引 言
双酚 A (bisphenol A,BPA) 不仅被应用于聚碳酸酯、环氧树脂、酚醛树脂的工业生产,还作为稳定剂和抗氧化剂,广泛应用于饮料瓶、婴儿奶瓶、厨房用品、光盘、包装袋等日用塑料制品[1];同时,BPA 还可从垃圾渗析到周围的生态环境,对人类和野生动物的健康造成潜在危害。BPA 兼有类雌激素、抗雌激素和抗雄激素的活性,不仅干扰内分泌系统的正常功能,还影响内源性性激素对脑和行为发育的调节作用[2]。性激素调节脑发育的性别分化并因此影响成年后动物行为的性别差异。除了生殖相关行为,活动性、探究、焦虑、抑郁、学习记忆等一系列非生殖行为也受性激素,特别是雌激素的影响[3]。围生期(妊娠期和哺乳期)是神经行为形成和性别分化的关键时期。最近的研究发现,围生期暴露于低剂量BPA 可影响多种非生殖行为的发育和性别分化,甚至使其成年后的行为发生改变,其中,焦虑行为对BPA 非常敏感[4~11]。BPA 既可在妊娠期间通过胎盘由母体传递给胎儿[12],也可在哺乳期通过乳汁被幼儿摄入[13]。有人发现,出生前一周母体的BPA 暴露,增加 6 周龄仔鼠强迫游泳的静止时间,消除探究和抑郁行为的性别差异[14];妊娠期 BPA 暴露加重青春期小鼠的焦虑行为[15];出生后立即暴露于 BPA 4 天的雄性大鼠,成年后焦虑行为加重[16]。这些结果提示,妊娠期和哺乳期 BPA 暴露均可影响仔鼠的焦虑和抑郁行为发育。然而,不同神经行为发育的关键时期并不一致,因此,不同发育时期的BPA暴露对各种行为发育的影响就可能存在差异,但目前国内外有关这方面的研究很少。本研究通过在围生期不同阶段(妊娠期或哺乳期)将母鼠暴露于 BPA,应用旷场、明暗箱、镜子迷宫、高架十字迷宫、强迫游泳和被动回避等多种模型,观察仔鼠的自发活动、探究、焦虑、抑郁、回避记忆等行为,寻找 BPA 暴露对发育期间动物焦虑和抑郁行为影响的敏感时期。
材料与方法
设备与主要试剂
应用的主要设备及试剂有:旷场(open field)、高架十字迷宫(elevated plus maze)、明暗箱( light/dark preference chamber)、镜子迷宫( mirror maze) 、强迫游泳水箱( forcedswimming box)、跳台被动回避反应箱(step-down box)和 SLY-SRC 刺激反射控制器 (均来自北京硕林苑科技有限公司);小动物行为分析系统(TSE System GmbH,德国);双酚 A(上海生工生物工程技术服务有限公司);金龙鱼花生油。
实验动物、模型制备与分组
清洁级 ICR 小鼠,雌性 60 只 (25~30 g),雄性 30 只 (30~35 g),购于浙江省实验动物中心。小鼠雌雄分笼饲养,饲养环境为昼夜 12 小时交替,室温 18~22℃,湿度 50%~60%,食物和水自由摄取。小鼠适应环境 1 周后,每日 20:00 按 2∶1 的雌雄比合笼交配,次日清晨检查雌鼠阴道,查到阴栓则定为妊娠第 1 天。将60 只雌鼠随机分为两大组,分别用于妊娠期和哺乳期 BPA 暴露,每组 30 只。每大组再随机分为3小组,即对照组(溶媒花生油)、低剂量 BPA (0.4 mg/kg•d) 暴露组、高剂量BPA (4 mg/kg•d)暴露组,每组 10 只。妊娠期 BPA 暴露的母鼠从妊娠第 8 天开始灌胃染毒,至仔鼠出生那天止;哺乳期BPA 暴露的母鼠从仔鼠出生第 1 天开始灌胃染毒,至生后第14天止。每天上午 8 点灌胃,仔鼠由母鼠哺乳喂养。仔鼠出生第 21 天断乳后,雌雄分开饲养。从上述每小组的母鼠后代中随机挑选 10 只雌性和 10 只雄性仔鼠 (每窝雌雄各1 只),在生后第 22 天进行行为测试。
