氰戊菊酯染毒对小鼠学习和记忆功能的影响

岳 颖 蔡 蕤 乔 辉 付宗强 李付广(郑州市第七人民医院，郑州 450003)

氰戊菊酯是拟除虫菊酯类的代表农药之一，属于Ⅱ型拟除虫菊酯类农药，广泛用于农林害虫和家畜疾病传播媒介的防治，具有高效、低毒、广谱、击倒力强等特点，在世界范围内广泛使用，然而无论以何种方式施用于农作物，都会直接或间接地在农作物表面和土壤中残留，污染水体和土壤[1]。研究表明，氰戊菊酯具有神经毒性，小鼠出生后早期接触低剂量氰戊菊酯，会影响小鼠成年后的学习记忆能力[2]，但是对其急性中毒后对成年小鼠学习记忆能力的影响鲜有人报道。本研究对小鼠进行氰戊菊酯急性染毒，并对染毒后小鼠进行Y型迷宫试验，以探讨氰戊菊酯对小鼠学习和记忆功能的影响，分析该农药对小鼠神经系统的影响。

1 材料与方法

1.1 实验动物及分组 选择昆明种6～8周小白鼠80只作为实验对象，雌雄各半，分开饲养，体重18～22克，由济宁医学院实验动物中心提供。先将小鼠随机分为学习组和记忆组，每组40只，雌雄各半。将学习组随机分为A、B、C 3个实验组和1个对照组，将记忆组随机分为D、E、F 3个实验组和1个对照组，以上各组每组10只。所有小鼠在同一室内环境下由专门管理人员进行饲养，适应7天后用于试验。

1.2 仪器与方法

1.2.1 试验仪器及试剂 Y型迷宫(MG-3型，江苏张家港生物医学仪器厂);氰戊菊酯，纯度为20%(济宁化学试验厂提供)。

1.2.2 染毒剂量的确定 采用霍恩法测定小鼠经口氰戊菊酯的LD50为135.9 mg/kg，以此为依据，分别取 LD50的 1/5(27.18 mg/kg)，1/10(13.59 mg/kg)、1/20(6.80 mg/kg)量作为高(A/D)、中(B/E)、低(C/F)染毒组的染毒剂量，学习组和记忆组各组染毒剂量相同[3]。

1.2.3 染毒方法与Y型迷宫训练时间 小鼠在实验环境中适应1周后，记忆组小鼠首先进行Y型迷宫训练，然后同学习组小鼠一起按确定的染毒剂量进行灌胃染毒，灌胃量定为每只0.1 ml，对照组用0.1 ml生理盐水灌胃，灌胃时间为每天早9点左右，连续3天，最后全部小鼠进行Y型迷宫实验。

1.2.4 Y型迷宫试验 Y迷宫由等长的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ臂和三者的交界区组成;箱底铺设直径0.2 cm，长14 cm，间距1 cm的电栅;臂的内壁均贴有可导电的薄层铜片，顶端各装一盏15 W的刺激信号灯;Y型迷宫的控制面板有电压控制按钮、延时控制按钮和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、0四个琴键，当分别按下Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ键时，相应臂的信号灯亮，此时该臂不通电为安全区(红灯区)，另外无灯光的两臂及交界区均通电而成为非安全区(电击区)，实验开始时，让小鼠在起步区(小鼠开始所在的臂)适应1分钟，然后按一定规律或随机转换琴键开关以变换安全区与电击区的位置，观察动物学会逃离电击区而进入安全区的反应能力，开始训练时，小鼠受电击逃离起步区后可能跑向非安全区，并在电击作用下最终才跑至安全区，故会出现错误反应，多次训练后，安全区灯亮，小鼠立即逃往安全区，每训练10次让小鼠休息30秒，直到10次中有9次及以上的正确反应时，代表该小鼠学会逃避点击区，训练成功[4，5]。

2 结果

2.1 染毒后小鼠的一般情况 各组小鼠饮食正常;染毒组无明显异常表现;各组小鼠体重在各观察时间点均无显著性差异。

2.2 各染毒组Y型迷宫试验结果 由表1可见，学习组小鼠染毒后进行Y型迷宫试验，与对照组比较，A组(高剂量组)、B组(中剂量组)的训练时间明显延长，具有统计学意义(P＜0.01;P＜0.05);A组的训练次数明显增多具有显著性差异(P＜0.01);正确反应率明显降低(P＜0.01)，其他各组正确反应率与A组比较明显升高(P＜0.05)。

由表2可见，记忆组小鼠染毒前各组Y型迷宫训练时间无差异(P＞0.05)，染毒后再次进行Y型迷宫试验，与对照组相较，D组(高剂量组)的训练时间明显延长(P＜0.01)正确反应率明显降低(P＜0.01);E组的正确反应率明显降低(P＜0.01);F组与D组比较正确反应率明显升高(P＜0.05)。

表1 学习组小鼠Y型迷宫试验结果(±s)Tab.1 Results from Y-type maze test for mice in learning group(±s)

表1 学习组小鼠Y型迷宫试验结果(±s)Tab.1 Results from Y-type maze test for mice in learning group(±s)

Note:Compared with the control group;1)P ＜0.05，2)P ＜0.01;Compared with A group，3)P ＜0.05.

Groups n Poisoning dose(mg/kg) Training time(min) Number of training Correct response rates(%)A 10 27.18 28.60±11.262) 54.00±9.662) 51.12±10.852)±8.96 B 10 13.59 24.10±8.311) 45.00±17.16 65.70±9.603)C 10 6.80 21.30±6.75 44.00±14.30 67.58±8.233)Control 10 0.00 12.40±5.45 36.00±12.65 73.32

表2 记忆组小鼠Y型迷宫试验结果(±s)Tab.2 Results from Y-type maze test for mice in memory group(±s)

表2 记忆组小鼠Y型迷宫试验结果(±s)Tab.2 Results from Y-type maze test for mice in memory group(±s)

Note:Compared with the control group，1)P ＜0.01;Compared with the D group，2)P ＜0.05.

