等不同类型的高氟暴露现象，是遭受氟威胁最严重、地区分布最广泛的国家之一。虽然适量的氟对机体牙齿、骨骼的钙化、神经兴奋的传导和酶系统的代谢均有促进作用，但大量的研究表明高氟暴露可严重危害机体健康，包括诱发氟中毒，氟骨病等，还会对肾脏、肝脏、心血管、免疫系统、中枢神经系统等组织均有不同程度的损害作用。值得注意的是，氟化物引起的脑损伤导致中枢神经系统受损的报道先于牙齿病变，研究发现，氟化物暴露可损害神经中枢并诱导记忆功能障碍，且脑功能损伤及其潜在机制可能因氟化物剂量而异。然而氟化物诱发脑功能障碍的机制仍不明确。

研究成果

2023年5月7日，四川农业大学动物医学院倪学勤教授团队在国际环境领域知名期刊《Journal of Hazardous Materials》上发表题为“Prolonged Fluoride Exposure Induces Spatial-memory Deficit and Hippocampal Dysfunction by Inhibiting Small Heat Shock Protein 22 in Mice”的研究论文。该研究揭示了长期高氟饮水可导致小鼠线粒体结构和功能受损，调控线粒体结构和功能的蛋白Hsp22通过介导PGC-1α-TFAM和NF-κβ-STAT3这两个关键信号通路参与高氟所致空间记忆损伤的重要潜在机制。该成果进一步提示了长期生活于高氟暴露地区人民的潜在健康隐患。

 

结果

01  长期接触氟化物导致小鼠空间记忆缺陷及认知功能障碍

应先，探究团体打造氟暴晒小鼠模式化：4周龄小鼠付出含25ppm（低分子量组）或50ppm（高分子量组）NaF的含氟饮水水，坚持56周至中老年人期（图1A）。灵活运用Morris水迷宫科学试验室检测（Morris water maze, MWM）论述了慢牲氟化物暴晒对了解性能的后果，定位功能远洋航行科学试验和环境三维空间经历科学试验效果表明，氟暴晒组小鼠的失去自我埋伏期偏态加大，在高效三维空间区域性（原机构所以三维空间区域性）穿越留的时间很大减低，显示系统了长年相处氟化物造成的小鼠环境三维空间记忆训练问题，了解深造性能骤降，且问题状态与氟暴晒彼此存有分子量根据内在联系（图1）。  

图1 长期限接觸氟化物引起小鼠空间记忆里障碍性   为学习氟露出是不是会在长远限内促使小鼠记性偏差，学习者各是给与8周龄和48周龄小鼠含氟（50ppm）饮供水水，多次12周（图2A,B）。MWM实验表明信息显示信息，长远氟露出组小鼠穿线原网上平台多少次及逃避责任电视剧替伏期和较组小鼠相对比无明星區別（图2C,D），运动神经元功效长远保持至关根本的功效DNABDNF和CREB球蛋白表达方法标准也无明星變化（图2E,F）。等等实验表明信息的提示了氟化物露出在长远限内也不会带来记性偏差，带来高氟引致余地记性受伤决定于长远露出。  

图2 中长期氟化物外露是不会影响小鼠记忆法不足  

02 长期氟暴露诱导小鼠海马损伤及线粒体结构和功能障碍

反驳来，分析组织研究性学习长日子氟裸露对小鼠海马的导致，显示氟裸露组小鼠的权重、脑重，相应高含水量氟裸露组（F-High）小鼠的脑体指数值均正相关的少于相较比较组小鼠（图3A），氟裸露引发的病症改变了关键在海马CA3和CA1区，呈现为周围感觉神经元变形正相关新增，F-High组小鼠周围感觉神经元的数量正相关的减低（图3D）。氟裸露组小鼠海马中BDNF和CREB的mRNA和淀粉酶标准正相关下调（图3B,C,E）。这样结果显示表示了持续接处氟化物诱导型海马损害。  

图3 经常氟泄露诱发海马磨损和回忆涉及到的蛋白质下降   其次，实验团队图片进步实验设计了氟爆漏对海马中枢精神自激振动和中枢精神元工作电势拨付的作用。在对小鼠海马CA1中枢精神元实施遭到破坏细胞外的记录，发展氟爆漏致病轮廓场电势（local field potential, LFP）光谱分析马力发生改变，LFP相关性减小，同時theta, alpha, beta和gamma频段自激振动上升（图4B）。最后，氟爆漏组小鼠的海马中枢精神元充放电比较明显减小，帮助LTP的的能力遭到破坏（图4C,D）。上的结果均呈极量依赖于性（图4）。  

图4 持续氟爆出调整了海马神经末梢元击穿   散发出电镜（TEM）观看看到，氟表露组小鼠海马线粒体成分异常情况，脑神经元凋亡（图5A），线粒体膜电极电位（mitochondrial membrane potential,MMP）和ATP分子量呈极量信任性越来越低（图5B,C）。在对海马线粒体喘气链分手后和好体剖析看到，氟表露导致线粒体海洋生物有受过阻止，喘气链分手后和好体I/II/III/V特异性清晰调低（图5D-G）。  