行为测试
旷场行为
旷场行为观测方场(40 cm × 40 cm × 30 cm)底面划分为 10 cm × 10 cm 的 16 个格子。分别记录小鼠 1 min 和 5 min 内由底面中心开始跑动所穿越的格数,以及 5 min 内悬空和扶壁站立及理毛的次数,观察小鼠在新异环境中的自发活动和探究行为[17,18]。动物在旷场中的跑动可反映动物的自发活动状态;扶壁和悬空站立反映动物在新异环境中的探究能力;理毛则为动物在有冲突的处境下表现出的一种转移行为, 与运动和探究行为相对抗,可视为焦虑的一种表现[4]。
高架十字迷宫
旷场行为检测后的第二天进行高架十字迷宫测试。高架十字迷宫由两个相对的开放臂( 30 cm × 5 cm) 、两个相对的封闭臂( 30 cm × 5 cm × 15 cm)和一个连接四臂的中央平台(5 cm × 5 cm)组成,距离地面 50 cm。高架十字迷宫利用动物对新异环境的探究特性和对高悬开放臂的恐惧心理,形成动物的矛盾冲突状态,反映动物的焦虑情绪。进入开放臂的次数和停留时间可用于评价动物的焦虑状态,而进入开放臂和封闭臂次数的总和可用于评价动物的探究和运动活性[19]。测试时,将每只小鼠放入高架十字迷宫的中央平台处,分别记录5 min内小鼠进入开放臂和封闭臂的次数和停留时间,计算进入开放臂和封闭臂次数的总和[7]。以小鼠四只脚均进入到臂内为准,中途一只脚从该臂中退出即视为活动完成。
明暗箱
高架十字迷宫任务检测后的第二天进行明暗箱测试。明暗箱为一个矩形不透光材质箱,中间由一隔板分成左右两个等体积的箱体(24.5 cm × 23.5 cm × 35 cm),隔板底部中央设置正方形通道(4 cm × 4 cm)以连通两个箱体,其中一侧的箱体四壁为黑色,顶部添加黑色盖子以阻隔光线,另一侧为敞开的白色箱,形成明、暗两个箱体。小鼠可以经通道在两个箱体之间穿行。行为测试开始时,将小鼠面向通道放置于明箱中央,记录 5 min 内小鼠在明箱的停留时间及在两箱体之间的穿梭次数[17,20]。明箱停留时间反映小鼠的焦虑程度,明暗箱穿梭次数反映小鼠的活动性。
镜子迷宫
明暗箱行为检测后的第二天进行镜子迷宫测试。镜子迷宫箱体分为四面装有镜子的镜箱(30 cm × 30 cm × 30 cm)和不安装镜子的无镜箱(30 cm × 5 cm × 30 cm)两部分,镜箱与无镜箱之间有一 5 cm 宽的通道供小鼠穿行。行为测试时,将小鼠放置于镜箱中央,记录5 min内小鼠在镜箱的停留时间及在镜箱与无镜箱之间的穿梭次数[21,22]。镜子迷宫任务可检测小鼠在发现镜中自我影像后的急性行为变化[23],在镜箱的停留时间反映小鼠的焦虑程度,镜箱与无镜箱间的穿梭次数反映小鼠的活动性。
强迫游泳