Groups n Poisoning dose(mg/kg) Poisoining(min) Training time after poisoining(min) Correct response rates(%)D 10 27.18 12.50±5.33 14.00±7.501) 69.18±9.901).15 E 10 13.59 11.90±4.86 12.00±7.00 69.84±10.001)F 10 6.80 12.20±5.12 9.70±4.32 78.08±7.272)Control 10 0.00 12.30±6.21 6.90±2.42 84.00±6

3 讨论

拟除虫菊酯类农药是一类含有苯氧烷基的合成杀虫剂，是在对天然除虫菊酯化学结构研究的基础上发展起来的[6]，根据化学结构中是否含有α-氰基将你除虫菊酯类农药分为两型:Ⅰ型不含α-氰基，代表药物为氯菊酯;Ⅱ型含有α-氰基，代表药物是氰戊菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯等，氰戊菊酯作为Ⅱ型你除虫菊酯类农药的代表药物，应用广泛，世界各地频繁检出农作物、土壤及水源中超标的现象[7，8]。大量研究表明氰戊菊酯属于为神经毒物，无论急性还是慢性染毒均可引起神经系统的损伤，胆碱酯酶活性下降[9]，对机体免疫系统也有一定的损害[10]，另外还可引起再生障碍性贫血及心血管系统功能的改变[11]，中枢神经系统对毒物的反应敏感，在其他系统尚未出现功能损害的中毒早期，就可能出现中枢神经系统功能(如学习记忆功能)的紊乱，特别是血脑屏障发育不全的幼年动物，但有关氰戊菊酯对成年动物神经行为学方面的报道很少。因此本实验通过对成年小鼠氰戊菊酯染毒后的学习记忆能力的研究，来探讨氰戊菊酯对成年动物神经行为学方面的影响，可用以指导拟除虫菊酯类农药中毒的早期的识别与防治。

Y-型迷宫试验是动物神经行为学方面研究常用的实验方法，本研究Y-型迷宫试验结果发现，学习组和记忆组的高剂量组与对照组比较其训练时间延长、训练次数增多、正确反应率下降，差异具有显著性，对于中剂量组，学习组学习组小鼠的训练时间明显延长，记忆组小鼠的正确反应率显著下降，而低剂量组小鼠各方面与对照组相比没有明显变化，表明较高剂量氰戊菊酯中毒可损害成年小鼠的中枢神经系统，对于本实验表现为小鼠学习和记忆功能的降低。

氰戊菊酯为拟除虫菊酯类农药，不抑制胆碱脂酶活性，能对大脑皮层神经细胞产生抑制性作用，对脊髓运动神经元产生兴奋性作用[12];有研究显示，氰戊菊酯染毒可造成动物大脑血管内皮活性物质的改变，表现为内皮素、血管紧张素Ⅱ总体上呈显著增高的趋势，而NO呈显著下降的趋势，这种变化可能导致脑组织的缺血、缺氧，而缺血区升高的内皮素等，可通过内皮素受体使大量钙离子内流，造成组织细胞内钙离子超载，最终导致组织细胞的损伤，从而加重脑组织的损伤，这可能是导致小鼠学习和记忆功能降低的原因[1]。至于氰戊菊酯导致小鼠学习和记忆功能降低的具体作用机制还有待进一步研究。

1 万恩广，孔庆胜，林 立.氰戊菊酯对家兔体感诱发电位及脑组织血管内皮物质的影响[J].济宁医学院报，2008;31(3):202-203.

2 张玉媛，王取南，王志刚 et al.出生后接触氰戊菊酯对仔鼠神经行为发育及学习记忆的影响[J].毒理学杂志，2008;4(2):88-91.

3 林 立，张春之，解双燕 et al.丙溴磷及其混配农药对小鼠学习记忆功能的影响[J].中国行为医学科学，2006;15(3):208-210.

4 王跃春，王子栋，孙黎明et al.动物学习记忆能力的Y型迷宫测试法(综述)[J].暨南大学学报，2001;22(5):137-140.

5 王跃春，王子栋.大鼠Y型迷宫测试指标正常值的测定[J].中国行为医学科学，2003;12(3):333-335.

6 Spencer J，OMalley M.Pyrethroid illnesses in California，1996-2002[J].Rev Environ Contam Toxicol，2006;186:57-72.

7 王 瑞，古松浩，张 兵 et al.深圳市蔬菜农药残留分析[J].检验检疫学刊，2009;2(19):51-54.

8 将长征，戎江瑞，张立军 et al.宁波市水产养殖水产品拟除虫菊酯类农药残留调查[J].卫生研究，2007;36(6):692-693.

9 Ohayo-Mitoko G J，Kromhout H，Simwa J M et al.Self reported symptoms and inhibition of acetylcholinesterase activity among Kenyan agricultural workers[J].Occup Environ Med，2000;57(3):195-200.

10 Nakashima K，Yoshimura T，Mori H et al.Effects of pesticides on cytokines production by human peripheral bloodmononuclear cells-fenitrothion and glyphosate[J].Chudoku Kenkyu，2002;15(2):159-165.

11 谈立峰，陈小岳，陈文英et al.职业性接触氰戊菊酯农药对工人心血管及神经系统的影响[J].职业与健康，2005;21(4):488-490.

12 Gray A J，Soderlund D M.Mammalian toxicology of pyrethroids[M].In:Insecticides(Hutson D H，Roberts T R，eds).New York:Wiley，1985:193-248.