妊娠期和妊娠哺乳期CdCl₂暴露对子代小鼠海马损伤神经毒性影响

Neurotoxic effects of CdCl₂ exposure during pregnancy and lactation on hippocampal damage in offspring mice

摘要

目的 探讨妊娠期和妊娠哺乳期CdCl₂暴露对子代小鼠海马损伤神经毒性影响。 方法 将孕鼠分成3组：对照组、5 mg/kg组和10 mg/kg组，分别采用生理盐水及5、10 mg/kg CdCl₂对妊娠期和哺乳期小鼠灌胃，观察子代小鼠出生状态、体格发育、组织病理学变化和海马组织细胞凋亡情况，计算脑脏器系数，ICP⁃MS评估PDN1和PDN30子代脑和血中镉、锌和铁水平的变化；通过qRT⁃PCR分析PND1、PND30子代海马炎症神经功能相关因子的表达。 结果 妊娠期和妊娠哺乳期CdCl₂暴露对PND1、PND30子代和母代体质量无影响。与对照组相比，PND1子代10 mg/kg组脑脏器系数降低（P<0.01）。CdCl₂暴露会导致PND1子代脑、PND30子代血和脑镉水平升高，铁和锌水平降低（P<0.05）。与对照组相比，定位航行第2、3、4、5天，5 mg/kg组和10 mg/kg组PND30子代逃避潜伏期延长（P<0.01）；5 mg/kg组和10 mg/kg组PND30子代空间探索试验穿越平台次数降低，目标象限停留时间减少（P<0.05）。CdCl₂暴露导致PND30子代小鼠海马CA1、CA3区出现不同程度的病理变化，CA1、DG区细胞凋亡升高，PND1子代海马未出现病理改变。与对照组相比，在PND1子代脑中，5 mg/kg组和10 mg/kg组IL⁃1β、IL⁃6、TNF⁃α、APP、Tau、Ki67、BDNF、GFAP、Nestin、Arg⁃1、IL⁃4、IL⁃10的mRNA差异无统计学意义（P>0.05）。PND30子代小鼠海马组织中，5 mg/kg组或10 mg/kg组IL⁃1β、IL⁃6、TNF⁃α、APP、Tau的mRNA表达上调，IL⁃4、IL⁃10、Arg⁃1、Ki67、BDNF、GFAP、Nestin表达下调（P<0.05）。 结论 妊娠或妊娠哺乳期CdCl₂暴露证明少量的CdCl₂通过胎盘糖皮质激素屏障和血脑屏障进入子代，大部分通过乳汁转移给子代，可致PND1、PND30子代铁和锌水平降低，以及导致PND30子代出现海马记忆和神经功能损伤，诱导脑的炎症反应。

Abstract

Objective To investigate the neurotoxic effects of CdCl₂ exposure during pregnancy and lactation on hippocampal injury in offspring mice. Methods The pregnant mice were divided into 3 groups： the control group， the 5 mg/kg group and the 10 mg/kg CdCl₂ group. The pregnant and lactating mice were respectively administered intragastrically with normal saline， 5 mg/kg and 10 mg/kg of CdCl₂. The birth status， physical development， histopathological changes and hippocampal cell apoptosis of offspring mice were observed. The brain organ coefficient was calculated. ICP⁃MS was used to evaluate the changes in cadmium， zinc and iron levels in the brain and blood of PDN1 and PDN30 offspring. qRT⁃PCR was used to analyze the expression of inflammatory neurological function⁃related factors in the hippocampus of PND1 and PND30 offspring. Results CdCl₂ exposure during pregnancy and lactation had no effect on the body weight of PND1， PND30 offspring mice and maternal mice. The brain organ coefficient of PND1 offspring in the 10 mg/kg group was reduced （P<0.01）. CdCl₂ exposure will lead to increased PND1 offspring's brain cadmium， and PND30 offspring's brain or blood cadmium， decreased iron and zinc levels （P<0.05）. On the 2nd， 3rd， 4th and 5th days of positioning navigation， the escape latency of PND30 offspring in the 5 mg/kg and 10 mg/kg groups was prolonged compared to the control group （P<0.01）； The spatial exploration test data showed that the times of the PND30 offspring in the 5 mg/kg and 10 mg/kg groups crossed the platform， and the target quadrant residence time was reduced （P<0.05）. CdCl₂ exposure caused different degrees of pathological changes in the CA1 and CA3 regions of the hippocampus of PND30 offspring mice， increased apoptosis in the CA1 and DG regions， and no pathological changes were found in the hippocampus of PND1 offspring. Compared to the control group， the mRNA of IL⁃1β， IL⁃6， TNF⁃α， APP， Tau， Ki67， BDNF， GFAP， Nestin， Arg⁃1， IL⁃4， and IL⁃10 in the 5mg/kg and 10mg/kg groups did not show statistically significant differences in the brain of the PND1 offspring（P>0.05）； The mRNA expression of IL⁃1β， IL⁃6， TNF⁃α， APP， and Tau was upregulated in the 5 mg/kg or 10 mg/kg groups， and the expression of IL⁃4， IL⁃10， Arg⁃1， Ki67， BDNF， GFAP， and Nestin was downregulated in the hippocampus of the PND30 offspring mice （P<0.05）. Conclusion CdCl₂ exposure during pregnancy or lactation proves that a small amount of CdCl₂ enters the offspring through the placental glucocorticoid barrier and the blood⁃brain barrier， and most of it is transferred to the offspring through breast milk， which can cause reduced iron and zinc levels in PND1 and PND30 offspring， as well as damage to hippocampal memory and neurological function in PND30 offspring， and induce brain inflammatory response.