镜子迷宫任务检测后的第二天进行强迫游泳测试。游泳池为直径 30 cm、高 50 cm 的圆柱形水箱,水深 35 cm,水温控制在 25℃。测试时,将一只小鼠放入泳池中央,记录 3 min内小鼠浮在水面上不用四肢划水也不用尾维持身体平衡的时间,即在水中静止不动的时间,用以评价小鼠的抑郁行为[14,18]。
被动回避
强迫游泳任务检测后的第二天进行被动回避测试。被动回避反应箱为 15 cm × 15 cm ×30 cm 的塑料箱,底部有可通电的铜栅,箱体一角放置一个直径 5 cm、高 5 cm 的平台作为躲避电击的安全区域。第一天,将小鼠放入箱中熟悉环境 3 min。第二天正式检测时,将小鼠放在平台上,记录其从平台上跳下的潜伏时间作为初始潜伏期,小鼠一般会在放上平台后的5 s 内跳下平台。当其跳下时,通电 (36 V 交流电) 电击其足底 5 s,取出小鼠;24 h后,再次将小鼠放置平台上,记录其从平台上跳下的潜伏时间,作为电击后步下潜伏期,评价小鼠对电击的恐惧性记忆,即被动回避记忆能力[24]。以上各项行为测试中,每只小鼠测试后,清除粪便并用酒精棉球擦拭检测箱,再进行另一只小鼠的测试。
生殖器官重与体重比
行为检测结束后,称体重,然后拉断颈椎处死小鼠,取雄性仔鼠的双侧睾丸和雌性仔鼠的子宫称重,以每只小鼠的生殖器官重量除以体重,得到生殖器官重 / 体重比 (mg/g)。统计学处理所得数据用 mean±SEM 表示,生殖器官重 / 体重比采用单因素 (药物处理) 方差分析( one-way ANOVA),所有的行为学数据则采用双因素方差分析( two-way ANOVA) 〔性别(雄性,雌性)和药物处理 (对照组,两个 BPA 剂量组)〕,然后进行多重比较 (post-hoc test,LSD)。P<0.05 视为具有统计学差异显著性。
结 果
生殖器官重与体重比
妊娠期BPA暴露显著影响雌性仔鼠的生殖器官重 / 体重比 〔F(2,27)=4.569,P=0.020〕,但对雄性仔鼠没有影响〔F(2,27)=1.775,P=0.190〕;而哺乳期BPA 暴露对雌、雄仔鼠的生殖器官重 / 体重比均不产生作用。与同性别对照组相比,妊娠期两种剂量 BPA 的暴露均导致雌性仔鼠生殖器官重 / 体重比的明显增加 (P<0.05,P<0.01)(图 1),表明妊娠期 BPA 暴露可促进雌性仔鼠生殖器官的发育。
旷场行为
妊娠期BPA 暴露与性别交互作用显著影响仔鼠的理毛频率 〔F(2,18)=4.690,P=0.013〕和站立频率〔F(2,18)=3.575,P=0.035〕。剂量因素单独作用显著影响仔鼠的理毛频率〔F(2,18)=3.242,P=0.047〕,与同性别对照组相比,高剂量和低剂量 BPA 暴露的雌性仔鼠理毛频率显著减少(P<0.01或P<0.05);性别因素单独作用对站立频率有一定影响,但没有达到统计学显著性差异〔F(1,18)=3.418,P=0.070〕。与同性别对照组相比,低剂量 BPA 暴露显著增加雄性仔鼠的站立频率(P<0.05),导致仔鼠的站立频率出现性别差异 (雄性>雌性,P<0.05)。提示妊娠期 BPA 暴露减弱仔鼠的焦虑状态并增强探究行为 (表 1)。哺乳期 BPA 暴露与性别交互作用、剂量因素或性别因素单独作用,对仔鼠在旷场中的各项行为均没有显著影响。
高架十字迷宫
