1 本文实验设计构思介绍
目前认为，神经元和星形胶质细胞（astrocyte, AST）之间存在双向的信息交流。最新研究结果显示，AST膜也存在谷氨酸（glutamate, Glu）受体，它能与突触前膜释放的Glu结合，导致AST内[Ca2+]i升高，进而促使AST分泌Glu、D-丝氨酸、γ-氨基丁酸和甘氨酸等胶质细胞源性递质（Gliotransmitters）。这些递质与突触前、后膜上的相应受体结合，影响突触前膜的递质释放和突触后膜的受体反应，进而改变突触传递的效率，调节突触可塑性。研究揭示，AST释放的Glu对突触传递的调节表现为兴奋作用，而γ-氨基丁酸对突触传递主要起抑制作用，以防止神经元的过度兴奋。D-丝氨酸与甘氨酸一样主要作用于N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate, NMDA）受体的甘氨酸结合位点，参与对NMDA受体的激活。基于以上最新研究成果，如果AST的上述功能受到干扰而发生任何的紊乱，将严重影响突触可塑性的调控，进而对学习记忆能力产生影响。
我们前期的研究发现，砷暴露可对AST产生明显的毒性损伤作用，但砷对AST内Ca2+信号产生的影响如何，是否影响了AST对Glu、D-丝氨酸、γ-氨基丁酸和甘氨酸等胶质细胞源性递质的分泌，目前相关研究还未见报道。本实验以原代培养AST为研究对象，通过给予外源性Glu刺激，模拟AST与神经元间的信息交流，探讨砷对Glu诱导的胶质细胞源性递质分泌的影响，为揭示砷智力损伤机制提供实验参考数据。
2 国内外同类研究水平的介绍
近年来，随着对地方性砷中毒研究的不断深入，人们开始关注环境砷暴露对中枢神经系统的影响及其机制。目前，国内、外有关砷中毒对儿童智力损伤的流行病学调查研究均有不少报道，流行病学调查结果显示，长期饮水砷暴露可对儿童智力发育产生明显的不利影响，可导致儿童的行为异常和智力障碍。砷暴露对智力发育的不利影响不仅在人群的调查中获得一定证据，而且在动物的实验研究中同样也获得了肯定的证据。国内外动物实验研究结果表明，母体内砷可以通过胎盘屏障进入胎儿体内，发育不成熟的血脑屏障不能有效阻挡iAs进入脑组织，长期砷暴露可引起实验动物学习记忆能力下降。体外神经细胞培养发现，砷对神经元和星形胶质细胞均有毒性损伤作用，然而砷损伤学习记忆能力的机制目前尚不清楚。
根据国内外已有的研究报道，砷可能通过多种途径引起智力损伤，研究认为砷可以在脑组织中进行甲基化代谢，生成的不同形态和价态砷化物，损伤脑组织；砷通过破坏氧化还原平衡状态而导致机体细胞损伤是其毒性作用机制之一；砷对脑细胞能量代谢功能的损伤可能是砷的中枢神经系统毒性作用的重要途径之一；砷可能通过影响神经元释放神经递质而干扰神经系统的正常传导功能。到目前为止，国内外有关砷智力损伤的细胞与分子水平机制的研究报道还很少，亟待进行深入地实验研究。
3 本文与其他同类研究的比较
其他同类关于砷的神经毒性研究中多数为流行病学调查和对实验动物的神经行为学测定、砷在动物体内的代谢、氧化应激等方面开展研究，部分体外实验是以神经元为研究对象进行研究探讨，而关于砷对星形胶质细胞影响的少量研究中，有的仅探讨砷对星形胶质细胞表达量或细胞活力的影响而未做深入的探讨，有的是对其DNA损伤的研究。
由于星形胶质细胞内Ca2+信号产生与胶质细胞源性递质分泌能够影响神经突触间的信息传递。那么，进入脑组织的砷对星形胶质细胞内Ca2+信号产生的影响如何，是否影响星形胶质细胞对胶质细胞源性递质的分泌？砷对星形胶质细胞的损伤是否干扰突触的形成与信号转导机制，从而影响学习记忆？对此，应进行深入研究和探讨，这对于指导砷暴露人群的早期防治工作，提高砷暴露区的人口素质具有重要意义。因此，本文首次探讨砷对星形胶质细胞释放胶质细胞源性递质的影响以及其在砷所致神经毒性机制中的可能作用。
4 本文先进性
由于神经生物学的不断发展，对传统的以神经元损伤为中心的神经毒理学研究模式提出了挑战。星形胶质细胞是目前神经生物学研究的热点，我们从学科交叉角度出发，以砷对神经元−胶质细胞网络的影响作为主线，将近年神经生物学的研究成果用于砷神经毒性机制的研究。
以往对砷的神经毒性作用机制的研究主要关注砷对神经细胞的过氧化损伤和DNA损伤方面，本研究在前期研究工作的基础上，首次探讨砷对星形胶质细胞释放胶质细胞源性递质的影响以及其在砷所致神经毒性机制中的可能作用，研究发现，砷暴露可干扰Glu诱导的AST内Ca2+信号的产生，进而对Glu诱导的胶质细胞源性递质分泌产生不利影响。研究结果可为揭示砷智力损伤的机制提供新的研究思路与实验数据，为指导砷暴露人群的早期防治工作提供理论依据。
