神经细胞DMT1、FP1在铅诱导神经退行性病变中的作用

铅神经发育毒性一直是全球备受关注的公共卫生问题，然而，最新研究发现铅可诱发神经退行性病变，铅毒性研究在继其神经发育毒性之后又将面临新挑战。目前铅神经毒性机制不足以解释其诱导的神经退行性病变。脑铁代谢紊乱以及铁诱发的氧化应激是神经退行性病变的共同机制。基于前期研究基础，结合脑铁代谢最新研究，提出铅通过影响脑铁代谢中DMT1和FP1功能或表达，脑铁异常升高而诱导神经退行性病变假说。并拟用siRNA干扰、免疫沉淀、实时定量PCR等细胞分子技术以及HPLC、ICP生物化学技术，从实验和人群研究两方面，在整体、细胞和分子水平上证实铅通过神经细胞DMT1、FP1作用，造成脑铁代谢失调；探讨该作用在铅所致脑氧化应激以及神经退行性病变中的作用，以加深对铅诱导神经退行性病变这一过程和机制的理解。并为揭示环境因素在神经退行性病变中始动作用提供新的信息，为预防铅神经毒性，尤其铁剂作为营养素干预的合理性提供依据。

铅神经毒性研究在继其神经发育毒性之后又面临其诱导神经退行性病变的新挑战。由于目前铅神经毒性机制不足以解释其诱导的神经退行病变，而脑铁代谢紊乱以及铁诱发的氧化应激又是神经退行病变的共同机制，于是，本研究项目基于前期研究基础，结合脑铁代谢最新研究，提出铅作用于脑铁代谢中两个关键转运蛋白DMT1/FP1, 引起脑铁代谢紊乱，诱发神经退行性病变的科学假说。并就此，围绕所提出的科学假说展开探索。.首先，采用三种不同方法（电感耦合等离子、核磁共振成像、Perl’s铁染色），在三个阶段（发育、中年、老年）、三种模式（细胞、组织、动物）上证实了长期铅暴露导致阶段性（发育期和老年期）脑铁过载；其次，利用real-time PCR、Western blot、免疫组化等细胞分子生物学手段以及电镜技术，发现了老年期随着脑铁增加，出现海马神经元突触结构减少，神经元消失，脑体积变小等神经退行性病变病理改变以及海马组织中淀粉样前体蛋白（APP）和tau蛋白表达增强，磷酸化tau蛋白含量增加。以此同时，在三个层面（分子、基因、蛋白）上，阐明了铅在导致脑铁增加，出现神经退行性病变之时，反映活性氧基团引起氧化损伤的8一羟基脱氧鸟苷以及由氧化应激诱导并参与抗氧化应激的GRP78在铅作用的老年大鼠脑组织中显著增加，且脑铁、脑8-OHdG水平随脑铅水平升高而升高；同时，脑铅、脑铁存在交互作用，可共同作用使脑8-OHdG水平升高。然后，进一步明确了铅所致神经元细胞内铁过载可能因铅在基因、蛋白水平下调FP1引起，而DMT1与铅所致神经元内铁过载可能直接无关。最后，利用流行病学方法，在职业人群调查相关性研究中验证了整体动物及细胞实验结果，铅对机体铁代谢的影响具有一定的阶段性，且携带铁代谢相关基因HFE变异体H63D者预示机体高血铅水平。.本研究项目利用不同方法、从不同层面及在不同模型上，验证了本项目所提出的科学假说“铅暴露—神经细胞DMT1/FP1基因及蛋白改变—脑铁代谢失调—神经退行性病变”之间存在内在联系的可能性和合理性，其研究成果加深了对铅暴露诱导神经退行性病变这一过程的理解，为进一步研究铅诱发神经退行性病变机制提供了新靶点、新途径、新信息；同时，为铁剂作为营养素干预铅神经毒性的长期安全性提出了新的思考。