妊娠期和哺乳期BPA 暴露与性别交互作用、性别因素单独作用及哺乳期 BPA 暴露的剂量因素,均不影响仔鼠进入开放臂的次数和停留时间。然而,妊娠期 BPA 暴露的剂量因素显著影响仔鼠在开放臂的停留时间〔F(2,18)=6.583,P=0.004〕;虽然妊娠期的剂量因素对仔鼠进入开放臂次数的影响没有达到显著水平〔F(2,18)=2.872,P=0.069〕,但与同性别对照组相比,妊娠期较高剂量的 BPA 暴露,增加了雄鼠进入开放臂的次数 (P<0.05),低剂量BPA增加了雄鼠在开放臂的停留时间(P<0.05),两种剂量的 BPA 均显著增加雌鼠进入开放臂的次数(P<0.05或P<0.01)和在开放臂的停留时间(P<0.05) (表 2)。这些结果表明,妊娠期 BPA 暴露可减弱雌、雄仔鼠的焦虑情绪。妊娠期和哺乳期 BPA 暴露与性别交互作用或性别因素单独作用,均不影响仔鼠进入封闭臂的次数和停留时间,以及仔鼠进入开放臂和封闭臂的总次数,但哺乳期 BPA 暴露的剂量因素显著影响仔鼠进入开放臂和封闭臂的总次数 〔F(2,18)=5.448,P=0.007〕,与同性别对照组相比,较高剂量的BPA显著减少雌、雄仔鼠进入开放臂和封闭臂的总次数 (P<0.05)(表2),表明哺乳期BPA 暴露主要减弱雌、雄仔鼠的活动性。
明暗箱
妊娠期和哺乳期 BPA 暴露与性别交互作用,以及性别因素单独作用,不影响仔鼠在明箱的停留时间和明暗箱之间的穿梭次数。妊娠期 BPA 暴露的剂量因素单独作用,对仔鼠在明箱的停留时间没有显著作用,但较高剂量的BPA 可一定程度地增加雄鼠在明箱的停留时间( P=0.063);而哺乳期剂量因素显著影响仔鼠在明箱的停留时间〔F(2,18)=7.570,P=0.001〕,与同性别对照组相比,低剂量 BPA 暴露增加雄鼠在明箱的停留时间 (P<0.01),较高剂量的 BPA 则增加雌鼠在明箱的停留时间 (P<0.01)。这表明,哺乳期 BPA 暴露可减弱雌、雄仔鼠的焦虑情绪,妊娠期 BPA 暴露对雄鼠的焦虑情绪也有一定的缓解作用。此外,妊娠期和哺乳期 BPA 暴露的剂量因素,均显著影响仔鼠在明暗箱间的穿梭次数〔F(2,18)=6.719,P=0.003;F(2,18)=5.716,P=0.005〕。与同性别对照组相比,妊娠期低剂量BPA暴露增加雄鼠的明暗箱穿梭次数(P<0.05),较高剂量的 BPA 增加雌鼠的明暗箱穿梭次数(P<0.01);而哺乳期低剂量 BPA 暴露却减少雄鼠的明暗箱穿梭次数 (P<0.05),较高剂量的 BPA 减少雌鼠的明暗箱穿梭次数 (P<0.01),导致其出现性别差异 (雄性>雌性,P<0.05)(图 2)。这些结果表明,妊娠期 BPA 暴露可提高雌、雄仔鼠的活动性;相反,哺乳期 BPA 暴露则减弱雌、雄仔鼠的活动性。
镜子迷宫
妊娠期和哺乳期BPA 暴露与性别交互作用、性别因素单独作用及哺乳期 BPA 暴露的剂量因素,均不影响仔鼠在镜子区域的停留时间和在镜箱与无镜箱之间的穿梭次数。然而,妊娠期的剂量因素显著影响仔鼠在镜子区域的停留时间〔F(2,18)=6.991,P=0.002〕和在镜箱与无镜箱之间的穿梭次数〔F(2,18)=12.709,P=0.0001〕,与同性别对照组相比,两个剂量的BPA均显著增加雄鼠在镜子区域的停留时间(P<0.05或P<0.01)和在镜箱与无镜箱之间的穿梭次数(P<0.01或P<0.05),低剂量 BPA 还增加雌鼠的穿梭次数 (P<0.05)。哺乳期低剂量BPA暴露也增加雄鼠在镜子区域的停留时间(P<0.05),减少雌鼠的穿梭次数(P<0.05)(图 3)。以上结果提示,妊娠期和哺乳期 BPA 暴露均可减弱雄性仔鼠的焦虑情绪,但对雌性仔鼠没有作用;此外,妊娠期 BPA 暴露提高雌、雄仔鼠的活动性,而哺乳期 BPA 暴露主要减弱雌性仔鼠的活动性。
