发育过程中的环境烟草烟雾暴露改变行为并扰乱线粒体能量代谢

[背景]环境烟草烟雾(ETS)暴露与发育缺陷和疾病相关,已知包括影响小脑的功能。然而,直接的生物学效应及内在的神经化学机制仍不清楚。[目的]明确并评估在大鼠小脑发育的关键时期,ETS暴露所导致的潜在神经化学变化。[方法]将出生后第8天(PD8)到第PD23的大鼠,每天暴露于ETS(总悬浮颗粒浓度为300、100和0μg/m3),然后测定行为、神经蛋白质组和细胞水平的反应。[结果]产后ETS暴露诱导在新环境中的运动反应升高,等同于安非他明刺激诱发的效果。ETS暴露大鼠小脑的线粒体亚蛋白质组明显受到干扰。研究结果显示,呈剂量依赖性的需氧过程上调是通过修饰和增加HK1转运至线粒体,伴随ATP合成酶表达的相应提高。ETS暴露也诱导总Dnm1l线粒体分裂因素呈剂量依赖性增加;虽然发现更活跃的膜结合Dnm1l呈低剂量。Dnm1l激活与线粒体染色更强相关,特别是在分子层,它独立于应力诱导的Bcl-2家族的动态。此外,电子显微镜观察显示,Dnm1l介导的线粒体分裂与生物合成增加而非分裂相关。[结论]出生后小脑发育的关键时期对ETS暴露的影响易感,会导致行为改变。ETS的生物效应部分是因为在通常严格控制的情况下,Dnm1l介导的线粒体活跃应答。这些结果显示环境暴露影响神经系统发育和功能的一种新的机制。