ラットの空間学習・記憶機能障害には、NMDAR/PSD-95/nNOS-NO-cGMP経路が関与していることが示唆された

Involvement of NMDAR/PSD-95/nNOS-NO-cGMP pathway in embryonic exposure to BPA induced learning and memory dysfunction of rats.

• Haiyang Yu
• Lin Ma
• Di Liu
• Yu Wang
• Xiucong Pei
• Zhiwen Duan
• Mingyue Ma
• Yumin Zhang

抄録

ビスフェノールA（BPA）は学習・記憶障害を引き起こす可能性があるが、その根本的なメカニズムはよくわかっていない。研究者らは、N-メチル-D-アスパラギン酸受容体（NMDAR）/postsynaptic density protein 95（PSD-95）/神経一酸化窒素合成酵素（nNOS）-一酸化窒素（NO）-環状グアノシン一リン酸（cGMP）経路が学習・記憶過程に大きく寄与していることを指摘している。妊娠中のラットを妊娠日(GD)5日からGD19日までの間、0、0.05、0.5、5、50mg/kg/日のBPAを経口投与で曝露した。Morris water maze、透過型電子顕微鏡、ウエスタンブロット、リアルタイムPCR、生化学分析、ELISAを用いて、成長段階に応じたラット仔の行動、シナプス構造、NMDAR、PSD-95、nNOSのタンパク質及び遺伝子発現、並びにnNOS活性、NO(硝酸還元酵素法)、cGMPレベルの変化を分析した。本研究の結果、0.5mg/kg/日のBPAへの暴露は、生後56日目のラットの空間学習能力に障害を与える可能性があることが示された。しかし、5mg/kg/日までのBPA曝露では、空間記憶能力に影響を与える可能性があった。さらに，5 および 50mg/kg/日の用量では，BPA 曝露後シナプス後密度の厚さが減少した．BPA曝露後，NR1，NR2A，PSD-95タンパク質およびmRNAのレベルはある程度低下したが，NR2Bの発現はGD 20で増加したが，PND 21および56では低下した．一方、BPA曝露後には、nNOSの発現が酵素活性とともに促進された。一方、NOおよびcGMPレベルはGD 20では抑制されたが、PND 21および56では促進された。以上の結果から、NMDAR/PSD-95/nNOS-NO-cGMP経路はBPA曝露によって影響を受け、ラットの空間学習や記憶機能障害に関与する可能性があることが明らかになった。

Bisphenol A (BPA), can lead to learning and memory impairment, but the underlying mechanism is poorly understood. Researchers have indicated that the N-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR)/postsynaptic density protein 95 (PSD-95)/neuronal nitric oxide synthase (nNOS)-nitric oxide (NO)-cyclic guanosine monophosphate (cGMP) pathway greatly contributes to learning and memory process. Pregnant rats were exposed to 0, 0.05, 0.5, 5 and 50 mg/kg/day BPA via oral gavage from gestational day (GD) 5 to GD 19. Morris water maze, transmission electron microscope, western blot, real time PCR, biochemical analysis and ELISA were used to analyze the changes in behavior, synaptic ultrastructure, protein and gene expression of NMDAR, PSD-95, nNOS, together with nNOS activity, NO (Nitrate reductase method) and cGMP levels of the rat pups at different growth stages. Results of this research displayed that exposure to 0.5 mg/kg/day BPA could damage the spatial learning ability of rats at postnatal day (PND) 56. However, spatial memory ability could be affected by exposure to BPA at doses up to 5 mg/kg/day. Moreover, the thickness of the postsynaptic density decreased after exposure to BPA at doses of 5 and 50 mg/kg/day. Levels of NR1, NR2A, PSD-95 protein and mRNA were downregulated to some extent after exposure to BPA, whereas the expression of NR2B increased at GD 20 but decreased at PND 21 and 56. Contrarily, the nNOS expression along with the enzyme activity were promoted after exposure to BPA. Meanwhile, the NO and cGMP levels were suppressed at GD 20 but promoted at PND 21 and 56. In conclusion, these results demonstrated that NMDAR/PSD-95/nNOS-NO-cGMP pathway could be affected by embryonic exposure to BPA, which may involve in the spatial learning and memory dysfunction of rats in later life.

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