六溴环十二烷(Hexabromocyclododecane, HBCD)作为一种添加型阻燃剂,目前已经成为环境中无处不在的污染物,并且在人体血液甚至儿童体内都可以被检测到。现有的一些研究已证实HBCD具有内分泌干扰作用及神经毒性作用,它可以损害大脑中少突神经胶质细胞的发育,损伤大脑的学习和记忆功能,还会引发异常的自发性行为。尤其是处于脑发育期的儿童更是成为了HBCD暴露和毒性作用的主要人群。为了研究HBCD脑发育期暴露对甲状腺激素受体信号传导的影响及神经毒性效应,本论文根据发育期儿童为HBCD暴露的高风险人群的特点,实验选取新生3天的SD大鼠(PND3)；依据环境真实暴露水平设计HBCD的暴露剂量,设置对照组和10、50、100、300μg/kg的HBCD染毒组等5个组别；根据大鼠脑发育的特点,将暴露时间划分为21天、42天、90天等3个不同的脑发育期时间节点；通过对动物神经行为、甲状腺激素水平、甲状腺激素核受体(TR)信号传导过程的相关基因表达、神经递质及相关酶活性等几个方面指标的测试,尝试从动物个体、生化指标及基因水平揭示HBCD甲状腺激素干扰的机制与神经毒性效应的内在关联,实验结果显示：1、利用Morris水迷宫和旷场实验分别对21d和90d两个暴露时间节点下大鼠的神经行为进行了检测。Morris实验结果显示,21d的短期暴露后,对于逃避潜伏期、穿越平台次数两个指标,10μg/kg的低剂量染毒组和300μg/kg的高剂量染毒组能够促进大鼠学习记忆能力,并且影响显著(P<0.05)。而平台所在象限活动以及调换平台后的逃避潜伏期两个指标显示300μg/kg的高剂量染毒组能够促进大鼠记忆和再学习能力,并且呈现显著性(P<0.05)。经过90d的暴露后,实验结果与21d较为一致,不同的是50μg/kg染毒组却表现出损害大鼠记忆和再学习的能力并且呈现显著性(P<0.05)。旷场实验结果显示,21d的短期暴露后,活动总路程的指标显示出50～300μg/kg染毒组大鼠运动活性显著增强(P<0.05)；中央活动路程指标显示出10μg/kg染毒组大鼠有显著性的心理焦虑(P<0.05),但是,这种影响随着大鼠的生长发育逐渐减弱,暴露90d后,已经无统计学意义(P>0.05)。2、利用125I-甲状腺激素与抗血清放射免疫分析法测定血清中甲状腺激素相关指标的变化,包括：TT3、TT4、FT3、FT3、TSH等。实验结果显示,经过21d短期暴露,各染毒组大鼠血清中TT3、TT4、FT3、FT4的浓度均显著升高(P<0.05), TSH浓度降低但无统计学意义(P>0.05)。经过42d暴露,10μg/kg的染毒组大鼠血清中TT3、TT4、FT3、FT4的浓度均升高,并且FT3、FT4的浓度显著升高(P<0.05)；染毒组血清中TSH的浓度下降,10、50、300μg/kg染毒组呈现显著降低(P<0.05)。经过90d暴露,染毒组大鼠出现了血清中TT3、TT4、FT3、FT4的浓度均上升的趋势,其中各染毒组的TT4浓度显著升高(P<0.05),50μg/kg染毒组的FT4浓度显著升高(P<0.05),50和100μg/kg染毒组的TT3、FT3浓度显著升高(P<0.05); 10μg/kg染毒组的TSH浓度显著降低(P<0.05),其他各染毒组中的TSH浓度均显著升高(P<0.05)。3、利用real-time PCR法定量测定大鼠海马TR传导过程相关基因表达水平的变化,包括3种不同构型的TR基因TRα1、TRα2、TRβ1;参与甲状腺激素与TR结合的复合物与甲状腺激素应答元件(TRE)的转录基因BTEB; TR信号调控的下游神经功能基因RC3、NGF;以及神经递质代谢酶相关的功能基因MAO-A、MAO-B、ChAT等。