强迫游泳
仔鼠在强迫游泳时的静止时间没有性别差异,妊娠期和哺乳期 BPA 暴露与性别的交互作用〔F(2,18)=3.699,P=0.034;F(2,18)=3.448,P=0.039〕,以及剂量因素单独作用〔F(2,18)=8.986,P=0.001;F(2,18)=9.033,P=0.0001〕,均显著影响仔鼠在强迫游泳时的静止时间。与同性别对照组相比,妊娠期低剂量BPA 暴露显著增加雌、雄仔鼠的静止时间 (P<0.01 或P<0.05),并诱导出静止时间的性别差异(雌性>雄性,P<0.01)。哺乳期较高剂量 BPA 暴露显著增加雌、雄仔鼠在强迫游泳时的静止时间(P<0.05 或 P<0.01) (图 4)。结果提示,妊娠期和哺乳期 BPA 暴露均可加重雌、雄仔鼠的抑郁情绪。
被动回避
电击前,各组动物均于放上平台后的 5 s 内跳下平台,组间的初始潜伏期没有差异。妊娠期和哺乳期 BPA 暴露与性别的交互作用不影响仔鼠遭电击后 24 h 的步下潜伏期,妊娠期性别因素也不影响其电击后24 h 的步下潜伏期,但剂量因素却对其产生显著影响 〔F(2,18)=5.869,P=0.005〕,与同性别对照组相比,妊娠期两个剂量的 BPA 均显著延长雌鼠遭电击后24 h的步下潜伏期(P<0.01或P<0.05),且较高剂量的 BPA 使仔鼠的步下潜伏期出现性别差异(雌性>雄性,P<0.01)。哺乳期性别因素显著影响电击后 24 h 的步下潜伏期〔F(1,18)=10.399,P=0.002〕,但各处理组的性别之间没有差异显著性(图 5)。结果提示,妊娠期 BPA暴露可提高雌性仔鼠对电击的恐惧性记忆,促进被动回避行为。
讨 论
环境雌激素 BPA 对脑和行为发育的低剂量效应已引起广泛关注[25]。围生期是神经行为形成及其性别分化的关键时期,期间,脑内性激素水平是影响脑和行为性别分化的主要因素。前期研究中,我们发现围生期母体暴露于低水平 BPA (<50 mg/kg),不仅影响脑内雌激素的合成、雌激素受体水平[7]和谷氨酸 NMDA 受体表达[8],还改变幼年仔鼠及其成年后的活动性、探究、焦虑和记忆等多种行为及其性别分化[9]。本研究进一步发现,围生期不同阶段的BPA 暴露,对幼年仔鼠上述行为的影响发生分化,主要表现为:妊娠期 BPA 暴露减弱幼年雌、雄仔鼠的焦虑行为,促进其探究和活动性,加强雌性仔鼠的被动回避记忆;哺乳期BPA暴露可减少幼年雌、雄仔鼠的活动性,对焦虑行为的影响较小,但不影响探究和被动回避行为;而妊娠期和哺乳期BPA 暴露均加剧幼年雌、雄仔鼠的抑郁行为。
焦虑行为对妊娠期和哺乳期 BPA 暴露的敏感性差异