Graphical abstract

关键词

妊娠期 / 妊娠哺乳期 / CdCl₂ / 海马 / 神经毒性

Key words

Pregnancy / Pregnancy and Lactation / CdCl₂ / Hippocampus / Neurotoxicity

镉是一种具有强毒性的重金属，在环境中的生物蓄积性强，半衰期长，毒性持久，其污染已成为威胁人类发展的世界性问题。环境中接触镉的情形越来越多，可能通过食用受污染的食物和水，以及工业过程中吸入等^［1⁃3］。因其毒性高且代谢速度慢，镉很容易在人体各个器官中蓄积，对人类健康造成重大危害，尤其是影响中枢神经系统^［4⁃6］。据报道镉还可以在胎盘中积累，穿过胎盘屏障并在脐带血中检测到^［7⁃9］；镉还能破坏胎盘糖皮质激素屏障、增强血脑屏障通透性、诱发神经管缺陷和损害胎儿大脑^{［10，11］}，因此人们普遍认为镉具有发育神经毒性^{［12，13］}；也有人发现，镉很难穿过胎盘屏障^［14］，镉是否可以透过胎盘屏障一直饱受争论。除了脐带血，作为婴儿的最佳营养品，母乳中也能检测到镉^［15］。近年来，生命早期镉暴露导致的学习认知功能障碍引起了广泛的关注。海马是大脑中的一个关键区域，具有记忆形成与存储、空间认知与导航、情绪调节和学习功能。海马神经元对有毒物质的敏感性较高，容易受到外界环境因素的影响。研究人员对产前和哺乳期镉暴露是否通过胎盘屏障不确定，子代镉的神经毒性机制仍不明确，以及由此导致的生命后期海马损伤和脑组织病理变化尚不清楚，有待进一步探索。

基于此，本课题选择海马作为研究目标，拟构建妊娠期和妊娠哺乳期小鼠氯化镉（CdCl₂）暴露模型，对刚出生第1天（PND1）和出生30 d（PND30）子代测定体重，脑脏器系数，镉、锌、铁含量，认知功能，脑炎症神经功能相关因子，海马神经细胞凋亡以及脑组织病理学检查，以了解CdCl₂是否通过胎盘屏障、不同发育阶段子代小鼠海马神经元损伤及其神经毒性影响。本研究的结果将有助于深入理解镉的神经毒性和海马损伤作用，为其他重金属的神经毒性研究提供有益的参考和借鉴，为制定有效的预防措施和治疗策略提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物C57小鼠

性成熟8周龄的C57BL/6小鼠（雌：体质量23~27 g，雄：体质量25~28 g，实验小鼠购自广东省医学实验动物中心，并附有实验动物质量合格证书，编号为No.44007200142339，通过右江民族医学院动物实验伦理审查，编号为2024101402）。

