褚震芳 河套學(xué)院醫(yī)學(xué)系 015000

王劍飛 巴彥淖爾市獸醫(yī)事業(yè)管理局 015000

飲水型氟中毒對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)及學(xué)習(xí)記憶能力影響機(jī)理的研究

褚震芳 河套學(xué)院醫(yī)學(xué)系 015000

王劍飛 巴彥淖爾市獸醫(yī)事業(yè)管理局 015000

目的通過(guò)分析近年來(lái)有關(guān)飲水型氟中毒對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)及學(xué)習(xí)記憶能力影響機(jī)理的文獻(xiàn)，總結(jié)和概括目前的研究進(jìn)展，找出解決問(wèn)題的最優(yōu)辦法。方法：歸納分析總結(jié)目前的文獻(xiàn)，整理研究思路。結(jié)論：目前針對(duì)飲水型氟中毒對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)及學(xué)習(xí)記憶能力影響的研究主要集中在病理生理和解剖學(xué)等基礎(chǔ)研究及抑制腦細(xì)胞內(nèi)某些酶的活性研究上。時(shí)下對(duì)飲水型氟中毒的研究還處于基礎(chǔ)理論層面，并沒(méi)有高效的解決問(wèn)題的辦法。

飲水型氟中毒；神級(jí)系統(tǒng)損傷；學(xué)習(xí)記憶能力

我國(guó)含氟的地下水分布廣泛，尤其是西北干旱地區(qū)，約有7000多萬(wàn)人在飲用含氟量超標(biāo)的水，這導(dǎo)致了不同程度的氟中毒。氟是人體必需的微量元素之一，飲用水適宜的質(zhì)量濃度為0.5～1mg/L，但是長(zhǎng)期飲用質(zhì)量濃度大于1mg/L的水時(shí)就會(huì)使氟在身體內(nèi)聚集，引起氟斑牙病[1]，長(zhǎng)期飲用氟質(zhì)量濃度為3～6mg/L的水會(huì)引起氟骨病[2]。飲水型慢性氟中毒又稱(chēng)地氟病，它在地球上已有很長(zhǎng)的歷史[3]?？脊虐l(fā)現(xiàn)，在10萬(wàn)年前的山西陽(yáng)高縣許家窯村就有氟斑牙；在4千年前的夏代，人的骨骼中有類(lèi)似氟骨癥的病變；魏晉時(shí)代嵇康著《養(yǎng)生論》中也寫(xiě)到“齒居晉而黃”。我國(guó)對(duì)地氟病的報(bào)道始于1930年，并從60年代開(kāi)始做了大量的調(diào)查研究和防治工作，特別是在一部分高氟區(qū)，實(shí)施了改水降氟和改灶(爐)降氟的預(yù)防措施，而1991年又成立了全國(guó)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)地方病分會(huì)，開(kāi)展了地方病衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的制定，地氟病便被納入其中。近年來(lái)，我國(guó)在地氟病基礎(chǔ)研究、總攝氟量、氟與其他微量元素研究等方面都已取得進(jìn)展，而在氟對(duì)神經(jīng)和學(xué)習(xí)能力影響機(jī)理方面的研究也不斷深入，并取得了一定的進(jìn)展。

1 對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)損傷的試驗(yàn)研究

氟可以通過(guò)血腦屏障，如果長(zhǎng)期攝入高氟，它就潴留在腦內(nèi)，進(jìn)而影響腦細(xì)胞正常的生理功能[3]。自開(kāi)展氟致腦損傷研究以來(lái)，有關(guān)氟對(duì)神經(jīng)損傷的報(bào)道很多。關(guān)于高氟怎樣損傷神經(jīng)系統(tǒng)及高氟的靶向是什么，我們從不同的角度進(jìn)行了歸納。