本实验采用多个不同模型检测妊娠期和哺乳期BPA 暴露对仔鼠焦虑行为的影响,虽然各种模型检测的结果不完全一致,但可以发现,妊娠期比哺乳期 BPA 暴露更容易影响幼年仔鼠的焦虑行为。妊娠期 BPA 暴露减少雌鼠在旷场的理毛频率。理毛是动物对冲突处境表现出无所适从的一种转移行为, 可视为焦虑的一种表现[4],理毛频率减少提示动物的焦虑状态减弱。此外,妊娠期 BPA 暴露还延长雄鼠在明暗箱的明箱区和镜子迷宫中镜子区的停留时间,增加雌、雄仔鼠在高架十字迷宫开放臂的停留时间和进入次数。这些结果均表明,妊娠期 BPA 暴露明显减弱雌、雄仔鼠的焦虑状态。而哺乳期 BPA 暴露对仔鼠在各焦虑模型中的检测结果不一致。哺乳期 BPA 暴露使仔鼠在明暗箱的明箱区和镜子迷宫中的镜子区停留时间延长,表明 BPA 减弱仔鼠的焦虑状态,其中雄性更明显;但哺乳期 BPA 暴露不影响仔鼠在旷场中的理毛行为,以及在高架十字迷宫开放臂的停留时间和进入次数,显示仔鼠的焦虑行为不受哺乳期 BPA 暴露的影响。围生期母体 BPA 暴露对仔鼠焦虑行为的影响已有一些报道,但由于研究中各实验室采用的动物种类及品系、暴露的时间点及持续时间、BPA 剂量、行为检测模型和检测时动物年龄的不同等,检测结果很不一致。高架十字迷宫是国际上公认且使用最广泛的一种动物焦虑行为检测模型。Farabollini 等[4]报道,妊娠第14 天至出生后 6 天,母鼠暴露于0.4 mg/kg 的 BPA,增加生后 85 天子代雄性大鼠高架十字迷宫开放臂的进入次数和停留时间,表明雄性仔鼠成年后的焦虑行为减弱了;Tian 等[10]对小鼠的研究也发现,围生期母体BPA 暴露对仔鼠焦虑情绪有减弱作用;而 Ryan 等[6]却报道,妊娠第3 天至出生后 21 天,母鼠暴露于 0.2 mg/kg 的 BPA,减少子代雌鼠成年后开放臂的停留时间,明暗箱模型中的明箱停留时间也减少,表明其焦虑情绪加重。此外,Cox 等[15]观察到,妊娠期(妊娠第 7 天~出生 0 天) 的母体 BPA 暴露 (50 mg/kg),减少青春期雄性子代小鼠开放臂的停留时间,加剧其焦虑状态;而Fujimoto等[14]却报道,妊娠最后一周的母体 BPA (15 μg/kg) 暴露,对雄性子代大鼠成年后(8周)高架十字迷宫检测到的焦虑行为没有影响;Patisaul 等[16]又报道,出生后立即暴露于 50 μg/kg BPA 4 天的雄性大鼠,成年后进入开放臂的次数减少,焦虑状态加重。可见,同样是围生期 BPA 暴露,其暴露的时间点和持续时间、BPA 剂量、动物种类和检测时的年龄,均可影响动物的焦虑行为。在前期研究中,我们发现妊娠第 7 天至出生后 21 天的母体 BPA (0.05~50 mg/kg) 暴露,减弱雌性子代小鼠幼年期(21 d)和成年后(56 d)的焦虑行为,0.5~5 mg/kg 的 BPA 减弱幼年雄性子代小鼠的焦虑行为,而50 mg/kg的 BPA 却加重雄性子代小鼠成年后的焦虑行为[9]。因此,本研究采用同一品系的小鼠,分别在妊娠第 7 天至仔鼠出生为止和仔鼠出生始至生后 14 天,将母鼠暴露于 BPA,并选用在整个围生期 BPA 暴露中对雌、雄仔鼠焦虑行为均产生显著影响的两个剂量(0.4和4 mg/kg),进一步分析焦虑行为对妊娠期和哺乳期BPA 暴露的敏感性差异。高架十字迷宫检测结果表明,妊娠期 BPA 暴露的作用与整个围生期 BPA 暴露相似,减弱幼年雌、雄仔鼠的焦虑状态,但哺乳期 BPA 暴露对幼年仔鼠的焦虑行为没有影响。之后,我们又采用旷场、明暗箱和镜子迷宫模型,证明了妊娠期 BPA 暴露减弱幼年仔鼠的焦虑行为,而哺乳期 BPA 暴露的作用出现分化,进一步说明幼年仔鼠的焦虑行为对妊娠期BPA暴露更为敏感。
