青春期低剂量氰戊菊酯暴露对小鼠行为的影响

代 波，赵莹莹，王 博，王 华，张 程，徐德祥，孟秀红

◇预防医学研究◇

青春期低剂量氰戊菊酯暴露对小鼠行为的影响

代 波1，赵莹莹1，王 博1，王 华2，张 程2，徐德祥2，孟秀红1

目的 探究青春期低剂量氰戊菊酯暴露对小鼠行为的影响。方法 对出生后第28天的48只ICR小鼠雌雄各半分别进行不同浓度氰戊菊酯（0、0.02、0.20、2.00 mg／kg）灌胃染毒。出生后第28～56天。在出生后第9周，雌雄小鼠分别进行相关行为学实验。通过黑白巷实验、旷场实验检测小鼠的探索行为和焦虑相关行为，采用Morris水迷宫实验检测小鼠的空间学习和记忆相关行为。结果 各组小鼠在旷场实验中的行为差异无统计学意义。在黑白巷实验中，与0 mg／kg组雄性小鼠比较，0.02 mg／kg组和2.00 mg／kg组雄性小鼠跨过中线的潜伏期明显延长（P＝0.006，P＝0.039）。在Morris水迷宫的定位航行实验中，与0 mg／kg组雌鼠比较，0.02 mg／kg组和2.00 mg／kg组的雌鼠登陆平台的潜伏期明显延长（P＝0.011，P＝0.014）；与0 mg／kg组雌鼠比较，0.20 mg／kg组的雌鼠搜寻平台的距离明显增加（P＝0.003）；而雄性小鼠各组指标之间差异无统计学意义。在Morris水迷宫的空间探索实验中，与0 mg／kg组比较，0.20 mg／kg组雌鼠的目标象限时间比降低（P＝0.046）；而雄鼠各组指标之间的差异无统计学意义。结论 青春期低剂量的氰戊菊酯暴露能够影响小鼠的多种行为，可能影响小鼠青春期的神经行为发育。

青春期；低剂量；氰戊菊酯；行为；学习记忆

氰戊菊酯是一种II型拟除虫菊酯类农药，广泛应用于蔬菜、果树、棉花等农作物的害虫防治。儿童主要通过饮食、粉尘、住宅的地面等途径接触到低水平的拟除虫菊酯类农药，研究对象中大多数儿童至少接触了1种拟除虫菊酯类农药［1］。拟除虫菊酯为脂溶性，可以通过胎盘屏障进入胎儿体内，也可以在哺乳期通过乳汁被幼儿摄入，对子代造成影响。母亲怀孕期间拟除虫菊酯类农药的暴露导致婴儿的神经智力发育水平降低［2］。尿中拟除虫菊酯类农药的代谢产物浓度较高的儿童SDQ量表中总困难的得分越高［3］。拟除虫菊酯类农药及其代谢产物能够产生抗雌激素和抗雄激素作用，而且对甲状腺激素受体产生拮抗作用［4］。青春期氰戊菊酯的暴露导致雄性小鼠大脑皮层中睾酮和雌二醇水平下降，而雌性小鼠中睾酮和雌二醇的水平略微上升［5］。Moniz et al［6］发现围生期氰戊菊酯暴露使子代大鼠性成熟推迟、性行为减少、发情周期异常，这些结果表明氰戊菊酯具有抗雌激素的作用。该研究通过建立青春期低剂量氰戊菊酯暴露的小鼠动物模型，观察氰戊菊酯对小鼠在旷场实验、黑白巷实验、Morris水迷宫实验中焦虑、学习记忆等行为的影响，探讨氰戊菊酯对神经行为发育的影响。

1 材料与方法

1.1 实验动物出生后第21天清洁级ICR小鼠共48只，8～11 g，雌雄各半，购于安徽省实验动物中心。雌鼠和雄鼠分笼饲养，饲养环境为昼夜12 h交替，温度控制在20～25℃，湿度控制在50%～60%。小鼠适应环境1周后，在出生后第28天将小鼠按性别分为雌雄2组，再将每个性别小鼠随机分为4个不同浓度的暴露组（0、0.02、0.20、2.00 mg／kg），每组6只。每天同一时间对各组小鼠进行灌胃，灌胃的试剂体积为小鼠体重的1%。出生后第56天进行行为学实验，行为实验的顺序依次为旷场实验、黑白巷实验、Morris水迷宫。

1.2 主要试剂与器材氰戊菊酯及其他生化试剂均购自美国Sigma公司；玉米油为福临门玉米油；Morris水迷宫实验设备采用安徽医科大学药学院ANY-maze动物行为分析系统，购自上海欣软信息科技有限公司；旷场行为实验及黑白巷行为实验的设备均为自制。

