围产期氟暴露对仔鼠焦虑行为的影响

曹国弟，张玉良，张孝清，孙子龙

(1.朔州职业技术学院，山西朔州 036002；2.山西农业大学动物科技学院，山西太谷 030801)

围产期氟暴露对仔鼠焦虑行为的影响

曹国弟1，2，张玉良2，张孝清1，孙子龙2

(1.朔州职业技术学院，山西朔州 036002；2.山西农业大学动物科技学院，山西太谷 030801)

氟对机体的神经毒性渐渐引起了人们的重视，为研究氟中毒对小鼠焦虑行为的影响，采用高架O迷宫检测断奶仔鼠的行为学，用Smart V 3.0跟踪系统采集数据，分析仔鼠行为学变化。母鼠在围产期的饮用水中分别添加0、25、50、100 mg/L氟化钠，仔鼠出生21日龄开始检测其行为学变化。结果与对照组相比，加氟组进入开放区的次数、时间、跑动的路程均减少，说明围产期氟暴露会增加后代焦虑症状的发生。

氟中毒；焦虑；小鼠；O迷宫

氟是一种微量元素，适量的摄入对人体有益，但过量的氟对机体有害，可导致氟中毒。氟中毒不仅对骨骼和牙齿等硬组织有损害，还对肝、肾、脑等软组织有损害[1]。氟容易透过各种组织结合细胞中的原生质，对细胞造成损害，破坏细胞的结构和正常的生理状态，神经组织对氟的敏感性很高，过量的氟进入脑组织后可对神经系统产生结构或生理方面的损伤。长期过量的氟摄入引起动物大脑神经细胞的髓鞘异常，小脑浦肯野氏细胞总数减少，树突数目减少，海马回神经细胞、突触结构、亚显微结构和功能等均出现病理变化[2-4]。

流行病学调查显示氟中毒患者有头痛、头晕、记忆力减退、焦虑等神经功能障碍症状[5]，试验表明氟中毒动物表现有震颤、紧张、麻痹等神经症状[6]。近年来氟中毒对脑损伤的研究成为人们的关注点。焦虑以过分担心、恐惧害怕、头晕心慌、出汗等为主要症状的一种精神疾病，严重的影响着人们的正常工作和生活，患者长期患病甚至对身边的家人和朋友造成不利的影响。本研究建立围产期小鼠氟暴露模型，通过高架O迷宫检测仔鼠焦虑情况，分析氟的神经毒性，为氟的进一步研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

高架O迷宫，深圳瑞沃德公司产品；Smart V 3.0 tracking system，西班牙Panlab公司产品；氟化钠(分析纯)，天津市化学试剂三厂产品。

1.2 方法

1.2.1 动物模型的建立 8周龄健康性成熟的ICR雌鼠40只，雄鼠20只，体重在25 g～30 g，SPF级动物，由军事医学科学院实验动物中心提供。小鼠饲料为标准的颗粒饲料，由军事医学科学院实验动物中心提供。小鼠饲养地点为山西农业大学畜牧场，饲养过程中，12 h/12 h光照/黑暗交替，食物和水自由采食。

购回的小鼠进行1周适应性饲养后，每天晚8点进行合笼，雌雄比例为2∶1，次日早晨检查雌鼠阴道，查到阴道栓的当天定为怀孕第0天(gestation day 0,GD0)。怀孕雌鼠随机分为4组，分别为对照组(C组，去离子水)、低氟组(L组，25 mg/L NaF)、中氟组(M组，50 mg/L NaF)、高氟组(H组，100 mg/NaF)。母鼠怀孕第7天通过饮水摄氟，仔鼠出生后第21天(PND 21)终止摄氟。仔鼠出生当天记为出生后第0天(postnatal day，PND 0)，出生当天即分辨雌雄，称取仔鼠体重。仔鼠出生后第21天(PND 21)每窝随机选取9只仔鼠进行行为学检测。小鼠饲养期间，观察小鼠的活动情况和精神状态。

1.2.2 高架O迷宫试验(elevated O maze) 高架O迷宫试验是高架十字迷宫的优化装置，主要用于检测小鼠焦虑抑郁状态，试验装置见图1A，主要是一个高出地面50 cm的圆形平台(外部直径40 cm，运动区域宽6 cm)和支架组成，圆形平台由两个开放区和两个封闭区组成。本装置以小鼠在开放区的运动轨迹、持续时间和进入次数等来评价其焦虑抑郁状态。一般情况下，由于对高悬开放区的恐惧，小鼠主要在封闭区活动，但出于探究性和好奇心又会去封闭区活动。进入开放区次数及停留时间与大鼠的焦虑情绪成负相关，进入开放区次数越少，停留时间越短，说明老鼠的焦虑情绪越严重[7]。

将小鼠放在封闭区内，录像5 min，录像结束，将小鼠放回鼠笼，清理O迷宫中的粪便颗粒和尿洼，用抹布蘸蒸馏水擦一遍O迷宫，干布擦干后，再用蘸有750 mL/L酒精的抹布擦一遍，晾干后开始下一次试验。进入开放臂次数及停留时间与大鼠的焦虑情绪成负相关，进入开放臂次数越少，停留时间越短，说明老鼠的焦虑情绪越严重。