TR基因检测结果显示,各暴露时间染毒组大鼠海马TRα1 mRNA的表达水平都有上升趋势,其中暴露42d,50μg/kg染毒组和暴露90d,300μg/kg染毒组TRα1表达水平显著升高(P<0.05)；暴露21d和90d,各染毒组大鼠海马TRα2 mRNA的表达水平上升,暴露42d,各染毒组表达水平下降,10、50和300ug/kg染毒组呈现显著降低(P<0.05)；暴露21d, 10ug/kg染毒组大鼠海马TRβ1 mRNA表达水平显著升高(P<0.05),暴露42d和90d,各染毒组大鼠海马TRβ1 mRNA表达水平呈现上升趋势,其中暴露42d,100～300ug/kg染毒组和暴露90d,50～300ug/kg染毒组呈现显著升高(P<0.05)。BTEB基因的检测结果显示,暴露21d,各染毒组大鼠海马BTEB mRNA的表达水平均显著降低(P<0.05)；暴露42d染毒组BTEB mRNA的表达有降低趋势,暴露90d染毒组BTEB mRNA的表达有升高的趋势,两个时间暴露均未有统计学意义(P>0.05)。NGF、RC3基因检测结果显示,暴露42d染毒组大鼠海马NGF mRNA表达显著升高(P<0.05),暴露21d和90d的影响没有统计学意义；暴露21d和90d染毒组大鼠海马RC3 mRNA表达有下降趋势,暴露42d有升高趋势,其中21d、10ug/kg染毒组表达显著降低(P<0.05)。MAO-A、MAO-B、ChAT等基因的检测结果显示,暴露21d染毒组MAO-A mRNA表达有下降趋势,暴露90d,染毒组MAO-A mRNA表达有升高趋势,但均无统计学意义(P>0.05)；染毒组MAO-B mRNA表达在暴露21d和90d有升高趋势,暴露42d有降低趋势,并有100ug/kg染毒组表达显著降低(P<0.05)。暴露21d, 100ug/kg染毒组ChAT mRNA表达显著降低(P<0.05)；暴露42d,染毒组ChAT mRNA表达升高,并且50～100μg/kg染毒组的表达显著升高(P<0.05)；暴露90d,10染毒组表达显著升高(P<0.05)。4、利用分光光度法、荧光定量法和ELISA试剂盒法测定大鼠脑中单胺、胆碱类神经递质含量及其相关代谢酶活性,单胺类包括DA、NE、5-HT (?)神经递质及MAO酶；胆碱类包括Ach神经递质及AchE、ChAT等代谢酶。实验结果显示,在单胺能系统中,暴露21d,100～300ug/kg染毒组DA含量显著降低(P<0.05),50～100ug/kg染毒组NE含量显著降低(P<0.05),300ug/kg染毒组5-HT含量显著降低(P<0.05),50～300ug/kg染毒组MAO活性升高；暴露42d,染毒组DA含量升高,其中10和100ug/kg染毒组DA含量显著升高(P<0.05),染毒组NE含量显变化不明显,50～100 ug/k染毒组5-HT含量显著升高(P<0.05), MAO活性变化无统计学意义(P>0.05)；暴露90d,300ug/kg染毒组DA含量显著降低(P<0.05), 100ug/kg染毒组NE含量显著降低(P<0.05),300ug/kg染毒组5-HT含量显著升高(P<0.05), MAO含量变化无统计学意义(P>0.05)。在胆碱能系统中,经HBCD不同暴露时间,染毒组Ach含量水平均有下降趋势,其中21d、100～300μg/kg染毒组Ach的含量显著降低(P<0.05)；暴露21d和42d,染毒组AchE活性有升高趋势,并且300μg/kg染毒组AchE活性显著升高(P<0.05),暴露90d, AchE活性变化无统计学意义(P>0.05)；暴露21d,染毒组ChAT活性变化无统计学意义(P>0.05),暴露42d, 10ug/kg染毒组ChAT活性显著升高(P<0.05),暴露90d,100～300μg/kg染毒组ChAT活性显著降低(P<0.05)。