1.3 行为实验采用旷场实验、黑白巷实验检测小鼠的探索和焦虑相关行为，Morris水迷宫测试小鼠青春期的空间学习和记忆能力。旷场实验时间：出生后第57天，记录小鼠在旷场中的跑动格数，用于反应小鼠的自发活动能力，站立次数反应小鼠的探究新异环境的能力，第1格潜伏期、周边时间用于反应焦虑行为。黑白巷实验时间：出生后第58天，记录潜伏期、跨越次数和黑巷内时间，反应小鼠的焦虑行为。Morris水迷宫实验时间：出生后第60天，记录登台潜伏期、游泳距离、目标象限时间比、平台区穿越次数。Morris实验分为两个部分：前6 d的定位航行实验反应小鼠的学习能力，第7天的空间探索实验反应小鼠的记忆能力。

1.4 统计学处理使用SPSS 10.0对数据进行分析，测定值用±s表示。Morris水迷宫的定位航行实验数据的统计采用重复测量的方差分析，其他行为数据采用单因素的方差分析。处理组之间的两两比较采用事后检验中的最小显著差法。

2 结果

2.1 体重本研究中小鼠出生后第28～56天每日经口给予不同浓度氰戊菊酯（0、0.02、0.20、2.00 mg／kg）暴露，各组小鼠体重在各观察时间点差异无统计学意义。

2.2 旷场实验青春期低剂量氰戊菊酯的暴露对雄性和雌性小鼠在旷场实验中站立次数、潜伏期、周边区域活动时间、跨越的方格数等指标的影响差异无统计学意义。见表1。

表1 青春期氰戊菊酯暴露对小鼠旷场行为的影响（n＝6，±s）

表1 青春期氰戊菊酯暴露对小鼠旷场行为的影响（n＝6，±s）

2.3 黑白巷实验不同组间雄鼠的潜伏期差异有统计学意义（F＝4.764，P＝0.015），其中与0 mg／kg组比较，0.02 mg／kg组雄鼠的潜伏期明显升高（P＝0.006）；不同组间雌鼠的潜伏期差异有统计学意义（F＝3.824，P＝0.031），其中与0 mg／kg组比较，2.00 mg／kg组雌鼠的潜伏期明显升高（P＝0.039）。不同组间雄鼠和雌鼠的白巷时间、跨越中线次数差异无统计学意义。见表2。

2.4 Morris水迷宫实验

2.4.1定位航行试验 持续6 d的定位航行实验中，各组小鼠的登台潜伏期随着实验天数增加逐渐降低。见图1。雌鼠各组游泳距离差异有统计学意义（F＝4.638，P＝0.016）。与0 mg／kg组比较，0.20 mg／kg组游泳距离显著增加，差异有统计学意义（P＝0.003）。雌鼠各组登台潜伏期差异有统计学意义（F＝3.627，P＝0.036）。与0 mg／kg组比较，0.20 mg／kg组和2.00 mg／kg组潜伏期显著延长，差异有统计学意义（P＝0.011，P＝0.014）。不同组雌鼠的目标象限时间比差异无统计学意义。雄鼠各组游泳距离、登台潜伏期、目标象限时间比等指标差异均无统计学意义。见表3。

表2 青春期氰戊菊酯暴露对小鼠黑白巷行为的影响（n＝6，±s）

表2 青春期氰戊菊酯暴露对小鼠黑白巷行为的影响（n＝6，±s）

与同一性别小鼠0 mg／kg组比较：*P＜0.05

表3 青春期氰戊菊酯暴露对小鼠Morris水迷宫实验空间学习能力的影响（n＝6，±s）

表3 青春期氰戊菊酯暴露对小鼠Morris水迷宫实验空间学习能力的影响（n＝6，±s）

与0 mg／kg组雌鼠比较：*P＜0.05

2.4.2 空间探索实验雌鼠各组目标象限区域活动时间占总时间的比值差异有统计学意义（F＝5.023，P＝0.012），与0 mg／kg组比较，0.20 mg／kg组目标象限时间比明显减少，差异有统计学意义（P＝0.046）；而各组雌鼠穿越平台区域的次数差异无统计学意义。雄鼠各组的目标象限时间比、穿越次数等指标差异均无统计学意义。见表4。

表4 青春期暴露氰戊菊酯对小鼠Morris水迷宫空间记忆能力的影响（n＝6，±s）

表4 青春期暴露氰戊菊酯对小鼠Morris水迷宫空间记忆能力的影响（n＝6，±s）

与0 mg／kg组雌鼠比较：*P＜0.05

3 讨论

本实验对青春期小鼠采用低剂量氰戊菊酯经口灌胃染毒，观察低剂量暴露氰戊菊酯对小鼠神经行为发育的影响，0.02 mg／kg相当于国际食品法典委员会规定的氰戊菊酯每日允许摄入量，2.00 mg／kg相当于1／100 LD50，低于此前研究［5，7］设计的剂量组30 mg／kg（1／8 LD50）和7.5 mg／kg（1／32 LD50）。