1.2 实验试剂与仪器设备

CdCl₂，（广州化学试剂厂，批号：20120501⁃2）；SYBR Green Pro Taq HS试剂（中国艾科瑞生物公司，批号：AG11718）；EvoM⁃MLV（中国艾科瑞生物公司，批号：AG11728）；TRlzol Reagent（美国ThermoFisher Scientific 公司，批号：15596018）；二甲苯（广州市锦源化学有限公司，批号：1330⁃20⁃7）；一步法TUNEL原位细胞凋亡检测试剂盒（武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司，批号：E⁃CK⁃A321）；无水乙醇（广州市锦源化学有限公司，批号：64⁃17⁃5）；Van⁃Mount环保封片胶（上海宏兹实业有限公司，批号：H⁃H0401⁃1）；伊红（北京索莱宝科技有限公司，批号：G1100）；Morriss水迷宫（荷兰Noldus公司）；液相色谱⁃电感耦合等离子体质谱仪ICP⁃MS（美国Agilent Technologies公司）；组织脱水机（美国ThermoFisher Scientific 公司）；低速离心机（上海飞鸽有限公司）；高速冷冻离心机（Beckman Coulter公司）；高温高压蒸汽灭菌仪（美国zealway 公司）；石蜡包埋切片仪器（ThermoFisher Scientific 公司）；超声波破碎仪（ThermoFisher Scientific公司）；核酸检测定量仪器（芬兰BIO⁃DL 公司）；包埋机（美国ThermoFisher Scientific 公司）；PCR仪（西安天隆科技有限公司）；实时荧光定量PCR（quantitativreal⁃time PCR，qRT⁃PCR）仪（美国ThermoFisher Scientific公司）；正置光学实验显微镜（德国Leica公司）；分析天平（德国sartorius公司）；倒置荧光实验显微镜（德国Leica公司）。

1.3 CdCl₂储备液的配置

往烧杯中加入0.2491 g CdCl₂·5/2H₂O，调pH为7.4，超纯水定容到100 mL，配2 mg/mL的CdCl₂溶液，逐级稀释2倍得到1 mg/mL和0.5 mg/mL溶液，过滤常温放置。

1.4 实验动物分组及处理

严格按照右江民族医学院实验动物伦理委员会制订的实验动物操作相关规定进行小鼠的饲养与管理工作。其饲养环境严格控制在温度（22±2） ℃、相对湿度55%~65%的条件下，并实行12 h的光照与黑暗交替循环，确保小鼠能够自由饮水并维持良好的生理状态。饲养所用笼具、水瓶等不含金属镉。适应饲养7 d后，2只雌鼠与1只雄鼠同笼，次日检测阴栓，发现阴栓之日记怀孕0.5 d。从怀孕0.5 d起，按随机数字表法将孕鼠分成3组，即生理盐水（对照）组、5 mg/kg CdCl₂（5 mg/kg）组和10 mg/kg CdCl₂（10 mg/kg）组，每组10只，每天灌胃染毒，染毒周期从怀孕0.5 d起至子代满30 d止。每天观察并记录小鼠的一般临床表现、中毒迹象和死亡状况。

1.5 组织脏器系数

下腔静脉采血后处死小鼠，收集各组PND1和PND30子代脑组织并称重。计算脑组织脏器系数。

1.6 电感耦合等离子体质谱技术（ICP⁃MS）检测脑组织中镉、锌和铁含量

组织样品取材后，称取一定量脑组织或100 µL血置于15 mL离心管中，加入500 µL优级纯硝酸后室温消化过夜，水定容至14 mL，使用ICP⁃MS方法测定脑组织与血镉、锌、铁含量。

1.7 Morris水迷宫实验

水迷宫由一个带平台的圆形水池、视频采集系统和电脑Ethovision XT 软件3部分组成，可采集动物入水位置、游泳速度、运动轨迹以及各象限停留时间并自动生成相应参数。将水池均分4个象限，水下平台安放在固定象限。实验前1 d，将P30子代小鼠入池适应1 min。实验期间，应保持池内水高于平台1 cm，水温为（22±2） ℃。

定位航行实验：小鼠于平台熟悉15 s，依次跑4个象限，记时，小鼠停留平台5 s停止记时，即为逃避潜伏期，1 min内没发现站台，则引其到站台滞留15 s，其逃避潜伏期为1 min，连续5 d，保持每天训练时间段固定。

