【摘 要】
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目的过量的锰暴露可致成人和儿童认知功能下降,但锰暴露致老年人认知损伤的研究鲜有报道,且锰致认知损伤的分子机制尚不清楚。认知功能下降也是老年人和阿尔兹海默病（AD）的一个重要特征,大量研究表明淀粉样前体蛋白（APP）及其降解途径影响突触功能是AD发病的关键机制。人群流行病学研究发现环境污染物与老年人认知下降和AD发病有关。然而,APP及其α-和β-分泌酶途径在锰致认知损伤中的作用未见报道。本研究旨在
【基金项目】
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项目名称:锰对认知功能的影响及其分子作用机制研究，项目合同编号:21467003，项目来源:国家自然科学基金地区科学基金项目，项目起止时间:2015/01-2018/12; 项目名称:APP蛋白及其降解产物在锰致认知损害中的作用，项目合同编号:2018GXNSFDA050011，项目来源:广西自然科学基金重点项目，项目起止时间:2019/03-2023/02
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目的过量的锰暴露可致成人和儿童认知功能下降,但锰暴露致老年人认知损伤的研究鲜有报道,且锰致认知损伤的分子机制尚不清楚。认知功能下降也是老年人和阿尔兹海默病（AD）的一个重要特征,大量研究表明淀粉样前体蛋白（APP）及其降解途径影响突触功能是AD发病的关键机制。人群流行病学研究发现环境污染物与老年人认知下降和AD发病有关。然而,APP及其α-和β-分泌酶途径在锰致认知损伤中的作用未见报道。本研究旨在探讨慢性锰暴露对老年人认知功能的影响,并深入研究APP及其降解途径介导的突触功能在锰致认知功能损伤中的作用。方法2016年8月至2017年7月在广西河池市某地区对375名男性老年人开展一般情况和简易认知状态检查表（MMSE）调查,收集其尿样和外周静脉血,电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）检测尿锰含量,ELISA试剂盒测定血浆中APP蛋白水平,并分析尿锰水平与老年人认知功能和血浆APP蛋白的关系。同时,32只SPF级雄性C57BL/6小鼠按体重随机分为0、25、50和100 mg/kg组,每组8只。通过灌胃染锰3个月建立小鼠认知功能损伤模型;分别使用0、100、200和400μM Mn2+处理小鼠原代海马神经元及0、200、400和800μM Mn2+处理小鼠源的神经瘤母细胞（N2a）24 h建立锰染毒的体外细胞模型;标记定量蛋白质组学检测经0和400μM Mn2+处理的小鼠原代海马神经元之间蛋白表达差异;q RT-PCR检测锰暴露后小鼠海马、原代海马神经元和N2a细胞中APP、ADAM10和BACE m RNA水平;Western blot检测锰暴露后小鼠海马、原代海马神经元和N2a细胞中APP、ADAM10、BACE1、Aβ40、Aβ42、synapsin1和PSD95蛋白水平;ELISA检测小鼠血浆和原代海马神经元中s APPα、s APPβ、Aβ40和Aβ42蛋白含量,N2a细胞中s APPα和s APPβ蛋白含量及小鼠原代海马神经元和N2a细胞中ADAM10和BACE1酶活性水平。此外,通过细胞转染技术建立过表达和敲降APP的N2a稳转细胞株,经800μM Mn2+处理24 h后检测APP、ADAM10、BACE1、Aβ40、Aβ42、synapsin1和PSD95蛋白水平。结果1.375名男性老年人中认知下降人群占29.06%（109/375）,认知下降老年人MMSE得分中位数（18分）低于认知正常老年人（27分）（P0.05）;50和100 mg/kg染锰组海马APP蛋白水平降低（P<0.05）。在小鼠原代海马神经元中,与0μM组相比,400μM组的APP m RNA水平降低（P<0.05）,200和400μM组APP蛋白水平均降低（P<0.05）;在N2a细胞中,与0μM组相比,800μM组的APP m RNA和蛋白水平均降低（P<0.05）。6.在小鼠中,与0 mg/kg组相比,50和100 mg/kg染锰组海马ADAM10m RNA和蛋白水平及血浆s APPα蛋白水平均降低（P<0.05）。在小鼠原代海马神经元中,与0μM组相比,100、200和400μM组的ADAM10 m RNA水平均降低（P<0.05）,400μM组ADAM10和s APPα蛋白水平及ADAM10酶活性均降低（P<0.05）。N2a细胞中,与0μM组相比,800μM组的ADAM10 m RNA水平降低（P<0.05）,400和800μM组ADAM10和s APPα蛋白水平均降低（P<0.05）,200、400和800μM组的ADAM10酶活性均降低（P<0.05）。7.在小鼠中,与0 mg/kg组相比,100 mg/kg染锰组海马BACE m RNA水平降低（P0.05）。在小鼠原代海马神经元中,与0μM组相比,100、200和400μM组的BACE m RNA水平均降低（P0.05）。N2a细胞中,与0μM组相比,400和800μM组BACE m RNA水平均降低（P0.05）。8.在小鼠中,与0 mg/kg组相比,50和100 mg/kg染锰组海马PSD95和synapsin1蛋白水平均下降（P<0.05）。在小鼠原代海马神经元中,与0μM组相比,Western blot和免疫荧光结果均显示200和400μM组PSD95和synapsin1蛋白水平均下降（P<0.05）。在N2a细胞中,与0μM组相比,Western blot结果显示800μM组PSD95和synapsin1蛋白水平均降低（P<0.05）;免疫荧光结果显示400和800μM组PSD95和synapsin1蛋白水平均下降（P<0.05）。9.APP overexpression（APP OE）和APP sh RNA N2a细胞稳转株经800μM Mn2+染毒24 h,结果显示染锰组APP、ADAM10、PSD95和synapsin1蛋白的表达水平均下降（P0.05）。结论1.慢性锰暴露降低了男性老年人的认知功能。2.锰暴露通过抑制APP及其α-分泌酶途径而非β-分泌酶途径影响突触功能,进而损伤认知功能。
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