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目的:通过体内及体外实验探讨三甲基化的组蛋白H3第4位赖氨酸K4(H3K4me3)及其甲基转移酶MLL改变在铝致认知功能障碍中的作用。方法:体内实验:160只无特定病原体级健康雄性SD大鼠按体重随机分为4批16组,每组10只,每批设对照组及低、中、高剂量铝暴露组,采用饮水方式染毒,对照组给予饮用自来水,染铝组每日分别给予剂量为2 mg/kg、12 mg/kg、72 mg/kg体重的AlCl3染毒,第一批连续染毒90天,第二批染毒180天,第三批染毒270天,第四批染毒360天。染毒结束后,采用旷场试验和Morris水迷宫试验测定大鼠的自主活动、探索活动和空间学习记忆能力,采用组蛋白甲基转移酶活性/抑制性试剂盒测定海马组织MLL酶活性,采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定海马组织H3K4me3蛋白表达量。体外实验:选取同批次处于对数生长期的SH-SY5Y细胞,将其分为空白对照组、1 mM Al3+、2 mM Al3+、4 mM Al3+组,对照组不给予任何干预物,染铝组给予相应剂量的AlCl3,染毒48小时后测定相关指标。采用CCK-8法测定细胞活力,采用流式细胞术测定细胞凋亡率,采用组蛋白甲基转移酶活性/抑制性试剂盒测定MLL酶活性,采用实时荧光定量聚合酶链反应(qRT–PCR)测定MLL相对表达量,采用免疫荧光化学法测定MLL蛋白相对表达量,采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定H3K4me3蛋白表达量。结果:1.体内实验旷场试验结果:(1)中央象限停留时间中央象限停留时间染铝剂量与染铝时间存在交互作用(p﹤0.05),其在染毒270天及360天时随染铝剂量的增高而延长(p﹤0.05),各剂量组中央象限停留时间随染铝时间的延长而增加(p﹤0.05),多重线性回归分析得回归方程y=-10.211+0.234x1+4.558x2(x1:染铝剂量,x2:染铝时间)(p﹤0.01)。(2)站立次数站立次数的染铝剂量与染铝时间的交互作用无统计学意义(p﹥0.05),大鼠站立次数随染铝剂量的增高和染铝时间的延长而减少(p﹤0.05),一般线性回归分析得站立次数与染铝剂量和染铝时间的回归方程分别为y=21.525-0.095x1、y=35.004-2.145x2(x1:染铝剂量,x2:染铝时间)(p1﹤0.01,p2﹤0.01)。(3)修饰次数大鼠修饰次数染铝剂量与染铝时间的交互作用无统计学意义(p﹥0.05),大鼠修饰次数随染铝剂量的增高和染铝时间的延长而减少(p﹤0.05),一般线性回归分析得回归方程分别为y=-10.899-0.053x1、y=-18.105-1.154x2(x1:染铝剂量,x2:染铝时间)(p1﹤0.01,p2﹤0.01)。morris水迷宫试验结果:(1)定位航行试验逃避潜伏期大鼠逃避潜伏期染铝剂量与染铝时间的交互作用无统计学意义(p﹥0.05),大鼠逃避潜伏期随染铝剂量的增高和染铝时间的延长而增加(p﹤0.05),一般线性回归分析得回归方程分别为y=-35.464+0.148x1、y=-26.075+1.738x2(x1:染铝剂量,x2:染铝时间)(p1﹤0.01,p2﹤0.01)。(2)空间探索试验目标象限停留时间大鼠目标象限停留时间染铝剂量与染铝时间存在交互作用(p﹤0.05),各染毒阶段目标象限停留时间随染铝剂量的增高而降低(p﹤0.05),低、中、高剂量组随染毒时间延长目标象限停留时间减少(p﹤0.05),多重线性回归分析得y=25.002-0.098x1-0.723x2(x1:染铝剂量,x2:染铝时间)(p﹤0.01)。(3)空间探索试验穿越平台位置次数大鼠穿越平台位置次数染铝剂量与染铝时间的交互作用无统计学意义(p﹥0.05),且其随染铝剂量的增高和染铝时间的延长而减少(p﹤0.05),一般线性回归分析得y=-4.134-0.023x1、y=-4.583-0.130x2(x1:染铝剂量,x2:染铝时间)(p1﹤0.01,p2﹤0.01)。大鼠海马组织mll酶活性测定结果:大鼠海马组织mll酶活性染铝剂量和染铝时间的交互作用无统计学意义(p﹥0.05),mll酶活性随染铝剂量的增高和染铝时间的延长而降低(p﹤0.05),一般线性回归分析得y=40.242-0.151x1、y=47.735-1.432x2(x1:染铝剂量,x2:染铝时间)(p1﹤0.01,p2﹤0.01)。elisa法测定大鼠海马组织h3k4me3蛋白表达结果:大鼠海马组织h3k4me3蛋白含量染铝剂量与染铝时间存在交互作用(p﹤0.01),且其在染毒270天及360天时随染铝剂量的增高而降低(p﹤0.05),低、中、高剂量组h3k4me3含量随染铝时间的延长而减少(p﹤0.05),多重线性回归分析得y=29.376-0.095x1-1.212x2(x1:染铝剂量,x2:染铝时间)(p﹤0.01)。认知能力试验指标与mll酶活性及h3k4me3含量相关性分析:旷场试验中央象限停留时间及水迷宫试验逃避潜伏期与海马mll酶活性下降呈负相关(p﹤0.05),旷场试验大鼠站立次数、修饰次数及水迷宫试验目标象限停留时间与mll酶活性下降呈正相关(p﹤0.05),各指标与h3k4me3含量下降的相关性同mll酶活性。2.体外实验cck-8法测定细胞活力结果:sh-sy5y细胞活力随染铝剂量的增高而降低(p﹤0.05)。流式细胞术测定细胞凋亡结果:随染铝剂量的增高细胞凋亡率增高(p﹤0.05)。细胞mll酶活性测定结果:随染铝剂量的增高mll酶活性呈下降趋势(p﹤0.05),一般线性回归分析得mll酶活性与染铝剂量的回归方程为y=100.34-20.605x(p﹤0.01)。qrt-pcr测定细胞mll相对表达量结果:各组细胞mll相对表达未见明显差异(p﹥0.05)。免疫荧光化学法测定mll蛋白相对表达结果:mll荧光强度随染铝剂量的增高而降低(p﹤0.05),一般线性回归分析得mll荧光强度与染铝剂量的回归方程为y=986.115-110.753x(p﹤0.01)。elisa法测定细胞h3k4me3蛋白表达结果:h3k4me3蛋白含量随染铝剂量的增高而降低(p﹤0.05),一般线性回归分析得h3k4me3蛋白含量与染铝剂量的回归方程为y=59.57-7.089x(p﹤0.01)。结论:1.慢性铝暴露可致大鼠探索能力、学习记忆能力等认知功能障碍,且存在剂量及时间依赖性;2.铝暴露可致MLL酶活性下降,存在剂量及时间依赖性,铝暴露可能会对MLL蛋白转录后修饰产生影响;3.铝暴露可致H3K4me3蛋白表达量降低,且存在剂量及时间依赖性;4.认知能力障碍与MLL酶活性及H3K4me3表达下降相关。综上,铝可能通过降低MLL酶活性引起H3K4me3含量降低,进而影响认知能力。