高氟饮水对小鼠脑功能的影响
作者：孙增荣 刘风贞 吴丽娜 吕严 于德奎
单位：天津医科大学 公共卫生学院 环境卫生教研室，天津 300070
关键词：高氟；饮水；脑；胆碱酯酶
中国地方病学杂志000409 [摘要] 目的 探讨高氟饮水对小鼠脑功能的影响。方法 对饮加氟离子浓度100、50、10mg/L水6个月的小鼠，通过行为毒理学实验(穿梭箱试验)判断其学习和记忆功能，并对其脑组织胆碱酯酶(ChE)活力进行测定。结果 饮高氟水的小鼠学习和记忆能力显著落后于对照组；高氟组小鼠脑组织ChE活力显著高于对照组。结论 高氟饮水对小鼠脑功能有显著的影响，氟对中枢神经系统具有毒性作用。
[中图分类号]O613.41;Q954.62 [文献标识码] A
[文章编号]1000-4955(2000)04-262-02
, http://www.100md.com
Effects of high fluoride drinking water on the cerebral functions of mice
SUN Zeng-rong, LIU Feng-zhen, WU Li-na, et al
(Department of Environmental Health, Tianjin Medical University， Tianjin 300070, China)
Abstract：Objective To study the effects of high fluoride concentration in drinking water on the cerebral functions of mice.Methods The abilities of learning and memory of high-fluoride exposed and control groups of mice were measured by behavior-toxicological test (Shuttle box Test) and the cholinesterase (ChE) activity in brain tissue homogeate of the mice was determined.Results The abilities of learning and memory of high-fluoride exposed groups were significantly lower than that of the control group,while the brain ChE activities of high-fluoride exposed groups were significantly higher.Conclusions High fluoride concentration in drinking water could decrease the cerebral functions of mice.Fluoride is a neurotoxicant.
, 百拇医药
Key words：Fluoride; Drinking water; Cerebral function; Cholinesterase
近年来，随着对氟中毒骨相损伤研究的深入，对其非骨相毒性作用，特别是对神经系统损伤作用的研究，已引起研究者的重视。为探讨高氟饮水对小鼠脑功能的影响，对饮高氟水6个月的小鼠进行了行为毒理学试验和脑组织胆碱酯酶(ChE)活力测定。其结果可为防治饮水型地方性氟中毒的非骨相损伤提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 动物分组与处理 采用60日龄昆明种小鼠，体重15～18 g。实验前通过探究行为试验进行初筛，对行为能力较差的小鼠予以淘汰，然后按随机区组分成4组，每组12只，雌、雄各半。其中1个组为对照组，饮自来水；另3个组为高氟组，其中高氟Ⅰ组、高氟Ⅱ组、高氟Ⅲ组分别饮加氟浓度100、50、10 mg/L的自来水。实验小鼠自由进食，6个月后进行行为毒理学试验，并取脑组织进行ChE活力测定。
, 百拇医药
1.2 行为毒理学试验方法 通过穿梭箱试验测定小鼠的条件回避学习能力。小鼠在第1次实验开始前放入穿梭箱内自由活动熟悉环境5～10 min，然后在小鼠所在室内给条件刺激(灯光)3 s。如3 s内不跑至对侧室，在3 s末时再以非条件刺激(电刺激)强化，直至将小鼠赶至对侧室内。然后停止条件刺激(CS)和非条件刺激(UCS)。30 s后进行下1次学习。如果小鼠在条件刺激下跑至对侧室内，为条件反射；如在非条件刺激下跑至对侧室内为非条件反射。每只小鼠每天完成30次实验。逐日进行，共5 d(150次)。上述学习模式由CTC型穿梭式条件反射测试仪自动控制，并记录实验结果[1]。
