低嗅阈值含硫恶臭气体对大鼠神经-内分泌-免疫网络的影响机制研究

Odour pollution is one of the most predominant and urgent urban environment problems in the municipal waste treatment and industrial development. Sulfur compounds have lower odour threshold values and higher detection rate. In this research, the dynamic exposure device would be adopted, and Wistar rats would be selected as animal models, with 1 ppm and 0.01 ppm of hydrogen sulfide and methyl mercaptan for 4 weeks and 12 weeks of suction. By using western blot technique, immunohistochemistry method and fluorescence detecting technique, the effects of sulfur compounds on the hippocampus neuron spontaneous activity, the BNDF expression, the intracellular Ca+ concentration and the learning and memory ability would be discussed. It tries to reveal the mechanism of sulfur compounds toxicological role on the neuro-endocrino-immune network. It also tries to reveal the echoes caused by the compounds in neural network activity and the performance levels of the overall behavior.

恶臭污染是市政和工业污染中比较突出和急迫解决的问题，含硫类恶臭化合物具有嗅阈低、检出率高的特点，对操作人体和附近居民健康构成极大威胁。本项目采用动态暴露染毒装置，选取Wistar大鼠为实验对象，以1ppm和0.01ppm浓度的硫化氢和甲硫醇进行4周和12周的吸入染毒，分别采用免疫组化染色技术、显微荧光检测技术，研究了含硫化合物及其衍生物对大鼠海马区神经元自发放电活动、脑源性神经营养因子表达、神经细胞内游离钙浓度和学习记忆能力的影响，从神经内分泌生物效应角度揭示含硫恶臭气体在不同阶段对神经内分泌免疫网络的关键分子细胞影响机理，明晰含硫小分子其在神经网络引发的回响活动及整体行为层次的表现。

含硫恶臭化合物是最常见的室内空气污染物之一，典型的化合物有硫化氢、甲硫醇及甲硫醚等。由于含硫化合物的亲脂性和挥发性，它能自由渗透到细胞膜中，并容易在空气、血液和组织中传递，能够产生呼吸系统、免疫系统和神经系统的毒性效应。.采用动态暴露的染毒模式，对大鼠进行甲硫醇和硫化氢的亚慢性暴露。研究发现暴露后大鼠血清中的SOD显著下降，血清和肺组织中免疫细胞因子水平和激素水平发生显著改变，脑组织中丙二醛含量显著升高，乙酰胆碱酯酶活性显著降低。暴露导致神经胶质细胞衍化营养因子及神经生长因子均呈降低的趋势。病理结果显示亚慢性暴露导致肺组织炎性浸润、实质充血、水肿、红细胞、纤维蛋白、单核细胞和少量淋巴细胞渗出物，肺组织上皮细胞和海马神经元细胞出现细胞核固缩及核溶解的现象，细胞调亡大量发生。海马和皮层组织中胱硫醚β-合成酶和核因子相关因子2出现上调趋势，水通道蛋白出现下调现象，基质金属蛋白酶-9出现上调趋势，暴露导致大鼠学习记忆能力下降。.含硫恶臭气体影响大鼠神经-内分泌-免疫系统的可能机制为：恶臭气体直接通过嗅神经通路和鼻腔粘膜上皮通路或者通过气血屏障到达中枢神经系统。恶臭物质突破血脑屏障，通过改变脑组织微环境内稳态而影响神经元的活动：激发脑部氧化损伤，产生的过量自由基攻击神经细胞膜；影响物质生成及转运的基质金属蛋白酶和水通道蛋白的表达水平，下调神经营养类因子活性水平；改变乙酰胆碱酶的正常水平，导致乙酰胆碱传递受，进一步诱发受体在内的基酸类受体兴奋性毒性作用，最终导致大鼠学能力和记忆功能出现障碍。毒物主要通过呼吸系统触发免疫系统，神经系统与免疫系统之间存在着双向性信息交流，其共用的信息分子主要为细胞因子和神经递质。细胞因子在免疫系统激发后起到免疫应答作用，神经系统进一步通过海马-下丘脑-垂体-肾上腺轴影响内分泌过程，导致某些激素代谢异常，而这些激素反过来也间接影响神经细胞的功能。