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过度饮酒损害神经系统并导致酗酒者大脑萎缩和认知功能下降。流行病学研究发现,与不喝酒相比,大量饮酒增加成年人认知障碍和神经退行性疾病如阿尔茨海默症(Alzheimer’s disease,AD)的发生几率,而轻度或适度饮酒则不增加认知障碍和AD的发生几率。同时,与不喝酒相比,大量饮酒加快AD患者的认知衰退,而少量或适度饮酒延缓AD患者的认知衰退。神经细胞缺失是酗酒者及AD患者大脑功能损伤及认知障碍的重要机制。目前,不同饮酒量对神经细胞生存的影响及其机制尚不完全清楚。本研究利用Neuro-2a(N2a)神经细胞为主要模型,研究不同浓度乙醇对神经细胞的毒性作用。MTT分析结果显示,175 m M到400 m M的乙醇显著降低N2a细胞的活性。浓度为150 m M以下的乙醇与N2a细胞共同孵育24 h不影响细胞的存活率。尽管单独处理不影响细胞存活,当与淀粉样蛋白(β-amyloid protein,Aβ)共同处理时,10 m M以上的乙醇显著增加Aβ诱导的细胞毒性,而0.1-1.6 m M的乙醇则降低Aβ诱导的细胞毒性。进一步研究发现,不同浓度的乙醇对Aβ聚集的影响不同,高浓度的乙醇促进而低浓度的乙醇抑制Aβ的聚集。这可能是不同浓度乙醇对Aβ诱导的细胞毒性的作用呈现两面性的一个原因。当细胞与乙醇孵育时间延长至48 h后,0.5-50 m M的乙醇显著增加细胞存活率。其中,1 m M乙醇的效果最明显。5-溴-2-脱氧尿嘧啶核苷(5-bromo-2-deoxyuridine,Brd U)标记法与流式细胞术检测发现,细胞与1 m M乙醇孵育36 h或60 h后,处于S期的细胞数量增加,同时cyclin D1蛋白水平升高。丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases,MAPKs)和磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositide 3 kinases,PI3Ks)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB或Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,m TOR)细胞信号在细胞生存和增殖的调节中起着重要作用。低浓度乙醇处理增强细胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase,ERK 1/2)和氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)的活化并降低p38 MAPK的活化。同时,低浓度乙醇处理升高Akt的活化,并增强m TOR的活性及其介导的核糖体蛋白S6激酶(ribosomal protein S6 kinases,p70S6K)的活化。以上细胞信息的改变可能是低浓度乙醇增加S期细胞数量和促进细胞存活的重要机制。乙醛脱氢酶2(aldehyde dehydrogenase 2,ALDH2)催化乙醇的有毒代谢产物乙醛的氧化和清除。亚洲约40%的人群由于ALDH2基因单核苷酸多态性导致ALDH2活性降低。有报道低剂量酒精摄入的有益作用可能与其诱导ALDH2的表达相关。在N2a细胞中,低浓度乙醇处理升高ALDH2蛋白水平。同时,在ALDH2基因敲除细胞中低浓度乙醇不再对细胞存活具有促进作用。因此,ALDH2的活性对于低浓度乙醇促进N2a细胞生长至关重要。以上结果表明,高浓度的乙醇诱导神经细胞毒性,而低浓度的乙醇对神经细胞生存和增殖具有促进作用,其机制可能与其增强ERK、JNK和Akt/m TOR细胞信号途径的活化以及抑制p38 MAPK的活化相关。这些结果可以部分解释过度饮酒促进认知衰退而适度饮酒延缓AD病理发展。此外,由于ALDH2的活性对于乙醇促进细胞存活至关重要,因此,乙醇对神经细胞生存的作用不仅依赖于浓度,而且与ALDH2基因型相关。