从线粒体信号转导通路探讨镉诱导大鼠大脑皮质神经细胞凋亡的机制

镉致皮质神经细胞凋亡是引起中枢神经系统异常及导致记忆减退、智力发育低下的主要原因，但凋亡机制尚未阐明。为从线粒体信号转导通路探讨镉致大鼠大脑皮质神经细胞凋亡机制，本项目拟在体外培养建立大鼠大脑皮质神经细胞模型的基础上，用不同浓度醋酸镉处理，在不同时间段用细胞生物学和分子生物学技术观察线粒体超微结构、凋亡形态变化，测定凋亡率、线粒体膜电位、活性氧、caspase-3/9的表达、细胞色素C的释放；镉处理同时加入caspases广谱抑制剂Z-VAD-fmk，研究其对凋亡的影响，确定caspase依赖性凋亡途径在镉致皮质神经细胞凋亡线粒体通路中的作用；检测凋亡诱导因子（AIF）的定位、多聚ADP核糖聚合酶(PARP)的裂解情况及AIF、核酸内切酶 G(Endo G)的转位，研究caspase非依赖性凋亡途径在镉致皮质神经细胞凋亡线粒体通路中的作用。为揭示镉致皮质神经细胞凋亡的分子机制提供科学依据。

镉是有害金属，可严重损害包括脑部在内的多种器官。在多种细胞包括原代神经细胞上的研究表明，镉可导致细胞凋亡。但关于线粒体信号转导通路在镉诱导神经细胞凋亡中的作用了解较少，因此本课题研究了镉诱导原代大鼠大脑皮质神经细胞凋亡的线粒体信号转导通路，结果表明：①镉暴露引起神经细胞线粒体出现肿胀甚至空泡化，线粒体嵴减少甚至消失等形态变化。②镉可引起神经细胞cleaved-caspase-3、cleaved-caspase-9、cleaved-PARP、Bax蛋白表达量升高，Bcl-2蛋白表达量下降；Z-VAD-fmk能抑制细胞内cleaved-caspase-3、cleaved-caspase-9、cleaved-PARP蛋白表达。③镉暴露可使神经细胞存活率降低，呈现剂量－效应、时间－效应关系；Z-VAD-fmk联合作用组与相应染毒组比较，细胞存活率呈现上升趋势。④镉暴露引起细胞核形态变化，出现核皱缩、染色质致密浓染、核碎裂等典型的凋亡特征；Z-VAD-fmk联合作用组相比于单独染毒组细胞核形AIF态变化减少。⑤镉可引起神经细胞AIF核转移。以上结果说明线粒体信号转导通路（包括caspase依赖途径和caspase非依赖途径）在镉诱导大鼠大脑皮质神经细胞凋亡中发挥重要作用。本研究探讨了镉诱导大鼠大脑皮质神经细胞凋亡的作用机理，为进一步认识镉的神经毒性作用提供了理论依据。