（1）對(duì)酶和神經(jīng)遞質(zhì)的影響。在研究慢性氟中毒鼠神經(jīng)元與細(xì)胞凋亡相關(guān)基因過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，慢性超量攝入氟可使神經(jīng)細(xì)胞凋亡，而白細(xì)胞介素-1β轉(zhuǎn)換酶(ICE)則可能參與了神經(jīng)細(xì)胞凋亡過(guò)程，這也許與激活G蛋白或氧化應(yīng)激有關(guān)。

神經(jīng)遞質(zhì)與相關(guān)受體結(jié)合完成神經(jīng)元間的突觸聯(lián)接，構(gòu)成了腦內(nèi)復(fù)雜的傳遞網(wǎng)絡(luò)，可完成包括學(xué)習(xí)和記憶在內(nèi)的復(fù)雜生理功能。而氨基酸類(lèi)神經(jīng)遞質(zhì)包括興奮性氨基酸和抑制性氨基酸，二者保持平衡，才能維持正常的學(xué)習(xí)記憶能力。興奮性氨基酸主要包括Glu(谷氨酸)和Asp（天冬氨酸），抑制性氨基酸主要包括 Gly（甘氨酸）和 GABA（γ-氨基丁酸），其中 GABA是最主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，給孕鼠飲用高氟水會(huì)導(dǎo)致仔鼠的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)Glu和Asp含量降低，抑制性神經(jīng)遞質(zhì)GABA升高，從而引起神經(jīng)元突觸穩(wěn)定性和可塑性失衡，導(dǎo)致LTP(長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng))的產(chǎn)生受到影響。

（2）造成海馬區(qū)的病理?yè)p傷。動(dòng)物試驗(yàn)表明，長(zhǎng)期過(guò)量攝入氟會(huì)損傷中樞神經(jīng)系統(tǒng)。學(xué)習(xí)記憶是腦的高級(jí)功能，海馬的結(jié)構(gòu)、功能與學(xué)習(xí)記憶密切相關(guān)，其在學(xué)習(xí)記憶等高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)中起重要作用。氟的神經(jīng)毒理研究表明，海馬是氟中毒作用的靶位點(diǎn)之一，長(zhǎng)期過(guò)量攝入氟會(huì)導(dǎo)致海馬結(jié)構(gòu)損傷，表現(xiàn)為學(xué)習(xí)記憶能力下降。因此，進(jìn)一步探討慢性氟中毒致腦損傷的作用機(jī)理對(duì)預(yù)防和治療地氟病具有重要意義。

（3）過(guò)氧化作用。高濃度的氟會(huì)導(dǎo)致SH-SY5Y細(xì)胞的脂質(zhì)過(guò)氧化作用和蛋白氧化作用增強(qiáng)，a7nAChR蛋白的表達(dá)受到抑制，研究表明，維生素E和谷胱甘肽等抗氧化劑能減弱氟的這種毒性作用。

（4）自由基損傷。上世紀(jì)80年代，我國(guó)學(xué)者王志成等首先提出了氟中毒與自由基相關(guān)的學(xué)說(shuō)。該學(xué)說(shuō)認(rèn)為，正常情況下體內(nèi)的氧化與抗氧化系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，過(guò)量的氟進(jìn)入體內(nèi)后，干擾了這種平衡，使超氧化物歧化酶((SOD)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)等抗氧化酶的生物活性降低，使自由基在體內(nèi)大量蓄積和脂質(zhì)過(guò)氧化作用增強(qiáng)，其終產(chǎn)物丙二醛(MDA)則能交聯(lián)蛋白質(zhì)和磷質(zhì)的氨基，從而使膜性結(jié)構(gòu)的脆性增加。

近年來(lái)，研究者根據(jù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)不飽和脂肪酸含量高、腦需氧量大、氧自由基產(chǎn)生多等特點(diǎn)，開(kāi)展了以自由基損傷學(xué)說(shuō)為理論依據(jù)的氟的中樞神經(jīng)毒理研究。如氟中毒能使腦組織潛在性的氧化水平增高[12]、MDA含量上升、SOD活性顯著下降[12]，這些結(jié)果提示，自由基損傷學(xué)說(shuō)可能是氟中毒致學(xué)習(xí)記憶力損傷的機(jī)制之一。