图5 长久的氟泄露介导海马中枢神经元线粒体效果障碍物  

03  长期氟暴露抑制Hsp22的表达及其介导的PGC-1α/ TFAM和NF-κβ/STAT3信号通路

源于下列结局，论述公司进一部研究分析综述了介导这类后果的未知的调节要素。利用自身氧分子海洋生物工程学技能察觉，长日子氟暴漏组小鼠中Hsp22和ATF4的形容正相关减低（图6A,B）。Hsp22不全和ATF4高形容缓和了线粒体功效，Hsp22可确认PGC-1α-TFAM和NF-κβ-STAT3这的两个重要的数字无线数据数据信息灯环路介接地线粒体功效。PGC-1α-TFAM数字无线数据数据信息灯环路加快线粒体海洋生物工程出现，NF-κβ-STAT3数字无线数据数据信息灯环路改善线粒体深吸气链酶的抗逆性。采取此，我们论述这2条数字无线数据数据信息灯环路察觉，氟暴漏影响PGC-1α-TFAM和NF-κβ-STAT3数字无线数据数据信息灯环路被缓和，PGC-1α核淀粉酶质质情况减低，高用药量氟暴漏组TFAM核淀粉酶质质情况亦正相关减低（图6C-E）。前者，血细胞和线粒体中STAT3的核淀粉酶质质情况各组间无正相关差异性，线粒体中p-S727 STAT3（被Hsp22刺激并易位到线粒体的因素核淀粉酶质质）形容情况呈氟暴漏用药量依耐性减低（图6E,F）。  

图6 常年氟表露抑止海马Hsp22的表述基本介导的线粒体控制通道

04  Hsp22通过介导PGC-1α-TFAM和NF-κβ-STAT3信号通路双向调控长期氟暴露诱发的空间记忆缺陷

为探究Hsp22是否参与氟暴露诱导的小鼠记忆缺陷，研究者在小鼠海马区注射pAAV-hSyn-EGFP-P2A-Hspb8–3xFLAG-WPRE病毒，以特异性在海马神经元中过表达Hsp22（图7A-C）。MWM结果显示，过表达Hsp22（F + pAAV-Hsp22）可显著逆转由氟化物暴露引起的逃避潜伏期增加和穿越原平台次数减少的现象（图7D,E）。这提示了Hsp22过表达改善了长时间氟暴露诱发的空间记忆缺陷。

 

图7 海马感觉神经元过表答Hsp22可改变长远氟暴晒导致的记忆里不足   进这一步分析察觉，Hsp22过表达出来缓解氟爆出激发的突触可韧度问题（图8A-C），与治愈了线粒体怪物遭受遭受可抑制的的情况，找回线粒体深呼吸链符合体I/II/V生物，推动ATP技术增大，缓解线粒体功能键性障碍（图8D-E）。  

图8 海马运动神经元过把你想表达出来Hsp22依据介导PGC-1α-TFAM和STAT3预警通道反转长年氟被暴露促进的线粒体模块思维障碍  

最后，研究者在小鼠海马区下调Hsp22的表达进一步验证其在氟化物诱导记忆缺陷中的作用，将pAAV-U6-shRNA(Hspb8)-CMV-EGFP-WPRE注射小鼠海马以下调Hsp22的表达（图9A-C）。MWM结果显示，氟暴露组小鼠海马下调Hsp22表达（F+Hsp22 shRNA）后，加重了小鼠空间记忆损伤，表现为更明显延长的逃避潜伏期（图9D-E）。

 

图9 Hsp22丢失会致了继续氟表露会致的记忆的英文通病   借助于氧分子生态学学高技术和电生活纪录显现，Hsp22受损对正确小鼠线粒体用途并没有会影响，但加深了氟爆出引发的海马突触可可变性破损及线粒体生态学会发生（图10）。   以上，某些数据文件系统提示了海马中枢周围神经元中Hsp22参予氟裸露诱惑的小鼠記憶弊病共识机制，其进行介导PGC-1α-TFAM和NF-κβ-STAT3移动网络信号环路纵向宏观调控继续氟裸露致病的空間記憶弊病，海马中枢周围神经元中高呈现Hsp22可进行重置移动网络信号环路提高线粒体海洋生物发现和线粒体吸气混合物抗逆性的开展可以改善氟化物所导致的的空間記憶弊病；而上涨Hsp22的呈现进行减缓线粒体性能进一步强化高氟导致的自我认知实力减低。  

图10 Hsp22欠缺日益加剧了经常氟体现介导的线粒体功能键功能产生影响

 

结论

本文借助分子生物学技术、行为学范式、病毒载体介导的基因功能获得/丢失、电生理记录等手段揭示了长期氟暴露对小鼠空间记忆的影响及其机制。研究发现，长期低剂量高氟饮水可致小鼠空间记忆障碍，海马线粒体结构和功能受损，且调控线粒体结构和功能的蛋白Hsp22表达受到抑制。通过AAV介导的活体特异性调控海马Hsp22表达，证实Hsp22下调介导的PGC-1α/ TFAM-mtDNA信号轴以及NF-κβ/STAT3-线粒体酶活性信号轴的抑制是氟所致空间记忆损伤的重要潜在机制。该成果为长期氟暴露导致的中枢神经系统损伤提供了理论支持，并进一步揭示了长期生活于高氟暴露地区人民的潜在健康隐患。

 

四川农业大学动物医学院博士辛金鸽为论文第一作者，倪学勤教授为通讯作者。电子科技大学生命科学与技术学院徐鹏教授为论文共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金及四川省自然科学基金的支持。

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  译文的链接：//www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304389423008786