1.3 行为毒理学检测指标 包括①巩固性条件反射顺序号(SCCE)：指连续出现3次条件反射时当时的实验顺序号。以SCCE的建立作为回避性学习学会的指标；②条件反射正确率(CR%)：在150次实验中，不同实验阶段(1～30、31～60、61～90、91～120、121～150次)所出现条件反射的百分率；③实验总时间(TT)：完成150次实验所用时间的总和，单位为秒(s)；④条件反射潜伏期(CL)：小鼠在条件刺激下穿过中门时，记录从条件刺激开始到小鼠通过中门的时间，累计150次实验中条件反射潜伏期的总和，取平均值，单位为秒(s)；⑤条件反射次数(CR)：在150次实验中条件反射次数的总和。
, 百拇医药
1.4 脑组织胆碱脂酶活力测定 乙酰硫代胆碱—二硫双硝基苯甲酸法[2]。
1.5 统计学处理 对测定结果进行F及t检验。
2 结果
2.1 行为毒理学试验结果 高氟各组与对照组的SCCE、TT及CR 3项条件性回避学习指标差异均有非常显著意义(F值分别为14.512、11.519、20.403,P均<0.01)；高氟各组的SCCE均迟于对照组，CR均少于对照组，TT均显著长于对照组(P<0.01,P<0.05)，并且，小鼠摄入的氟剂量愈高，学习能力愈差；高氟各组及对照组的CL差异无显著意义(F=2.045,P>0.05)，见表1。高氟各组在各实验阶段的CR%均显著低于对组(P<0.01,P<0.05)。但各组小鼠在学习的总趋势上表现一致，均在90～150次实验中进入学习的高原阶段(表2)。
, http://www.100md.com 表1 条件性回避学习比较(
±s) 组别
例
SCCE(s)
TT(s)
CR(次)
CL(s)
对照
高氟Ⅰ
高氟Ⅱ
高氟Ⅲ
12
12
, http://www.100md.com
11
10
65±27
130±22**
119±28**
94±27*#
462.7±54.9
558.1±48.4**
545.5±41.4**
539.0±17.4**
, 百拇医药 56±15
22±9**
23±13**
33±8**#
1.85±0.10
2.03±0.26
1.93±0.22
1.99±0.07
注：**表示与对照组比较，P<0.01；*表示与对照组比较
P<0.05；#表示与高氟Ⅰ组比较P<0.05表2 不同实验阶段条件反射正确率比较(±s)% 组别
, http://www.100md.com
例数
1～30次
31～60次
61～90次
91～120次
121～150次
对照
高氟Ⅰ
高氟Ⅱ
高氟Ⅲ
12
12
11
, http://www.100md.com
10
10.6±7.2
1.9±3.3**
2.1±2.7**
3.3±2.2**
29.4±14.8
6.9±5.8**
7.9±7.9**
9.0±3.9**
36.7±13.7
, 百拇医药
15.3±5.6**
14.2±11.4**
20.6±9.3**
47.8±12.9
21.1±9.0**
24.8±13.1**
37.7±10.8##
55.4±17.6
26.7±12.6**
27.9±16.4**
, 百拇医药
39.3±8.4*#
注：**表示与对照组比较，P<0.01；*表示与对照组比较P<0.05；##表示与高氟Ⅰ组比较P<0.01；#表示与高氟Ⅰ组比较P<0.05
2.2 小鼠脑组织ChE测定结果 高氟各组及对照组脑ChE活力差别非常显著(F=12.668,P<0.01)，高氟各组脑ChE活力均显著高于对照组(P<0.01,P<0.05)，见表3。
表3 小鼠脑ChE测定结果(±s) 组别
例数
ChE(U/g)
对照
, 百拇医药
高氟Ⅰ
高氟Ⅱ
高氟Ⅲ
6
6
6
6
220.98±13.30
293.17±19.93**
251.80±19.99*
268.85±27.75**
注：**表示与对照组比较，P<0.01；*表示与对照组比较P<0.05
, http://www.100md.com
3 讨论
积极的回避学习是动物的基本行为现象之一。本研究采用了经典生理学实验手段，通过穿梭箱实验来研究高氟饮水对小鼠条件性回避模式学习能力的影响。研究结果表明，高氟饮水可显著影响小鼠的学习和记忆能力。高氟组在反映小鼠学习能力的主要指标SCCE、CR、CR%及TT均显著落后于对照组，各高氟组动物随着氟摄入量的增加，学习能力落后的程度愈严重。