空间探索实验：第6天，撤平台，环境条件保持不变，小鼠从一固定象限入池，记1 min内运动轨迹、穿过站台数和在原站台象限滞留时间，为小鼠空间记忆能力的估算指标。

1.8 H&E染色小鼠海马病理观察

子代小鼠脑组织经取材、固定、脱水、透明、包埋、切片、染色和固定过夜后，在每个切片的相同位置上选择海马CA1、CA3区域拍照观察。

1.9 qRT⁃PCR法测定子代小鼠海马相关因子表达含量

qRT⁃PCR测定PND1、PND30子代海马组织中白细胞介素⁃1β（IL⁃1β）、白细胞介素⁃6（IL⁃6）、肿瘤坏死因子⁃α（TNF⁃α）、白细胞介素⁃4（IL⁃4）、白细胞介素⁃10（IL⁃10）、精氨酸酶1（Arg⁃1）、脑源性神经营养因子（BDNF）、淀粉样前体蛋白（APP）、巢蛋白（Nestin）、微管相关蛋白（Tau）、细胞周期相关的增殖细胞核蛋白（Ki67）、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）mRNA表达水平。提取各组小鼠组织中的RNA，测定RNA浓度，在1 000~2 000 ng/µL为宜；随后使用PCR仪对RNA样本实施基因组DNA的去除步骤，通过逆转录过程将其转换为cDNA，避光操作配体系，加完反应体系后上机扩增检测。以2^-△△Ct法计算结果。引物序列见表1。

1.10 P30子代小鼠海马细胞凋亡检测

小鼠海马冰切，实验根据TUNEL说明书进行，荧光显微镜拍照，分析P30子代小鼠海马细胞凋亡率。

1.11 统计学处理

用Graphpad Prism 8.0软件执行基础统计图形的绘制，SPSS 26.0进行数据分析。计量数据以\overline{x}\pm s表示。使用单因素方差分析方法进行差异评估，多重比较运用LSD运算。P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 PND1、PND30子代及母鼠一般情况和体质量脑脏器系数变化

染毒全程各实验组母代和子代鼠一般临床表现和行为未见异常，无明显中毒迹象和体征，未见死亡情况。母鼠分娩的子代中没出现死胎、畸形等。各组孕鼠体质量随着受孕时间增加而增长，其它CdCl₂暴露组不同孕期母鼠体质量与对照组同期比较差异无统计学意义（P>0.05），见图1。镉暴露结束时，各组PND1、PND30子代和母鼠暴露前后体质量差异无统计学意义（P>0.05），PND1子代10 mg/kg组脑脏器系数与对照组比有明显差异（P<0.01），见表2。

2.2 CdCl₂暴露对PND30子代血镉、锌和铁含量的影响

与对照组相比，5 mg/kg组和10 mg/kg组PND30子代血镉浓度升高（P<0.01）；与5 mg/kg组相比，10 mg/kg组PND30子代血镉浓度升高（P<0.01）。与对照组相比，10 mg/kg组PND30子代血锌浓度降低（P<0.01）。与对照组相比，5 mg/kg组和10 mg/kg组PND30子代血铁浓度降低（P<0.05）。见表3。

2.3 CdCl₂暴露对子代小鼠脑镉、锌和铁含量的影响

与对照组相比，5 mg/kg组和10 mg/kg组PND1子代脑镉含量升高（P<0.01）；10 mg/kg组PND1子代脑铁含量降低（P<0.01）；5 mg/kg组和10 mg/kg组PND30子代脑镉含量升高（P<0.01）；5 mg/kg组和10 mg/kg组母代脑镉含量升高（P<0.01）。与5 mg/kg组相比，10 mg/kg组PND1子代脑铁含量降低（P<0.01）； PND30子代脑镉含量升高（P<0.05）。见表4。

2.4 CdCl₂暴露后P30子代小鼠Morris水迷宫检测结果分析

采用重复测量方差分析法分析各组5 d的逃避潜伏期，经过5 d的定位航行实验，各组小鼠的逃避潜伏期明显减少（F_对照组=1 289.914，F_{5 mg/kg组}=1 038.858，F_{10 mg/kg组}=818.75，P<0.001）。定位航行第2、3、4、5天，与对照组相比，5 mg/kg组和10 mg/kg组PND30子代逃避潜伏期延长（P<0.01）；定位航行第3、4、5天，与5 mg/kg组相比，PND30子代的10 mg/kg组逃避潜伏期增加（P<0.01）。空间探索试验数据（第6天）显示，各组小鼠穿越站台数的组间有统计学效应（F=11.102，P<0.001），与对照组相比，5 mg/kg组和10 mg/kg组PND30子代穿越站台数降低（P<0.05）；与5 mg/kg组相比，10 mg/kg组PND30子代穿越站台数降低（P<0.05）；各组小鼠目标象限停留时间的组间差异明显（F=6.819，P=0.004），与对照组相比，5 mg/kg组和10 mg/kg组PND30子代目标象限停留时间减少（P<0.05）。见表5。

