纳米氧化铝诱导的神经细胞死亡机制研究

随着纳米氧化铝材料的广泛应用，其进入环境和人体的可能性日益增加，因此它的生物安全性也越来越受到人们的关注。与普通化学物相比, 纳米颗粒因其更小的粒径而具有不同的理化特性，其生物学作用也随之发生改变。本课题组过去的研究表明, 铝具有神经毒性作用, 可以诱导神经细胞死亡，其死亡机制与凋亡、程序性坏死和自吞噬有关。但纳米氧化铝对神经细胞生存和死亡的影响未见报道。因此,本项目拟从纳米氧化铝的神经毒作用研究入手, 以aluminum maltolate为铝化学毒性对照, 以纳米碳粉为纳米颗粒对照, 以生理盐水为空白对照，研究纳米氧化铝在动物体内的吸收、分布等特殊生物转运过程和对神经行为、病理、血脑屏障通透性、脂质过氧化水平和线粒体酶活力的影响，并进一步在体内和体外水平上研究纳米氧化铝诱导神经细胞死亡的方式及其机制。本研究可为预测和评估纳米氧化铝对人体健康可能产生的影响提供科学依据。

通过体内外实验研究不同粒径的纳米氧化铝诱导的神经细胞死亡方式及其可能的发生机制。体内实验采用鼻腔滴注法对照组、纳米铝组、微米铝、铝离子组进行染毒探讨纳米铝进入中枢神经系统的途径、对小鼠认识能力的损伤作用；体外实验研究采用细胞死亡通路的铝诱导神经细胞死亡的方式，并且初步探讨其主要的死亡方式。研究结果表明，体内实验中滴鼻法染毒纳米铝颗粒可以进入中枢神经，进入中枢神经的途径可能为透过血脑屏障和通过嗅球转运，且对血脑屏障产生一定损伤作用；纳米铝经滴鼻法染毒可致小鼠学习记忆能力的损伤其损伤作用较相同剂量的微米铝严重；纳米铝所致的氧化应激损伤中是以自由基产生增多为主要机制且低、中剂量出现一定的代偿机制但是高剂量组出现失代偿情况.Caspase3、8、9 表达量增加和LC3-Ⅱ表达量增加提示我们凋亡和自噬可能是其机制。体外实验结果表明，纳米氧化铝可以使神经细胞活力下降，并诱导神经细胞死亡，其死亡方式有凋亡、坏死和自噬；神经细胞死亡程度具有粒径依赖性，随着其粒径的减小，其损伤程度加重；研究提示纳米氧化铝致神经细胞死亡的主要方式为自噬。