纳米氧化铝暴露致斑马鱼神经发育毒性和帕金森样症状作用研究

[背景]纳米氧化铝(nano-Al_(2)O_(3))是一种广泛应用的纳米材料,其对环境和生物的影响引起了广泛关注。斑马鱼是一种常用的模式生物,其基因组与人类有较高的同源性,被广泛用于毒性研究。[目的]探究nano-Al_(2)O_(3)暴露对斑马鱼的发育毒性和神经毒性及相应的作用机制。[方法]将受精后6 h(6 hpf)的斑马鱼胚胎随机分为空白对照组和不同剂量nano-Al_(2)O_(3)暴露组(200、400、600、800和1000μg·mL^(-1))。每组30颗胚胎,每24 h更换一次培养液,培养至144 hpf。统计48和72 hpf时斑马鱼孵化率和累计至144 hpf的畸形率。144 hpf时利用斑马鱼行为分析仪记录斑马鱼的运动轨迹,分析各组斑马鱼运动的总距离和平均速度。144 hpf时,在荧光显微镜下观察转基因斑马鱼vmat2:GFP的多巴胺能神经元、vegf:GFP的脑部血管和elavl3:EGFP的中枢神经系统神经元的发育状况,并用Image Pro Plus进行相应的统计分析。利用实时荧光定量PCR检测144 hpf时斑马鱼神经元发育相关基因(syn2α、gap43、dat)、路易小体形成相关基因(α-syn)和自噬相关基因(pink1、parkin)的表达情况。[结果]与空白对照组相比,nano-Al_(2)O_(3)暴露组在48 hpf时孵化率降低,累计畸形率升高(P<0.05),出现鱼鳔发育迟缓、鱼鳔缺失、身体弯曲等现象。自主行为学检测结果显示,与空白对照组相比,nano-Al_(2)O_(3)暴露组斑马鱼游动的总距离降低(P<0.001),平均速度明显减小。荧光观察结果显示,与空白对照组相比,nano-Al_(2)O_(3)暴露组vmat2:GFP转基因斑马鱼多巴胺能神经元长度减小(P<0.001)。此外,vegf:GFP转基因斑马鱼脑部血管明显缺失,elavl3:EGFP转基因斑马鱼中枢神经系统神经元荧光强度减弱(P<0.001),中枢神经系统神经元长度减小(P<0.01)。实时荧光定量PCR分析结果显示,与空白对照组相比,不同浓度nano-Al_(2)O_(3)暴露组斑马鱼的α-syn、syn2α、dat和gap43(除400μg·mL^(-1)暴露组外)基因表达上调(P<0.01),而600和800μg·mL^(-1)nano-Al_(2)O_(3)暴露组斑马鱼的parkin和除200μg·mL^(-1)暴露组外的所有暴露组pink1基因均表达出现下调(P<0.05)。[结论]Nano-Al_(2)O_(3)暴露对斑马鱼幼鱼具有发育毒性,并诱导斑马鱼出现帕金森病样症状,初步推测其机制可能与nano-Al_(2)O_(3)诱导线粒体自噬障碍有关。