2.5 组织病理学检查结果

PND1子代脑未见病理学改变，海马神经元排列紧密，胞膜、胞核清晰。PND30子代小鼠对照组海马神经元排列紧密，胞膜、胞核清晰，神经元胞核饱满，核仁清晰可见；各CdCl₂处理组PND30子代海马CA1、CA3区有不同程度的病理变化，神经元细胞表现出不同程度的稀疏分布、排列紊乱，海马神经元细胞呈不规则长条形，细胞核深染，细胞边界不清，细胞轮廓消失。见图2。

2.6 CdCl₂暴露后子代小鼠海马相关因子mRNA表达情况

PND30子代中，与对照组相比，5 mg/kg组和10 mg/kg组的TNF⁃α、APP的mRNA表达上调（P<0.05），IL⁃4、BDNF的mRNA表达下调（P<0.01）；10 mg/kg组IL⁃1β、IL⁃6、Tau表达上调（P<0.05），IL⁃10、Arg⁃1、Ki67、GFAP、Nestin表达下调（P<0.05）。PND1子代海马相关因子的表达未发现有改变。见表6、7。

2.7 CdCl₂暴露后对P30子代小鼠海马细胞凋亡影响

细胞凋亡（TUNEL）检测显示，PND30子代CA1区中，与对照组和5 mg/kg组相比，10 mg/kg组细胞凋亡率上升（P<0.01）。DG区中，与对照组相比，5 mg/kg组和10 mg/kg组TUNEL阳性细胞数上升（P<0.05）。见图3。

3 讨论

镉因其具有强力毒性，是水和食物中重金属污染的主要关注点。长期接触镉会损害中枢神经系统，并会引起神经退行性疾病、智力迟钝和学习障碍^{［16⁃18］}。越来越多的研究表明，镉暴露与不良妊娠结局之间存在因果关系^{［19⁃21］}，是儿童和成人疾病的发育根源。研究者前期的体内实验结果也证实了产前重金属暴露可能会影响胎儿的发育，例如体型和体重^{［22，23］}，这与本研究结果一致，CdCl₂暴露降低PND1子代小鼠脑脏器系数。

本研究表明，妊娠期或妊娠哺乳期CdCl₂暴露，可以在其PND1子代脑、PND30子代脑和血中检测到不同剂量镉，随着染毒浓度增加，镉在脑和血中积累增多。同时发现PND1子代脑中的镉浓度远低于PND30子代脑中的镉浓度，提示镉大多通过后期乳汁转运，同时PND1子代脑中的镉浓度远低于母体脑中的镉浓度，这可能解释了重金属在胎盘中的积累，从而诱导金属与硫蛋白的合成，随后隔离金属以避免毒性^［24］。根据PND1子代与PND30子代和母代脑中重金属的差距，推测胎盘对镉有很好的螯合效果。然而，PND1子代脑中的镉浓度与同批次对照组相比要高，仍然可以在PND1子代样本中检测到镉，可能是因为金属硫离子的增加不足以阻止镉转运到胎儿体内^［8］，少量的镉穿过血胎屏障，积聚于胚胎组织。在妊娠或妊娠哺乳CdCl₂暴露方案中观察到的所有影响都证实了少量的镉穿过血胎屏障，大部分通过乳汁从母鼠转移到子代，这突出了研究CdCl₂暴露对婴儿影响的重要性，为研究CdCl₂暴露对子代发育脑神经毒性提供有利依据。

