鋁中毒對大鼠端腦和海馬中金屬元素的影響

付 云 石如玲 趙長安

(新鄉醫學院生物化學與分子生物學教研室,河南 新鄉 453003)

阿爾茨海默病(AD)發病機制尚不清楚，而AD患者體內金屬離子的平衡被破壞，腦內鋁(Al)、鐵(Fe)、鋅(Zn)、銅(Cu)等金屬元素以及它們之間的相互作用與AD的發生發展有密切的關系〔1〕。本研究檢測大鼠端腦和海馬中Al、Ca、AD、Fe等金屬元素，探討慢性Al中毒導致的AD腦中金屬元素的變化。

1 材料與方法

1.1動物試劑及主要儀器 6月齡雌性SD大鼠，由新鄉醫學院實驗動物中心提供。氯化鋁(AlCl3·6H2O)6H2O為天津市耀華化工廠生產，高氯酸為天津西青區王穩莊大侯村生產，硝酸購于新鄉市化玻站。日本島津ICPQ-1012等離子發射光譜儀。

1.2方法

1.2.1動物飼喂和干預處理 6月齡雌性SD大鼠21只，隨機等分為正常組、口服Al組和腹腔注射鋁組。正常組飼喂正常飼料，口服鋁組飼喂25 mg/g的含AlCl3·6H2O飼料，腹腔注射鋁組3次/w腹腔注射9 mg/ml的滅菌AlCl3·6H2O溶液，共計3個月。3個月后，股動脈放血處死大鼠，每組取大鼠的單側端腦和海馬做金屬元素含量檢測。

1.2.2金屬元素測定 稱取端腦0.7 g、海馬0.2 g，加硝酸3 ml、過氯酸5 ml，混勻后過夜預硝解。取預硝解物于電熱板上400 ℃硝解至白煙散盡。各終硝解物加蒸餾水溶解并定容至25 ml，等離子發射法測Al、鈣(Ca)、Cu、Fe、Mg、錳(Mn)、硅(Si)、Zn、鋰(Li)含量。

2 結 果

正常大鼠海馬和端腦中的金屬元素含量不同；Al、Ca、Cu、Fe、Mn在海馬中的含量均高于在端腦中的含量(P<0.001)，Mg、Zn、Si在海馬中的含量均低于在端腦中的含量(P<0.001)。和正常組比較，Al中毒后，大鼠端腦和海馬Al含量都升高(P<0.05)，其中注射組較口服組更明顯(P<0.05)。和正常組比較，Al中毒后，口服組和注射組海馬中Fe含量降低(P<0.05)，Ca、Cu含量增加(P<0.05) 。和正常組比較，口服組和注射組海馬中Mg、Zn含量均增加(均P<0.05)，端腦中Si含量均降低(P<0.05，P<0.05)。和正常組比較，口服組和注射組端腦中的Mn、Zn沒有明顯變化。Li沒有測出來。見表1。

表1 各組大鼠端腦和海馬中金屬元素含量

3 討 論

一般情況下，機體組織內金屬元素維持正常水平對于機體結構和功能非常重要，一旦體內元素水平改變，就會導致組織功能減弱或損壞〔2〕。金屬離子在神經系統中的作用很多，而AD患者體內金屬離子的平衡被破壞。腦內Al、Fe、Zn、Cu等金屬元素及它們之間的相互作用與AD的發生發展有密切的關系〔1〕。端腦和海馬中金屬元素含量改變〔3〕可引起金屬酶活性改變、導致疾病。金屬離子Cu、Zn、Fe等都可以誘導Aβ肽的聚集〔4〕。被認為能導致神經元損傷和認知功能衰退，Aβ可能是凋亡的誘導劑，凋亡可能參與了AD海馬神經元退行性變的過程。已經發現體內鋁劑量與透析性腦病和老年癡呆癥等關系密切。本研究結果提示腦內Al的高度富集干擾Fe、Zn等在腦內的正常分布。AD腦內Al含量最高的部位是海馬〔5〕，海馬中的金屬元素水平可能在AD病人的海馬病理改變、學習記憶能力減退和神經癥狀的發生發展過程中起重要作用〔6〕。可見，避免長期鋁暴露是預防AD的有效措施〔7〕。

4 參考文獻

1Shcherbatykh I,Carpenter DO.The role of metals in the etiology of Alzheimer's disease〔J〕.J Alzheimers Dis,2007;11(2)：191-205.

2House E,Esiri M,Forster G,etal.Aluminium,iron and copper in human brain tissues donated to the Medical Research Council’s Cognitive Function and Ageing Study〔J〕.Metallomics,2012;4(1):56-65.

3Maynard CJ,Bush AI.Metals and amyloid-β in Alzheimer’s disease〔J〕.Int J Exp Path,2005;86(3)：147-59.

4Bolognin S,Messori L,Drago D,etal.Aluminum,copper,iron and zinc differentially alter amyloid-Aβ(1-42)aggregation and toxicity〔J〕.Int Biochem Cell Biol,2011;43(6):877-85.

5賈宜昌，鐘才云，王穎明.長期攝鋁對大鼠海馬鋁、鐵、鋅含量和脂質過氧化的影響〔J〕.衛生研究,2001;3(30)：132-4.

6Xiao F,Li XG,Zhang XY,etal.Combined administration of D-galactose and aluminium induces Alzheimer-like lesions in brain〔J〕.Neurosci Bull,2011;27(3):143-55.

7Percy ME,Kruck TP,Pogu E,etal.Towards the prevention of potential aluminum toxic effects and an effective treatment for Alzheimer’s disease〔J〕.J Inorg Biochem,2011;105(11):1505-12.