5 本文创新性分析
近年来，随着对地方性砷中毒研究的不断深入，人们开始关注环境砷暴露对中枢神经系统的影响及其机制。以砷和神经毒性为检索关键词，在CNKI检索到5篇文章，在PubMed 检索到158篇文章，其中的研究主要为国内、外有关砷中毒对儿童智力损伤的流行病学调查研究和动物的神经行为学测定、砷在动物体内的代谢、氧化应激等方面的实验研究。到目前为止，国内外有关砷的神经毒性作用的细胞与分子水平机制的研究报道还很少，亟待进行深入地实验研究。以砷和星形胶质细胞为检索关键词，在CNKI检索到4篇文章，在PubMed 检索到12篇文章，SCI文章12篇，在关于砷对星形胶质细胞影响的少量研究中，有的仅探讨砷对星形胶质细胞表达量或细胞活力的影响而未做深入的探讨，有的是对其DNA损伤的研究。本文从学科交叉角度出发，以砷对神经元−胶质细胞网络的影响作为主线，将近年神经生物学的研究成果用于砷神经毒性机制的研究。从砷对星形胶质细胞释放胶质细胞源性递质的影响角度探讨砷的神经毒性作用机制，目前相关研究尚未见报道。以砷和胶质细胞源性递质为检索关键词，在CNKI检索到0篇文章，在PubMed 检索到0篇文章，SCI文章0篇。
根据最新研究依据，神经元和星形胶质细胞之间存在双向的信息交流，星形胶质细胞可以通过释放胶质细胞源性递质影响神经元的兴奋性和突触间信息传递，本实验以原代培养星形胶质细胞为研究对象，通过给予外源性谷氨酸刺激，模拟星形胶质细胞与神经元间的信息交流，探讨砷对谷氨酸诱导的胶质细胞源性递质分泌的影响，本研究结果显示砷可以影响谷氨酸、D-丝氨酸、γ-氨基丁酸和甘氨酸等胶质细胞源性递质的释放，从而可能会影响到神经元的功能。本实验从神经元和胶质细胞间信息交流的全新角度来进行研究，可为进一步深入研究砷的神经毒性作用机制提供新的研究思路。
检索数据库 检索时间 检索时间范围 检索关键词 检索出文章数量
CNKI数据库 2012.6 1992-2012年 砷和神经毒性 5 篇
砷和星形胶质细胞 4 篇
砷和胶质细胞源性递质 0 篇
PubMed 2012.6 1992-2012年 arsenite and neurotoxicity 158 篇
arsenite and astrocyte 12 篇
arsenite and gliotransmitter 0 篇
SCI文章 2012.6 1992-2012年 arsenite and astrocyte 12 篇
arsenite and gliotransmitter 0 篇
6 专家意见与答疑
专家意见1：但纵观全文，实验内容较少，实验结果只是一些现象的变化，缺乏机理或机制依据。
作者答疑：本文从神经元-胶质细胞网络角度初步探讨砷对星形胶质细胞释放胶质细胞源性递质的影响以及其在砷所致神经毒性机制中的可能作用，目前相关研究尚未见报道。根据最新研究依据，神经元和星形胶质细胞之间存在双向的信息交流，星形胶质细胞可以通过释放胶质细胞源性递质影响神经元的兴奋性和突触间信息传递，本实验以原代培养星形胶质细胞为研究对象，通过给予外源性谷氨酸刺激，模拟星形胶质细胞与神经元间的信息交流，探讨砷对谷氨酸诱导的胶质细胞源性递质分泌的影响，本研究结果显示砷可以影响谷氨酸、D-丝氨酸、γ-氨基丁酸和甘氨酸等胶质细胞源性递质的释放，从而可能会影响到神经元的功能。本实验结果虽不多，但是从神经元和胶质细胞间信息交流的全新角度来进行研究，可为进一步深入研究砷的神经毒性作用机制提供新的研究思路。
专家意见2：该文立题缺少新意，亚砷酸盐的毒性已得到公认，毒性机制也有多文论证，该文并没有提出新的毒理学论点，也没有进一步深入研究的建议。
作者答疑：亚砷酸盐的毒性机制虽已有多文论证，到目前为止，国内外有关砷的神经毒性作用的细胞与分子水平机制的研究报道还很少，亟待进行深入地实验研究。本文从学科交叉角度出发，以砷对神经元−胶质细胞网络的影响作为主线，将近年神经生物学的研究成果用于砷神经毒性机制的研究。从砷对星形胶质细胞释放胶质细胞源性递质的影响角度探讨砷的神经毒性作用机制，目前相关研究尚未见报道。本研究结果显示砷可以影响胶质细胞源性递质的释放，从神经元-胶质细胞网络角度上看，胶质细胞源性递质的改变很有可能会影响到神经元的功能，本研究结果为砷的神经毒性机制的深入研究提供了实验数据。根据专家意见，已在讨论中增加进一步深入研究的建议。