镉对人体而言并非必需元素，与发育生物体生长和生理功能所必需的元素铁和锌高度相互作用，它们的缺乏通常会增强镉的毒性作用。婴儿、儿童和育龄妇女对铁和锌的需求量都很高，因此风险最大。镉吸收转运尚无特定的通道或转运途径，作为二价离子，它可能竞争其它二价离子转运途径进入体内，如共用锌、铁和钙的转运通路^［6］，导致镉的摄入量可能会增加，从而降低铁锌水平。铁锌离子平衡紊乱对脑的影响是多方面的，包括大脑功能退化、神经递质产生与传递、大脑结构与功能以及神经元数目与功能等。大脑中铁的稳态平衡失调可能导致淀粉样沉积、细胞功能障碍和凋亡，铁参与神经递质的产生，如血清素和多巴胺，这些神经递质对心情愉悦和认知功能至关重要，铁失衡可能影响这些神经递质的正常产生和传递，从而影响情绪和认知。锌对大脑的发育和认知功能至关重要，锌缺乏时，神经元数目可能减少，神经髓鞘形成障碍，从而影响大脑的正常发育和功能。长期缺锌可能导致小儿生长发育迟缓、停滞，甚至引发侏儒症。本研究发现，母体CdCl₂暴露降低了子代脑和血铁锌含量，为妊娠或妊娠哺乳期CdCl₂暴露后子代评估镉、锌和铁相互作用提供新见解。

作为参与认知和情绪相关过程的关键脑区，海马体特别容易受到重金属的影响^［25］。以往的研究发现，镉可在发育中的脑积累，诱导氧化应激钙超载、神经细胞凋亡、脑组织水肿，并引发后代海马突触和神经突被破坏，海马区细胞排列稀疏，学习能力和认知功能受损^{［26⁃28］}，本研究发现镉暴露导致PND30子代小鼠海马CA1、CA3区有不同程度的病理变化，神经元细胞表现出不同程度的稀疏分布、排列紊乱、边界不清，神经元细胞呈不规则长条形，细胞核深染，核固缩变形。凋亡一般是导致海马发生病理改变的主要机制之一，在各种生物过程中都起着重要作用，它是生物体维持细胞数量动态平衡、清除异常细胞、抵抗病毒感染和维持免疫系统正常功能的关键机制之一， TUNEL实验显示，镉暴露导致子代小鼠海马神经元细胞凋亡增多，神经细胞数量减少和功能受损。细胞增殖标记物Ki67和神经功能相关因子BDNF、GFAP、Nestin下调表达，提示镉暴露可能导致对P30子代小鼠海马区的神经细胞造成损害，导致神经细胞的存活、增殖与分化等过程受到影响，神经功能相关因子的合成和释放减少。Morris水迷宫试验结果提示CdCl₂暴露导致的PND30子代空间学习记忆功能损伤。APP是一种在神经系统中广泛表达的因子，其裂解产物β⁃淀粉样蛋白（Aβ）与阿尔茨海默病（AD）的发病密切相关。异常高水平的APP或Aβ沉积可能导致神经毒性。Tau是一种在神经元中广泛表达的微管相关因子，具有提高微管组装和稳定功效。本研究发现APP、Tau上调表达，这种升高可能与APP的异常加工和Aβ的生成增加有关，Aβ的沉积会导致神经元功能受损，Tau会发生异常磷酸化，形成神经纤维缠结，导致神经元功能障碍和死亡，这些病理变化会导致细胞内的炎症反应和氧化应激，从而促进凋亡过程。

大多数神经退行性疾病都伴有神经炎症的发生。低剂量的CdCl₂能促进多种细胞如炎性巨噬细胞和免疫细胞浸润，分泌TNF⁃α、IL⁃1β、IL⁃6等炎症物质。IL⁃10是一种重要的炎症调节因子，具有很强的抑制炎症反应的作用。镉的浓度在1~10 µmol/L内也许能促进炎症发生，能促使炎症物质［IL⁃6、TNF⁃α、IL⁃1β、IL⁃8、髓过氧化物酶（MPO）、内皮型一氧化氮合酶（iNOS）、C⁃反应蛋白（CRP）、血小板内皮细胞黏附分子1（PECAM⁃1）］的表达^［29］。本研究观察到CdCl₂暴露导致PND30子代小鼠海马促炎标志物IL⁃1β、IL⁃6、TNF⁃α mRNA的表达水平升高，抗炎物质IL⁃4、IL⁃10、Arg⁃1的mRNA水平降低。而妊娠期CdCl₂暴露PND1子代脑促炎和抗炎标志物IL⁃1β、IL⁃6、TNF⁃α、Arg⁃1、IL⁃4、IL⁃10的mRNA未出现明显变化，可能由于胎盘对镉有很好的螯合效果，仅有少量的镉通过胎盘糖皮质激素屏障和血脑屏障进入PND1子代组织^{［10，11］}不足以引起炎症反应和海马损伤。