为进一步探讨高氟对小鼠脑功能影响的机理，同时对小鼠脑ChE活力进行了测定。结果显示，高氟组小鼠脑ChE活力显著增高。有关氟对脑ChE影响的研究较少报道。有文献报道氟对ChE有明显的抑制作用[3]；亦有研究者报道，当氟中毒较轻时，氟对ChE的作用以抑制为主，而氟中毒较重时，因神经组织遭受不同程度的损伤，可使血清ChE活力增高。动物实验证实高氟可致动物全血ChE活力增高[4]。本研究高氟组小鼠脑ChE活力增高，可能是高氟引起小鼠脑组织损伤所致。中枢胆碱能神经在识别和记忆中起重要作用。先天性胆碱乙酰化酶活力较低的小鼠，其记忆保持能力较差，抗胆碱药物可使学习速度减慢[5]。因此，乙酰胆碱(Ach)在促进学习和记忆方面可能起着重要作用。高氟引起脑组织损伤所致的中枢胆碱能神经递质缺陷可能是高氟组动物学习能力减退的原因之一。
, 百拇医药
[基金来源]天津医科大学青年基金资助(1998)
[作者简介]孙增荣(1962-)，女，副教授，硕士
参考文献
[1] 陈祖培，王 栋，姚德焱，等.穿梭式条件反射测试仪简介[J].心理科学通讯，1984，2：60.
[2] 薛夺征.工业毒理学实验方法[M].上海：上海科学技术出版社，1977，195-196.
[3] 戴国钧.地方性氟中毒[M].内蒙古：内蒙古人民出版社，1985，100-101.
[4] 陈雁铭，白雪涛.氟致大鼠全血胆碱酯酶活力升高及锌猛钼拮抗作用机理探讨[J].中国地方病防治杂志，1995，10(1)：1.
[5] 韩济生.神经科学纲要[M].北京：北京医科大学，中国协和医科大学联合出版社，1993，327-330.
[收稿日期]1999-06-07;[修订日期]1999-09-28, 百拇医药
单位：天津医科大学 公共卫生学院 环境卫生教研室，天津 300070
关键词：高氟；饮水；脑；胆碱酯酶
中国地方病学杂志000409 [摘要] 目的 探讨高氟饮水对小鼠脑功能的影响。方法 对饮加氟离子浓度100、50、10mg/L水6个月的小鼠，通过行为毒理学实验(穿梭箱试验)判断其学习和记忆功能，并对其脑组织胆碱酯酶(ChE)活力进行测定。结果 饮高氟水的小鼠学习和记忆能力显著落后于对照组；高氟组小鼠脑组织ChE活力显著高于对照组。结论 高氟饮水对小鼠脑功能有显著的影响，氟对中枢神经系统具有毒性作用。
[中图分类号]O613.41;Q954.62 [文献标识码] A
[文章编号]1000-4955(2000)04-262-02
, http://www.100md.com
Effects of high fluoride drinking water on the cerebral functions of mice
SUN Zeng-rong, LIU Feng-zhen, WU Li-na, et al
(Department of Environmental Health, Tianjin Medical University， Tianjin 300070, China)
Abstract：Objective To study the effects of high fluoride concentration in drinking water on the cerebral functions of mice.Methods The abilities of learning and memory of high-fluoride exposed and control groups of mice were measured by behavior-toxicological test (Shuttle box Test) and the cholinesterase (ChE) activity in brain tissue homogeate of the mice was determined.Results The abilities of learning and memory of high-fluoride exposed groups were significantly lower than that of the control group,while the brain ChE activities of high-fluoride exposed groups were significantly higher.Conclusions High fluoride concentration in drinking water could decrease the cerebral functions of mice.Fluoride is a neurotoxicant.