根据以上实验结果可以得出结论：1、动物神经行为实验表明21d和90d的HBCD暴露可以引起大鼠的神经兴奋,对大鼠的学习记忆以及再学习能力有一定促进作用,极低剂量(10μg/kg)和高剂量(300μg/kg)更能促进这种作用的发挥。21 d HBCD的短期暴露还可以引起大鼠的活动性能增加,极低剂量(10μg/kg)的暴露还可能引起大鼠的焦虑和紧张心理,但是这些作用随着大鼠的生长发育逐渐减弱。21d的HBCD暴露对大鼠神经行为影响显著。2、甲状腺激素水平的变化表明HBCD暴露可以促进大鼠血清中甲状腺激素水平。虽然甲状腺激素在不同暴露时间、不同暴露剂量有差异,但是总的趋势较为一致,TT3、TT4、FT3、FT4的含量升高,TSH的含量降低。其中,FT3、FT4的变化更为敏感,表明HBCD更容易通过影响FT3、FT4的水平对机体生理过程的产生影响。实验结果同样显示出暴露21d的甲状腺激素变化较42d、90d更为显著。甲状腺激素水平的上升表明HBCD暴露引起了甲状腺功能亢进,可以解释神经行为结果中HBCD暴露后大鼠神经兴奋、活动性能增加等现象。3、TR信号传导过程相关基因表达水平的变化表明甲状腺激素干扰效应及TR信号传导过程可能是HBCD的神经毒性效应的内在作用机制之一。3种不同构型的TR基因表达主要是受甲状腺激素T3控制的,HBCD暴露能够引起TRα1和mRNA的表达上升,42d的TRα2表达水平下降,说明HBCD可以通过改变TR基因表达干扰甲状腺激素。21d的HBCD暴露可引起BTEB基因表达显著下降,BTEB是参与甲状腺激素与TR结合的复合物与TRE的转录基因,受甲状腺激素的调控,BTEB mRNA表达的变化也是甲状腺激素受到HBCD干扰的结果。TR信号调控的下游神经功能基因NGF在42d表达上升,作为神经修复的重要因子,NGF表达上升可以提示神经已经受到损害。RC3在变更Ca2+/钙调蛋白信号途径、突触可塑性的区域特异性损害和认知功能衰减中起作用,42d RC3 mRNA表达降低,表明HBCD对脑具有神经毒性效应。神经递质代谢酶相关的功能基因MAO-A受HBCD影响变化较小,而MAO-B的变化较为显著,表明HBCD更能够影响MAO-B的表达。而ChAT mRNA的表达在21d暴露中表达下降而42d表达有升高趋势。MAO和ChAT基因都与大脑认知、学习记忆和神经功能有关。HBCD对于甲状腺激素及TR信号传导过程的干扰效应,可以产生神经毒性效应,可能具有脑损害甚至可能导致中枢神经系统发育严重受损,产生学习记忆能力损伤、认知障碍,引发一些与神经相关的疾病等。21和42d的HBCD暴露对于基因表达的影响更加突出。4、神经递质含量与酶活性等生化指标的变化表明HBCD暴露不仅在分子水平改变了神经递质相关酶的表达,并在生化水平上也表现出神经毒性效应。单胺能系统中,暴露21d, HBCD主要通过促进MAO活性抑制DA、NE、5-HT的含量对单胺能体系产生影响；而42d和90d, HBCD对MAO活性的影响较小,直接作用于神经递质。单胺类神经递质是中枢神经内重要的信息传递物质,参与镇痛、躯体运动、精神情绪活动、睡眠、觉醒、应激等多种生理过程,特别是对中枢神经系统的兴奋或抑制起着协调作用。DA、NE、5-HT的含量变化可以解释大鼠神经行为中学习记忆能力提高、活动性能增加、焦虑心理产生等现象。胆碱能系统中,HBCD主要通过降低ChAT活性并且促进AchE活性控制Ach的含量,造成乙酰胆碱系统功能不足。Ach含量降低会引起学习记忆的障碍,同时也是阿尔茨海默病(AD)的重要成因。ChAT催化合成Ach控制胆碱能神经元突触间的信息传递,调节大脑功能,影响机体学习和记忆能力,ChAT活性降低能够直接影响Ach的合成和胆碱能系统的功能。AchE在脑发育的关键时期作为神经营养因子,也是脑内与学习记忆相关的重要酶之一,AchE活性增加会导致脑内学习记忆活动障碍。