铝致大鼠学习记忆损伤中程序性坏死的作用

摘要

[背景]近年来研究发现铝与多种神经系统疾病的发生发展密切相关,铝的神经毒性作用包括影响中枢神经递质的含量,引起神经细胞死亡,促进Tau蛋白的异常磷酸化和聚集等方面。目前多采用细胞模型来探讨铝致神经细胞程序性坏死的机制。[目的 ]本研究采用大鼠模型,探讨肿瘤坏死因子受体1(TNFR1)-受体相互作用蛋白1(RIP1)/受体相互作用蛋白3(RIP3)信号通路是否在铝[麦芽酚铝,Al(mal)3]致大鼠学习记忆损伤中发挥作用。[方法 ] 40只健康成年雄性SD大鼠,按体重随机分为手术对照组、溶剂对照组、程序性坏死抑制剂(Nec-1)组、Nec-1+Al(mal)3组和Al(mal)3组,每组8只。采用侧脑室注射的方式对大鼠进行急性染毒,Nec-1组给予1.285 4 mmol/L Nec-1 5μL,Al(mal)3组给予50 mmol/L Al(mal)35μL,Nec-1+Al(mal)3组在给予50 mmol/L Al(mal)3前1 h注射1.285 4 mmol/L Nec-1 5μL,溶剂对照组给予等体积的生理盐水,手术对照组采用同样侧脑室插管之外不给予任何试剂处理。每2 d定时染毒1次,连续染毒10 d。染毒结束后,通过Y迷宫测定各组大鼠的自发反应交替率,从而检测大鼠空间学习记忆能力;HE染色观察海马组织病理形态变化,电镜观察海马神经元超微结构,Western blot测定各组大鼠海马组织中TNFR1、RIP1、RIP3的蛋白表达水平。[结果 ]手术对照组、溶剂对照组、Nec-1组和Nec-1+Al(mal)3组大鼠的自发反应交替率没有明显差异,分别为(35.88±2.44)%、(34.38±3.06)%、(35.65±4.48)%和(32.01±6.93)%。与其他4组相比,Al(mal)3组大鼠自发反应交替率下降至(21.96±2.05)%(均P <0.05)。光镜下Al(mal)3组大鼠海马神经元出现不同程度的胞质嗜酸性增强,胞体缩小,胞质呈深红色,细胞排列无序紊乱,神经元数量减少,其余4组大鼠海马神经细胞结构完整、清晰,细胞核清晰可见,核浆比值大,着色均匀,核仁明显,细胞排列整齐有序。电镜下Al(mal)3组大鼠海马神经元胞膜破裂,细胞器大量减少,胞质空泡化,细胞核固缩,核周空化,细胞体积膨胀,神经元之间的突触几不可见;其余4组大鼠海马神经元结构清晰,胞膜完整,胞质饱满,细胞器清晰可见,线粒体、内质网、高尔基体等细胞器围绕在核周,细胞核大而清晰,核仁明显,神经元之间的突触完整且清晰可见。手术对照组、溶剂对照组、Nec-1组和Nec-1+Al(mal)3组间的TNFR1、RIP1和RIP3蛋白表达差异没有统计学意义。与其他4组相比,Al(mal)3组TNFR1、RIP1和RIP3蛋白的表达均明显升高(均P <0.05)。[结论 ]铝可能通过触发TNFR1-RIP1/RIP3信号通路引起程序性坏死,产生神经毒性,进而损伤学习记忆能力。