2 對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力損傷的試驗(yàn)研究

（1）開(kāi)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)(Open-field test)。 測(cè)試試驗(yàn)動(dòng)物(大鼠/小鼠)的自發(fā)活動(dòng)、探究行為及焦慮樣行為等，尤其適用于評(píng)估抗抑郁藥物的藥效，以及動(dòng)物對(duì)新異環(huán)境的行為反應(yīng)。應(yīng)用開(kāi)場(chǎng)反應(yīng)箱研究氟中毒小鼠的行為發(fā)現(xiàn)，高氟組小鼠的3min跑格數(shù)明顯減少，其他指標(biāo)也有一致性反應(yīng)，且隨著氟濃度的加大，作用更明顯。結(jié)果提示，氟中毒對(duì)小鼠神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性具有一定程度的影響。

（2）Y-迷宮分辨學(xué)習(xí)系統(tǒng)。Y-迷宮分辨學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以檢測(cè)小鼠學(xué)習(xí)記憶能力，經(jīng)對(duì)不同濃度高氟組與對(duì)照組小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，小鼠達(dá)到學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)所需訓(xùn)練次數(shù)與氟濃度呈正相關(guān)。

（3）主動(dòng)回避學(xué)習(xí)記憶能力測(cè)試。主動(dòng)回避學(xué)習(xí)記憶能力的測(cè)試結(jié)果表明，飲水型慢性氟中毒大鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力顯著落后于對(duì)照組，飲水型慢性氟中毒的研究結(jié)果也表明，氟中毒對(duì)大鼠及子代的學(xué)習(xí)記憶力有顯著的損傷作用。上述結(jié)果提示，長(zhǎng)期過(guò)量高氟攝入能損傷動(dòng)物的學(xué)習(xí)記憶等高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)。

3 小結(jié)及討論

（1）小結(jié)。綜上所述，首先研究者從高氟作用于神經(jīng)遞質(zhì)或受體，造成腦內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞凋亡或功能減退；作用于大腦海馬區(qū)，造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷；抑制體內(nèi)某些酶的活性，干擾腦細(xì)胞的正常生理功能；促使自由基在體內(nèi)大量蓄積，破壞機(jī)體氧化與抗氧化系統(tǒng)平衡等幾個(gè)方面入手，研究長(zhǎng)期飲用高氟水對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)造成影響的機(jī)理與機(jī)制。其次研究者通過(guò)開(kāi)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、Y-迷宮分辨學(xué)習(xí)系統(tǒng)、主動(dòng)回避學(xué)習(xí)記憶能力測(cè)試等多個(gè)行為學(xué)指標(biāo)和統(tǒng)計(jì)學(xué)證據(jù)，對(duì)長(zhǎng)期飲用高氟水對(duì)學(xué)習(xí)記憶能力的影響進(jìn)行研究。

（2）討論。造成神經(jīng)損傷的因素是否同樣也會(huì)影響學(xué)習(xí)記憶能力，這兩方面是否存在著同樣的結(jié)果和同樣的機(jī)理，目前這方面的研究報(bào)道的鮮少，可以從這里入手做進(jìn)一步的研究。

[1]孫成峰.微波輻射致大鼠海馬組織差異表達(dá)的microRNA與學(xué)習(xí)記憶關(guān)系的研究[D].安徽醫(yī)科大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013.

[2]謝春，楊小雪，吳宇，張華，韋艷.氟鋁聯(lián)合暴露對(duì)仔鼠學(xué)習(xí)記憶及氨基酸類(lèi)神經(jīng)遞質(zhì)的影響[J].環(huán)境衛(wèi)生學(xué)雜志，2015，8(5):326-327.

[3]Chioca L R,Raupp I M,Da Cunha C,et al.Subchronic fluoride intake induces impairment in habituation and active avoidance tasks in rats[J].European Journal of Pharmacology,2008,579,(1-3):196-201.