在Morris水迷宫定位航行实验中，各实验组的仔鼠登台潜伏期随着实验天数的增加逐渐缩短，说明各组小鼠通过训练均能找到平台，而且雌性小鼠0.20 mg／kg组和2.00 mg／kg组的潜伏期与0 mg／kg组比较潜伏期明显延长。各组小鼠的游泳路程也随着实验天数的增加而减少，0.20 mg／kg组雌鼠的游泳路程与0 mg／kg组游泳路程相比有明显增加的趋势，青春期氰戊菊酯暴露对雌性小鼠的空间学习能力有影响。研究［7］表明，青春期氰戊菊酯暴露对雌雄小鼠的影响存在性别差异，雌鼠相比雄鼠在空间学习和记忆方面受到的损伤要更加严重，青春期的暴露还抑制了雄鼠的攻击行为，增加了雌鼠的焦虑行为。Morris水迷宫空间探索实验中，雌鼠各组的目标象限时间比差异有统计学意义，0.20 mg／kg组的雌鼠与0 mg／kg组比较目标象限时间比明显减少，说明0.20 mg／kg组雌鼠在目标象限中的时间相对较少。研究［8］表明，仔鼠的躯体感觉运动功能发育受到了氰戊菊酯暴露的影响，而到了青春期，小鼠的感觉运动功能又得以恢复；小鼠成年后的空间记忆能力也受到了影响。有研究［9］显示，青春期暴露氰戊菊酯的小鼠在Y迷宫实验中表现出学习记忆能力的损伤。

在旷场实验中，青春期氰戊菊酯暴露对于雌雄小鼠在旷场实验的穿越格数、周边时间、潜伏期等指标的影响差异无统计学意义。在黑白巷实验中，雌雄小鼠的白巷时间、跨越次数等指标各组之间差异无统计学意义，而氰戊菊酯暴露组的雌雄小鼠与0.20 mg／kg组比较潜伏期增加了。有研究［10］表明，哺乳期氰戊菊酯暴露导致了子代雌性大鼠在青春期探索和运动协调能力降低、焦虑行为增加，对挖掘、囤积食物、筑巢等生活习性没有影响。

许多内分泌干扰物的暴露都能影响神经行为发育。除了本研究中的氰戊菊酯，BPA、邻苯二甲酸酯、溴氰菊酯等农药均可能影响到小鼠的焦虑抑郁等行为及学习记忆能力［11－14］。氰戊菊酯暴露对神经行为的影响可能是通过干扰发育大脑中雌激素及其受体的正常功能和抑制神经元突起等途径实现的［5，15］。

综上所述，青春期低剂量氰戊菊酯暴露对小鼠青春期神经行为发育存在影响。

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Effects of pubertal exposure to low dose fenvalerate on behaviors in mice

Dai Bo，Zhao Yingying，Wang Bo，et al
（Dept of Maternal，Child Adolescent Health，Anhui Medical University，Hefei 230032）

ObjectiveTo explore the effects of low dose of fenvalerate exposure during puberty on behaviors in mice.MethodsTwenty four male and twenty four female ICR mice in postnatal day 28 were randomly divided into four groups respectively：the control group（0 mg／kg）and fenvalerate group，0.02，0.20，2.00 mg／kg.Mice were treated with corn oil as a vehicle control or fenvalerate by gavage daily from postnatal day 28 to 56.At the age of 9 weeks，open field，black and white alley，Morris water maze were used to test anxiety，exploratory behavior，spatial learning and memory in mice.ResultsExposure to fenvalerate did not alter mice behaviors in open field test.In black and white alley test，pubertal exposure to fenvalerate（0.02 mg／kg）significantly increased latency in male mice（P＝0.006）；exposure to fenvalerate（2.00 mg／kg）significantly increased latency in female mice（P＝0.039）.TheResultsof spatial learning test in Morris water maze showed that pubertal exposure to fenvalerate（0.20 mg／kg and 2.00 mg／kg）significantly increased the escape latency of female mice（P＝0.011，P＝0.014）；exposure to fenvalerate（0.20 mg／kg）significantly extended the escape distance in the female（P＝0.003）.Spatial memory testResultsshowed that the time proportion of objective quadrant was significantly decreased in female mice treated with 0.20 mg／kg（P＝0.046）.Exposure to fenvalerate did not alter behaviors of male mice in Morris water maze test.ConclusionPubertal exposure to low dose fenvalerate disrupts multiple behaviors and may affect neurobehavioral development in mice.

puberty；low dose；fenvalerate；behaviors；learning and memory

R 977.12；R 179；R 322.811

1000－1492（2015）02－0177－04

2014－10－23接收

安徽省自然科学基金（编号：KJ2010A173）；国家自然科学基金（编号：81102155）；安徽医科大学博士科研课题资助（编号：XJ201115）

安徽医科大学公共卫生学院1儿少与卫生保健学系、2卫生毒理学系，合肥 230032

代 波，男，硕士研究生；孟秀红，女，教授，硕士生导师，责任作者，E-mail：mengxh＿ahmu＠163.com