妊娠期和哺乳期 BPA 暴露对活动性的影响差异
本实验中,不同模型检测到的仔鼠活动性结果也不完全一致,但可以发现,妊娠期BPA暴露提高了仔鼠的活动性,而哺乳期 BPA 暴露却降低了仔鼠的活动性。虽然妊娠期BPA暴露的仔鼠在旷场的跑动格数,以及在高架十字迷宫中进入开放臂和封闭臂的总次数没有明显变化,但它们在明暗箱和镜子迷宫中的穿梭次数均显著增加,表明活动性增强。而哺乳期BPA 暴露的仔鼠除了在旷场中的跑动格数无变化外,在明暗箱和镜子迷宫中的穿梭次数,以及在高架十字迷宫中进入开放臂和封闭臂的总次数均显著减少,说明哺乳期BPA 暴露降低了仔鼠的活动性。一般来说,动物的高活动性往往与其较低的焦虑程度联系在一起[26],而本研究中活动性的检测结果与焦虑行为的结果相一致:妊娠期 BPA 暴露的仔鼠具有较高的活动性和较低的焦虑程度;而哺乳期 BPA 暴露的仔鼠具有较低的活动性,对其焦虑行为的影响也较小。本研究中,妊娠期 BPA 暴露提高了仔鼠的活动性,哺乳期 BPA 暴露则减弱了仔鼠的活动性。而我们前期的研究中发现,整个围生期的 BPA 暴露均减少幼年仔鼠在旷场的跑动格数,说明活动性减弱[9]。同样,Nakamura 等[27]也发现,围生期 BPA 暴露降低幼鼠在高架十字迷宫的活动性;Holeboard 模型测试结果也表明,围生期 BPA 暴露的仔鼠活动性下降[4]。综合以上结果,说明哺乳期 BPA 暴露对幼鼠活动性的影响更重要。发育期脑内的性激素水平是脑内蓝斑和儿茶酚胺系统发育和性别分化的关键因素,而它们与动物的活动性密切相关[14]。因此,围生期不同发育阶段的 BPA 暴露对活动性影响的差异,是否与其对蓝斑和脑内儿茶酚胺系统的差异作用有关,值得进一步研究。
BPA暴露对探究和被动回避行为影响的性别差异
本研究发现,妊娠期 BPA 暴露增加雄性仔鼠在旷场中的站立频率,对雌性仔鼠没有影响,而哺乳期 BPA 暴露不影响雌、雄仔鼠的这一行为,表明妊娠期 BPA 暴露对仔鼠探究行为的影响存在性别差异,表现为雄性较为敏感,而探究行为对哺乳期BPA暴露不敏感。Fujimoto等[14]也发现类似作用,即妊娠最后一周 BPA 暴露的大鼠,其子代雄鼠的探究活动增强。已有的研究显示,整个围生期的 BPA 暴露也表现出对仔鼠探究行为的性别依赖性作用。我们前期的研究发现,围生期 BPA 暴露促进幼年雄性仔鼠却抑制雌性仔鼠在旷场中扶壁站立的频率[9]。与这一发现相一致,Gioiosa 等[28]也报道围生期 BPA 暴露缩短雄性仔鼠进入新异箱的潜伏期,却减少雌性仔鼠探究新异箱的时间;Adriani 等[5]也发现,整个围生期的BPA 暴露减少雌鼠探究新异环境的时间。Poimenova 等[11]也报道,整个围生期的BPA 暴露减弱雌性大鼠在 Y 迷宫的探究倾向。由此可见,仔鼠的探究行为对妊娠期 BPA 暴露更为敏感,且存在性别差异,表现为对雄性的促进作用和对雌性的抑制作用。