, 百拇医药
Key words：Fluoride; Drinking water; Cerebral function; Cholinesterase
近年来，随着对氟中毒骨相损伤研究的深入，对其非骨相毒性作用，特别是对神经系统损伤作用的研究，已引起研究者的重视。为探讨高氟饮水对小鼠脑功能的影响，对饮高氟水6个月的小鼠进行了行为毒理学试验和脑组织胆碱酯酶(ChE)活力测定。其结果可为防治饮水型地方性氟中毒的非骨相损伤提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 动物分组与处理 采用60日龄昆明种小鼠，体重15～18 g。实验前通过探究行为试验进行初筛，对行为能力较差的小鼠予以淘汰，然后按随机区组分成4组，每组12只，雌、雄各半。其中1个组为对照组，饮自来水；另3个组为高氟组，其中高氟Ⅰ组、高氟Ⅱ组、高氟Ⅲ组分别饮加氟浓度100、50、10 mg/L的自来水。实验小鼠自由进食，6个月后进行行为毒理学试验，并取脑组织进行ChE活力测定。
, 百拇医药
1.2 行为毒理学试验方法 通过穿梭箱试验测定小鼠的条件回避学习能力。小鼠在第1次实验开始前放入穿梭箱内自由活动熟悉环境5～10 min，然后在小鼠所在室内给条件刺激(灯光)3 s。如3 s内不跑至对侧室，在3 s末时再以非条件刺激(电刺激)强化，直至将小鼠赶至对侧室内。然后停止条件刺激(CS)和非条件刺激(UCS)。30 s后进行下1次学习。如果小鼠在条件刺激下跑至对侧室内，为条件反射；如在非条件刺激下跑至对侧室内为非条件反射。每只小鼠每天完成30次实验。逐日进行，共5 d(150次)。上述学习模式由CTC型穿梭式条件反射测试仪自动控制，并记录实验结果[1]。
1.3 行为毒理学检测指标 包括①巩固性条件反射顺序号(SCCE)：指连续出现3次条件反射时当时的实验顺序号。以SCCE的建立作为回避性学习学会的指标；②条件反射正确率(CR%)：在150次实验中，不同实验阶段(1～30、31～60、61～90、91～120、121～150次)所出现条件反射的百分率；③实验总时间(TT)：完成150次实验所用时间的总和，单位为秒(s)；④条件反射潜伏期(CL)：小鼠在条件刺激下穿过中门时，记录从条件刺激开始到小鼠通过中门的时间，累计150次实验中条件反射潜伏期的总和，取平均值，单位为秒(s)；⑤条件反射次数(CR)：在150次实验中条件反射次数的总和。
, 百拇医药
1.4 脑组织胆碱脂酶活力测定 乙酰硫代胆碱—二硫双硝基苯甲酸法[2]。
1.5 统计学处理 对测定结果进行F及t检验。
2 结果
2.1 行为毒理学试验结果 高氟各组与对照组的SCCE、TT及CR 3项条件性回避学习指标差异均有非常显著意义(F值分别为14.512、11.519、20.403,P均<0.01)；高氟各组的SCCE均迟于对照组，CR均少于对照组，TT均显著长于对照组(P<0.01,P<0.05)，并且，小鼠摄入的氟剂量愈高，学习能力愈差；高氟各组及对照组的CL差异无显著意义(F=2.045,P>0.05)，见表1。高氟各组在各实验阶段的CR%均显著低于对组(P<0.01,P<0.05)。但各组小鼠在学习的总趋势上表现一致，均在90～150次实验中进入学习的高原阶段(表2)。
, http://www.100md.com 表1 条件性回避学习比较(
±s) 组别例
SCCE(s)
TT(s)
CR(次)
CL(s)
对照
高氟Ⅰ
高氟Ⅱ
高氟Ⅲ
12
12
, http://www.100md.com
11
10
65±27
130±22**
119±28**
94±27*#
462.7±54.9
558.1±48.4**
545.5±41.4**
539.0±17.4**
, 百拇医药 56±15
22±9**
23±13**
33±8**#
1.85±0.10
2.03±0.26
1.93±0.22
1.99±0.07
注：**表示与对照组比较，P<0.01；*表示与对照组比较