2 结果

2.1 小鼠生长状态观察

母鼠在饲养过程中采食、饮水正常，没有出现死亡等现象，出生后的仔鼠生长正常。

2.2 高架O迷宫试验结果

高架O迷宫试验结果如图1、图2。由图1B、C两幅图可以看出，高氟组仔鼠在开放区活动的轨迹比对照组增多。由图2可知，与对照组相比，随着氟剂量的增加，仔鼠进入开放区的时间呈下降趋势，且在高氟组时差异显著(P<0.05)；加氟组小鼠在开放区运动的距离与对照组比均有所减少，高氟组显著减少(P<0.05)；加氟组进入开放区的次数减少，在低氟组和高氟组差异显著。

A.高架O迷宫俯瞰图；B.对照组仔鼠运动轨迹；C.高氟组仔鼠运动轨迹

A.Bird view of the elevated O maze; B.Movement track of the mice in control group; C.Movement track of the mice in high fluoride group

图1高架O迷宫实物图与小鼠行动轨迹图

Fig.1 Elevated O maze figure and movement tracks in mice

3 讨论

氟中毒是一种全身性疾病，主要症状是以氟斑牙、氟骨症为代表的硬组织损伤，严重的氟骨症患者会残疾、瘫痪等[8]。随着对氟中毒研究的深入，人们发现氟中毒患者常伴有头痛、头晕、记忆力减退、焦虑抑郁等神经症状。1937年美国的shoutt等首次报道氟骨症患者伴有神经症状以后，人们开始重视氟中毒的神经毒性研究[5]。大量的流行病学调查显示焦虑的发生情况在氟中毒病区较严重。大量试验研究证实，过多的氟可通过血脑屏障蓄积在脑组织，引起脑组织形态、功能的变化[9]。氟中毒对行为的影响也得到了证实，调查显示氟中毒病区儿童的智商的发生改变[10-13]，动物试验也肯定了高氟对学习记忆能力的负面作用[14]。氟中毒病区居民的抑郁发生情况高于正常地区居民。对氟中毒病区居民的

心理调查情况显示，氟中毒居民会出现生活满意度降低、社交焦虑、行为改变等症状[14]。

本研究中，与对照组相比，围产期氟暴露仔鼠在开放区跑动的路程和停留时间均下降，且进入开放区的次数减少，说明围产期氟暴露仔鼠焦虑心理比对照组严重。提示围产期氟暴露会增加后代焦虑症状的发生。分析原因可能有以下几个方面：氟中毒会对中枢神经系统的结构和功能造成损害，影响神经的分化和发生；氟中毒对脑中的一些酶的活性会造成影响；氟中毒的主要症状之一是氟骨症，氟骨症会引起身体的一些疼痛，焦虑的发生可能是这些原因综合作用的效果。氟中毒与焦虑关系的机理目前还不很清楚，本次试验只观察了氟中毒小鼠焦虑的发生情况，其发病机理还有待进一步研究。

图2 高架O迷宫试验结果

[1] Liu F,Ma J,Zhang H,et al.Fluoride exposure during development affects both cognition and emotion in mice[J].Physiol Behavior,2014(124):1-7.

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[13] 张培华,程 琳.燃煤型地方性氟中毒对儿童体格发育及智力水平的影响[J].中国地方病防治杂志,2015(6):458-459.

[14] Liu F,Ma J,Zhang H,et al.Fluoride exposure during development affects both cognition and emotion in mice[J].Physiol Behavior,2014,124(2):1-7.

EffectofFluorideExposureDuringPerinatalStageonAnxietyBehaviorsofMousePups

CAO Guo-di1，2，ZHANG Yu-liang2，ZHANG Xiao-qing1，SUN Zi-long2

(1.CollegeofShuozhouVocationalandTechnology,Shuozhou，Shanxi,036002，China; 2.CollegeofAnimalScienceandTechnology,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu,Shanxi,030801,China)

The neurotoxicity of fluorine has gradually aroused people's attention.In order to study the effects of fluorosis on anxious behavior in mice,this experiment analyzed the behavior changes in weaned mouse pups adopting the elevated O maze test and using Smart V 3.0 tracking system to collect data.Female mice of perinatal stage were added with 0,25,50,and 100 mg/L sodium fluoride in their drinking water.The behavioral change test was conducted on postnatal day 21 of the mouse offspring.The results showed that compared to the control group,the numbers and time entering open area and running distance were reduced in the mice of add fluoride group,indicating that perinatal fluorine exposure may increase the anxiety incidence of the offspring.

fluorosis; anxiety; mouse; O maze

2016-10-31

国家自然科学基金项目(31201965)

曹国弟(1980-)，女，山西应县人，讲师，硕士，主要从事畜牧兽医教学工作。*

S859.8

A

1007-5038(2017)11-0091-03