此外,我们的前期研究还发现,整个围生期的BPA 暴露,主要损伤雄性仔鼠幼年时期和成年后的被动回避记忆,但雌性仔鼠不受影响[9];而本研究的被动回避测试结果却发现,妊娠期BPA 暴露显著延长雌性仔鼠电击后 24 h 的步下平台潜伏期,对雄性仔鼠没有影响,哺乳期BPA 暴露则不影响雌、雄仔鼠的电击后步下平台潜伏期,表明妊娠期 BPA 暴露对雌性仔鼠的被动回避记忆有促进作用。最近,Goncalves 和他的同事们[29]比较了妊娠期、哺乳期和整个围生期母鼠暴露于低剂量BPA对仔鼠成年后被动回避行为的影响,发现整个围生期BPA暴露无性别差异地损伤仔鼠的被动回避记忆,哺乳期 BPA 暴露则损伤雄性仔鼠的被动回避记忆,而妊娠期 BPA 暴露对雌、雄仔鼠的被动回避记忆均无影响。Fujimoto等[14]的步入(step through)法检测结果也发现,生前 1 周的母体暴露于 15 μg/kg 的 BPA,不影响雌、雄仔鼠成年后的被动回避记忆。而 Kubo 等[30]却发现,围生期 BPA 暴露由于缩短雄性仔鼠而延长雌性仔鼠电击后的步入潜伏期,因而消除了仔鼠成年后被动回避记忆的性别差异。虽然这些结果看起来很不一致,但我们可以发现,多数研究表明,发育期 BPA暴露损伤雄性仔鼠的电击恐惧性记忆,而对雌性仔鼠的影响相对较弱或有一定的促进作用。这些结果同时也证明了不同发育阶段的BPA 暴露对电击恐惧性记忆的作用差异。此外,检测时动物年龄的差别使 BPA 对电击恐惧性回避记忆的影响发生变化,比如,Negishi 等[31,32]发现,围生期 BPA 暴露后,4 周龄雄鼠的主动回避率增加,但 8 周龄雄鼠却下降,13 周龄雄鼠逃避电击的次数减少。
妊娠期和哺乳期 BPA 暴露加重仔鼠的抑郁行为
本研究的强迫游泳检测结果显示,无论是妊娠期还是哺乳期的 BPA 暴露,均非性别依赖性地延长仔鼠在泳池中静止不动的时间,表明围生期不同发育阶段的BPA 暴露均可加重幼年仔鼠的抑郁样行为。围生期 BPA 暴露对子代抑郁行为影响的研究较少,与我们的结果相一致,Fujimoto 等[14]也发现,生前1 周的母体暴露于 BPA,加重仔鼠成年后的抑郁样行为。有人报道,暴露于乙烯雌酚的妊娠妇女,她们的子代发生抑郁和焦虑等心理疾病的概率增加[33],但目前还没有发现 BPA 与人类抑郁行为相关性的报道,而本研究发现的 BPA 对啮齿类抑郁行为的加重作用,提示今后有必要在这方面开展流行病学研究。综上所述,妊娠期和哺乳期暴露于低水平 BPA 均可影响幼年仔鼠的多种非生殖行为,但对各种行为的影响模式不完全相同。妊娠期和哺乳期 BPA 暴露对有些行为 (如焦虑和抑郁)有协同作用,而对有些行为(如活动性)却产生相反作用;围生期给药对有些行为(如焦虑行为)的影响与妊娠期或哺乳期分别单独给药的作用相似,而对有些行为的影响却与妊娠期或哺乳期分别单独给药时的作用相反(如被动回避行为)。此外,幼年仔鼠行为对围生期BPA暴露的敏感性存在性别差异(如探究和被动回避记忆)和暴露阶段差异,提示不同时期 BPA 暴露对各种行为的影响机制可能不同。同时,妊娠期低水平 BPA 暴露促进雌性仔鼠的生殖器官发育,因此推测,出生前BPA暴露对子代幼年时期脑和行为发育的影响更显著。今后,我们将深入进行发育期 BPA 暴露影响行为的机制研究。
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