综上所述，妊娠或妊娠哺乳期CdCl₂暴露，结果显示少量的镉穿过血胎屏障，大部分通过乳汁从母鼠转移到子代，并会对子代小鼠海马造成损伤，诱导海马神经毒性，以及对子代锌铁离子平衡造成一定影响。这些发现为进一步研究重金属污染物的毒性机制以改进健康风险评估提供基础，为监管机构修订重金属暴露指南提供初步信息。由于从动物到人类的数据外推的不确定性，还需要在进一步的基于人群的研究中得到证实，脑发育不同阶段CdCl₂暴露导致的毒性作用、调控途径和潜在机制仍需阐明。

作者贡献度说明：

饶文莲：实验设计、查找、收集、整理相关文献，撰写论文及做相关实验；李文学：资源提供；岑育芳、陈冬顺、刘宝熙、李博雅、兰银材：参与文献查找及提供文章相关领域修改意见。庞雅琴：文章结构设计、文章质量控制及修稿。

所有作者声明不存在利益冲突关系。

参考文献

[1] Genchi G， Sinicropi MS， Lauria G， et al. The effects of cadmium toxicity［J］. Int J Environ Res Public Health， 2020，17（11）： 3782.

[2] Schaefer HR， Dennis S， Fitzpatrick S. Cadmium： Mitigation strategies to reduce dietary exposure［J］. J Food Sci， 2020，85（2）： 260⁃267.

[3] Kubier A， Wilkin RT， Pichler T. Cadmium in soils and groundwater： A review［J］. Appl Geochem， 2019，108： 1⁃16.

[4] Elonheimo HM， Andersen HR， Katsonouri A， et al. Environmental substances associated with Alzheimer's disease⁃a scoping review［J］. Int J Environ Res Public Health， 2021，18（22）： 11839.

[5] Gade M， Comfort N， Re DB. Sex⁃specific neurotoxic effects of heavy metal pollutants： Epidemiological， experimental evidence and candidate mechanisms［J］. Environ Res， 2021，201： 111558.

[6] Arruebarrena MA， Hawe CT， Lee YM， et al. Mechanisms of cadmium neurotoxicity［J］. Int J Mol Sci， 2023，24（23）： 16558.

[7] Li A， Zhuang T， Shi J， et al. Heavy metals in maternal and cord blood in Beijing and their efficiency of placental transfer［J］. J Environ Sci （China）， 2019，80： 99⁃106.

[8] Dong X， Ding A， Hu H， et al. Placental barrier on cadmium transfer from mother to fetus in related to pregnancy complications［J］. Int J Womens Health， 2023，15： 179⁃190.

[9] Jagodic J， Pavlovic S， Borkovic⁃Mitic S， et al. Examination of trace metals and their potential transplacental transfer in pregnancy［J］. Int J Mol Sci， 2022，23（15）： 8078.

[10] Fan F， Shen W， Wu S， et al. Sp1 participates in the cadmium⁃induced imbalance of the placental glucocorticoid barrier by suppressing 11beta⁃HSD2 expression［J］. Environ Pollut， 2020，261： 113976.

[11] Chen N， Tong X， Wu S， et al. Cadmium induces placental glucocorticoid barrier damage by suppressing the cAMP/PKA/Sp1 pathway and the protective role of taurine［J］. Toxicol Appl Pharmacol， 2022，440： 115938.

[12] Liu WB， Zhu HL， Xiong YW， et al. Environmental cadmium exposure during gestation impairs fetal brain and cognitive function of adult offspring via reducing placenta⁃derived E2 level［J］. Chemosphere， 2022，307（Pt 1）： 135668.

[13] Chandravanshi L， Shiv K， Kumar S. Developmental toxicity of cadmium in infants and children： A review［J］. Environ Anal Health Toxicol， 2021，36（1）： e2021003.

[14] 刘韦伯. 妊娠期环境镉暴露通过降低胎盘源雌二醇水平损害胎脑及成年子代的认知功能［D］. 合肥： 安徽医科大学， 2022.

