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【目的】研究慢性锰中毒引起的神经炎症反应对大脑中枢神经系统学习与记忆能力的影响。以慢性锰中毒的小鼠动物模型为基础,分析锰刺激下中枢神经系统中海马区以NLRP3/caspase-1炎症体所介导的固有免疫反应,具体分析该炎症体通路的激活机制及神经炎症反应的通路机制;阐明神经炎症对大脑中枢神经系统学习与记忆能力的影响;进而为寻找控制炎症发展的关键靶点提供实验依据。【材料和方法】通过皮下注射氯化锰构建亚急性的小鼠锰中毒模型,采用原子荧光光谱法检测小鼠血锰和脑锰的浓度,采用条件恐惧箱实验法评估小鼠学习和记忆能力;通过免疫荧光化学法检测NLRP3炎症体在小鼠海马区的表达和分布;通过Western blot检测NLRP3、caspase-1炎症体,IL-1β,组织蛋白酶B(cathepsin B)蛋白的变化;通过透射电镜检测海马区细胞溶酶体损伤的情况。【结果】皮下注射氯化锰7天后,小鼠的血锰和脑锰与对照组(注射氯化钠组)相比明显升高,条件恐惧箱实验证明实验组小鼠学习与记忆能力与对照组相比明显下降;免疫荧光化学染色表明:实验组小鼠海马区的小胶质细胞活化,大量活化的小胶质细胞强烈表达NLRP3炎症体;透射电镜显示:与对照组相比,实验组海马区细胞出现了大量功能紊乱的溶酶体,其表现为溶酶体内出现高密度的微粒,自噬小体增加。而蛋白实验证明:与对照组相比,实验组中海马组织cathepsin B的蛋白表达明显升高, NLRP3蛋白表达升高;caspase-1在未被激活的情况下以pro-caspase-1的形式(45kDa)存在于细胞浆中,而在实验组中caspase-1蛋白发生剪切,出现活化状态下的caspase-1(p20),同时胞浆中的pro-IL-1β(36kDa)也发生剪切,成为成熟的IL-1β(17kDa)。【结论】慢性锰中毒导致小鼠学习记忆能力下降,而中枢神经系统中海马区与学习记忆能力密切相关;锰刺激能激活小鼠海马区的小胶质细胞活化,并激活以NLRP3/caspase-1所介导的炎症体通路,释放炎性因子IL-1β,参与固有免疫反应。我们进一步深入研究了锰激活NLRP3/caspase-1炎症体通路的激活机制。cathepsin B的释放证明了在锰刺激下,海马区出现了大量功能紊乱的溶酶体,且cathepsin B是激活NLRP3/caspase-1炎症体通路的重要分子。因此,我们推断锰刺激下,海马区出现了大量功能紊乱的溶酶体,溶酶体的损伤释放cathepsin B激活NLRP3/caspase-1炎症体通路释放IL-1β,诱发神经炎症。大量的IL-1β蓄积,慢性刺激中枢神经系统的海马区,进而引起学习记忆能力的下降。