P<0.05；#表示与高氟Ⅰ组比较P<0.05表2 不同实验阶段条件反射正确率比较(
±s)% 组别, http://www.100md.com
例数
1～30次
31～60次
61～90次
91～120次
121～150次
对照
高氟Ⅰ
高氟Ⅱ
高氟Ⅲ
12
12
11
, http://www.100md.com
10
10.6±7.2
1.9±3.3**
2.1±2.7**
3.3±2.2**
29.4±14.8
6.9±5.8**
7.9±7.9**
9.0±3.9**
36.7±13.7
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15.3±5.6**
14.2±11.4**
20.6±9.3**
47.8±12.9
21.1±9.0**
24.8±13.1**
37.7±10.8##
55.4±17.6
26.7±12.6**
27.9±16.4**
, 百拇医药
39.3±8.4*#
注：**表示与对照组比较，P<0.01；*表示与对照组比较P<0.05；##表示与高氟Ⅰ组比较P<0.01；#表示与高氟Ⅰ组比较P<0.05
2.2 小鼠脑组织ChE测定结果 高氟各组及对照组脑ChE活力差别非常显著(F=12.668,P<0.01)，高氟各组脑ChE活力均显著高于对照组(P<0.01,P<0.05)，见表3。
表3 小鼠脑ChE测定结果(
±s) 组别例数
ChE(U/g)
对照
, 百拇医药
高氟Ⅰ
高氟Ⅱ
高氟Ⅲ
6
6
6
6
220.98±13.30
293.17±19.93**
251.80±19.99*
268.85±27.75**
注：**表示与对照组比较，P<0.01；*表示与对照组比较P<0.05
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3 讨论
积极的回避学习是动物的基本行为现象之一。本研究采用了经典生理学实验手段，通过穿梭箱实验来研究高氟饮水对小鼠条件性回避模式学习能力的影响。研究结果表明，高氟饮水可显著影响小鼠的学习和记忆能力。高氟组在反映小鼠学习能力的主要指标SCCE、CR、CR%及TT均显著落后于对照组，各高氟组动物随着氟摄入量的增加，学习能力落后的程度愈严重。
为进一步探讨高氟对小鼠脑功能影响的机理，同时对小鼠脑ChE活力进行了测定。结果显示，高氟组小鼠脑ChE活力显著增高。有关氟对脑ChE影响的研究较少报道。有文献报道氟对ChE有明显的抑制作用[3]；亦有研究者报道，当氟中毒较轻时，氟对ChE的作用以抑制为主，而氟中毒较重时，因神经组织遭受不同程度的损伤，可使血清ChE活力增高。动物实验证实高氟可致动物全血ChE活力增高[4]。本研究高氟组小鼠脑ChE活力增高，可能是高氟引起小鼠脑组织损伤所致。中枢胆碱能神经在识别和记忆中起重要作用。先天性胆碱乙酰化酶活力较低的小鼠，其记忆保持能力较差，抗胆碱药物可使学习速度减慢[5]。因此，乙酰胆碱(Ach)在促进学习和记忆方面可能起着重要作用。高氟引起脑组织损伤所致的中枢胆碱能神经递质缺陷可能是高氟组动物学习能力减退的原因之一。
, 百拇医药
[基金来源]天津医科大学青年基金资助(1998)
[作者简介]孙增荣(1962-)，女，副教授，硕士
参考文献
[1] 陈祖培，王 栋，姚德焱，等.穿梭式条件反射测试仪简介[J].心理科学通讯，1984，2：60.
[2] 薛夺征.工业毒理学实验方法[M].上海：上海科学技术出版社，1977，195-196.
[3] 戴国钧.地方性氟中毒[M].内蒙古：内蒙古人民出版社，1985，100-101.
[4] 陈雁铭，白雪涛.氟致大鼠全血胆碱酯酶活力升高及锌猛钼拮抗作用机理探讨[J].中国地方病防治杂志，1995，10(1)：1.
[5] 韩济生.神经科学纲要[M].北京：北京医科大学，中国协和医科大学联合出版社，1993，327-330.
[收稿日期]1999-06-07;[修订日期]1999-09-28, 百拇医药