cAMP信号通路在锰神经毒性作用机制研究

以往锰神经毒性作用机制研究主要集中在氧化应激、线粒体呼吸功能异常、多巴胺能神经元损伤等方面，但是无法很好的解释锰所致的学习记忆力下降等早期症状的产生。我们早期及近年国外流行病学研究表明母亲在子女出生前职业接触锰或儿童在学龄期暴露于环境中高剂量的锰均会导致记忆/注意力下降，智力明显降低。大量研究表明cAMP信号通路在神经元应激损伤后的再生、存活、修复以及学习记忆中发挥着重要作用。本研究拟通过体内外实验及人群流行病学调查相结合的方法，采用Morris水迷宫试验、荧光定量PCR、western-blot等技术和方法探讨锰对大鼠学习记忆能力的影响及cAMP信号通路在锰神经毒性中的可能作用，检测锰矿区附近学龄儿童的血浆中锰及cAMP的含量，并使用韦氏智力量表测定其智力，从而在人群中进一步印证cAMP信号通路在慢性锰中毒中的作用，为锰中毒防治工作以及环境中锰接触限制的制定提供更有意义的理论依据。

广西不仅仅职业性锰从业人员众多，而且是职业性锰中毒高发地区。国内外有很多研究报道了锰影响机体认知学习功能，但是其分子作用机制研究还比较少。本研究采用Morris水迷宫实验、western-blot等技术和方法探讨了锰对大鼠学习记忆能力的影响，通过大鼠海马神经元染锰验证了CAMP信号通路在锰神经毒性中的可能作用。采用北京版MoCA量表测定锰暴露工人认知能力；同时采集所有研究对象外周静脉血，用ELISA试剂盒测定血浆中BDNF含量；结合历年不同作业岗位的空气锰浓度监测资料及工作时间，计算工人的锰累积暴露指数；分析Mn-CEI与认知能力测试结果和血浆BDNF水平的关系。结果显示400μM和800μM MnCl2组海马细胞凋亡率明显高于0μM MnCl2组，而BDNF水平明显低于0μM MnCl2组（P＜0.01），且400μM MnCl2+10.0μM rolipram（PDE4抑制剂咯利普兰）组BDNF水平高于400μM MnCl2组（P＜0.05）。细胞实验研究结果表明染锰可致体外培养的原代海马神经元受损，还可降低胞内BDNF含量；咯利普兰可减少锰所致海马神经元的损伤。大鼠Morris水迷宫实验结果显示：第18周第5天的测试中，低、中剂量组的逃避潜伏时间也长于对照组，而高剂量组的逃避潜伏时间也长与低剂量组（P＜0.05）。在Morris水迷宫空间探索试验第12、18周测试中，各锰暴露组的穿越平台次数均低于对照组。在大鼠海马cAMP和pCREB中，各锰暴露组的蛋白含量均低于对照组，而中、高剂量组的蛋白含量也均低于低剂量组（P＜0.05）。动物实验结果表明慢性锰暴露可致大鼠海马锰含量升高，并可能通过下调海马cAMP信号通路相关蛋白的如血浆及海马BDNF、海马cAMP含量，从而损害大鼠的空间学习记忆能力。锰暴露工人的研究显示MOCA各项得分和Mn-CEI均为负相关（均为P﹤0.05），其中MoCA总分和Mn-CEI的相关系数为：r=-0.310，P﹤0.01。锰暴露工人的工人的MoCA总分和血浆BDNF含量呈正相关（P﹤0.01）。人群研究结果表明锰可降低工人认知能力和血浆BDNF含量，MoCA量表和血浆BDNF可考虑作为早期锰暴露损伤有效的生物标志物。本项目首次通过体内外研究探讨了cAMP信号通路在锰对机体认知功能作用及其可能机制，为揭示锰的神经毒性机制提供理论依据。