小鼠揭秘空氣污染與大腦發(fā)育的關(guān)系

空氣污染給人類(lèi)健康帶來(lái)了健康風(fēng)險，暴露在受污染的空氣中會(huì )增加心血管和呼吸系統疾病的可能。據世界衛生組織估計，空氣污染每年導致全球700萬(wàn)人死亡。因此，研究不同類(lèi)型的空氣污染對身體的影響是重要的。

空氣污染影響大腦
此前有關(guān)該主題的研究表明，空氣污染會(huì )對中樞神經(jīng)系統造成負面影響。了解某些污染物質(zhì)在人類(lèi)不同的生命階段是如何影響大腦的，以及這些變化是否會(huì )在以后的生活中持續存在，這一點(diǎn)很重要。
因此，華盛頓大學(xué)的研究人員進(jìn)行了一項研究，探究早期接觸柴油煙霧對小鼠行為和生化參數的影響[1]。他們對柴油煙霧與阿爾茨海默癥發(fā)展的影響感興趣。

早期接觸柴油廢氣
受精雌性小鼠（野生型C57BL/6J）在繁殖后單獨飼養。她們在整個(gè)孕期和產(chǎn)后一直暴露在預設量的空氣中，直到斷奶（分娩后第21天）。對照組接受新鮮空氣，而治療組暴露在柴油煙霧中（250-300微克/立方米，每天6小時(shí)）。這個(gè)數量是基于高污染地區報告的等效水平[2]。
暴露后，將治療組和對照組新生小鼠分組飼養，并在新鮮空氣條件下保存22個(gè)月。有趣的是，Garrick等人發(fā)現接觸柴油煙霧會(huì )影響出生結果。在懷孕小鼠中，暴露于柴油煙霧組的出生率顯著(zhù)較低（柴油煙霧組為54.2%，對照組為82.1%）。
此外，暴露于柴油煙霧組的新生兒存活率也較低（柴油煙霧組為80.9%，對照組為93.4%）。

使用鼠類(lèi)家居行為活動(dòng)觀(guān)測箱進(jìn)行家籠測試
阿爾茨海默癥通常被歸類(lèi)為認知功能的喪失。因此，在成年和老年階段通過(guò)各種測試來(lái)測試小鼠的行為。第一個(gè)行為測試是一個(gè)家籠測試。Garrick等人使用諾達思的鼠類(lèi)家居行為活動(dòng)觀(guān)測箱能夠在相同的環(huán)境中長(cháng)時(shí)間觀(guān)察小鼠。
他們將動(dòng)物運動(dòng)軌跡跟蹤系統與鼠類(lèi)家居行為活動(dòng)觀(guān)測箱相結合，追蹤小鼠在白天和晚上的運動(dòng)。研究人員在數據采集過(guò)程中使用動(dòng)物運動(dòng)軌跡跟蹤系統將鼠類(lèi)家居行為活動(dòng)觀(guān)測箱劃分為不同的區域。這些區域用于確定小鼠在某些區域花費的時(shí)間以及整體活性。
有趣的是，暴露在柴油煙霧中的雄性小鼠在喂食區域的時(shí)間更少，在光循環(huán)中四處走動(dòng)的時(shí)間也更少。在雌性中沒(méi)有觀(guān)察到這種差異。此外，盡管這種行為變化并沒(méi)有持續到以后的生活中，但這些接受柴油煙霧暴露的雄性體重減輕了。

柴油煙霧如何影響認知能力
如前所述，有力的跡象表明，空氣污染會(huì )影響中樞神經(jīng)系統。為了觀(guān)察柴油煙霧暴露是否對小鼠的認知能力有影響，在T迷宮和物體識別測試中觀(guān)察了小鼠。

T迷宮與空間記憶
T型迷宮被用來(lái)衡量探索行為和空間記憶。物體識別測試也測量空間記憶，但更具體地說(shuō)是物體位置記憶。T迷宮反映了背側海馬體、基底前腦和前額葉皮層的功能。另一方面，物體識別測試主要涉及背側海馬體。
盡管兩個(gè)實(shí)驗都測試了空間記憶，但實(shí)驗之間的結果確實(shí)不同。暴露于柴油煙霧的老年小鼠在T迷宮中的自發(fā)交替略有減少，但在物體識別方面沒(méi)有發(fā)現柴油煙霧的顯著(zhù)影響。
這可能意味著(zhù)柴油煙霧中顆粒物的影響是特定于某些大腦區域的?？梢约僭O圍產(chǎn)期接觸柴油煙霧不會(huì )影響海馬記憶。相反，暴露在煙霧中可能會(huì )導致基礎前腦和前額葉皮層的缺陷。

柴油煙霧的生物化學(xué)效應
當然，觀(guān)察身體內部發(fā)生的事情也很重要。Garrick等人測量了大腦皮層和海馬中的丙二醛水平，作為脂質(zhì)過(guò)氧化的指標。結果表明，產(chǎn)前暴露于柴油煙霧的老年小鼠在衰老階段經(jīng)歷了氧化應激。
這并不是研究人員所期望的，因為大多數會(huì )導致氧化應激的有害顆粒不會(huì )隨著(zhù)時(shí)間的推移在大腦中持續存在。然而，似乎有可能一些粒子會(huì )繼續留在大腦中。
對大腦進(jìn)行分析，看看這些顆粒是否真的會(huì )在大腦中停留很長(cháng)一段時(shí)間，這將是一件有趣的事情。如果這些顆粒在大腦中停留更長(cháng)的時(shí)間，就可以深入了解早期接觸柴油煙霧的健康風(fēng)險。

這些結果適用于人類(lèi)嗎？
Garrick等人建立了這項實(shí)驗，以觀(guān)察早期接觸柴油煙霧是否與阿爾茨海默病有關(guān)。當研究阿爾茨海默病的經(jīng)典生化病理時(shí)，他們沒(méi)有發(fā)現對照組和暴露于柴油煙霧的小鼠之間有任何差異。然而，Garrick等人確實(shí)認識到，這項特定研究中使用的小鼠模型并不理想，無(wú)法顯示阿爾茨海默病。
Garrick等人得出的結論是，早期接觸柴油煙霧可能會(huì )yong久性地改變神經(jīng)通路和氧化應激反應。因此，全球排放量的減少將降低暴露在環(huán)境中的兒童在以后年齡的健康風(fēng)險。然而，研究人員表示，早期接觸柴油煙霧本身不會(huì )導致日后患阿爾茨海默病。

使用小鼠模型
將這些結果直接應用給人類(lèi)當然更為復雜。然而，使用這些小鼠模型確實(shí)可以深入了解與外部刺激相關(guān)的生物功能。鼠類(lèi)家居行為活動(dòng)觀(guān)測箱能夠實(shí)現長(cháng)期、可重復和簡(jiǎn)單的測量。這使研究人員能夠在壓力較小的家籠環(huán)境中全面了解動(dòng)物的行為。