[15] Liu WB. Environmental cadmium exposure during gestation impairs fetal brain and cognitive function of adult offspring via reducing placental⁃derived E2 level［D］. Hefei： Anhui Medical University， 2022.

[16] Pierezan MD， Dalla NF， Verruck S. Correlation between As， Cd， Hg， Pb and Sn concentration in human milk and breastfeeding mothers' food consumption： A systematic review and infants' health risk assessment［J］. Crit Rev Food Sci Nutr， 2023，63（26）： 8261⁃8274.

[17] Ruczaj A， Brzoska MM. Environmental exposure of the general population to cadmium as a risk factor of the damage to the nervous system： A critical review of current data［J］. J Appl Toxicol， 2023，43（1）： 66⁃88.

[18] Wen S， Wang L. Cadmium neurotoxicity and therapeutic strategies［J］. J Biochem Mol Toxicol， 2024，38（3）： e23670.

[19] Liu H， Wan X， Yao L， et al. Differentially expressed long non⁃coding RNAs and mRNAs of cadmium exposure on learning disability of offspring rats［J］. Eur J Med Res， 2024，29（1）： 82.

[20] Li C， Wang B， Lu X， et al. Maternal exposure to cadmium from puberty through lactation induces abnormal reproductive development in female offspring［J］. Ecotoxicol Environ Saf， 2022，242： 113927.

[21] Rivera⁃Nunez Z， Hansel M， Capurro C， et al. Prenatal cadmium exposure and maternal sex steroid hormone concentrations across pregnancy［J］. Toxics， 2023，11（7）： 589.

[22] Chen C， Ma C， Li Q， et al. Prenatal exposure to heavy metals and adverse birth outcomes： Evidence from an E⁃waste area in China［J］. Geohealth， 2023，7（11）： e2023G⁃e2897G.

[23] Koh EJ， Yu SY， Kim SH， et al. Prenatal exposure to heavy metals affects gestational age by altering DNA methylation patterns［J］. Nanomaterials （Basel）， 2021，11（11）： 2871.

[24] Yao L， Liu L， Dong M， et al. Trimester⁃specific prenatal heavy metal exposures and sex⁃specific postpartum size and growth［J］. J Expo Sci Environ Epidemiol， 2023，33（6）： 895⁃902.

[25] Espart A， Artime S， Tort⁃Nasarre G， et al. Cadmium exposure during pregnancy and lactation： Materno⁃fetal and newborn repercussions of Cd（Ⅱ）， and Cd⁃metallothionein complexes［J］. Metallomics， 2018，10（10）： 1359⁃1367.

[26] Chibowska K， Korbecki J， Gutowska I， et al. Pre⁃ and neonatal exposure to lead （Pb） induces neuroinflammation in the forebrain cortex， hippocampus and cerebellum of rat pups［J］. Int J Mol Sci， 2020，21（3）： 1083.

[27] Feng J， Chen S， Wang Y， et al. Maternal exposure to cadmium impairs cognitive development of male offspring by targeting the Coronin⁃1a signaling pathway［J］. Chemosphere， 2019，225： 765⁃774.

[28] Deng P， Zhang H， Wang L， et al. Long⁃term cadmium exposure impairs cognitive function by activating Lnc⁃Gm10532/m6A/FIS1 axis⁃mediated mitochondrial fission and dysfunction［J］. Sci Total Environ， 2023，858（Pt 3）： 159950.

[29] Wang Y， Peng D， Zhang X， et al. PLCbeta4 driven by cadmium⁃exposure during gestation and lactation contributes to cognitive deficits by suppressing PIP2/PLCgamma1/CREB/BDNF signaling pathway in male offspring［J］. J Hazard Mater， 2024，474： 134756.

[30] 章珂珂. BMl⁃111在低剂量氯化镉诱导的大鼠子痫前期模型中的作用研究［D］. 温州： 温州医科大学， 2016.

[31] Zhang KK. The role of BML⁃111 in preeclampsia rat model that induced by the low dose of cadmium chloride［D］. Wenzhou： Wenzhou Medical University， 2016.

基金资助

2024年右江民族医学院研究生创新计划项目(YXCXJH2024001)

广西重点研发计划(2023AB22053)

广西自然科学基金项目(2019JJD140011)