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目的研究纳米氧化铝(Nano-Al2O3)鼻腔滴注暴露后在大鼠脑组织中的分布及其对中枢神经系统和多巴胺能神经元模型PC12的毒性效应。方法采用鼻腔滴注方式对雄性Wistar大鼠进行染毒,分为生理盐水对照组、Nano-Al2O3暴露组(20 mg/kg体重),每天滴注1次,分别滴注15 d和30 d。于15 d染毒结束后,分别利用电感耦合等离子体质谱和透射电镜检测Nano-Al203在主要功能脑区的分布与定位,并观察超结构的变化。同时分别于15 d、30 d染毒终点观察相应脑区的氧化应激水平和免疫炎性水平。在细胞实验中,3.125、6.25、12.5、25、50、100、200μg/mLAl2O3-NPs与PC12细胞共培养,相差显微镜观察细胞形态学变化;CCK-8实验和LDH渗漏分析评价Al2O3-NPs对细胞活性和细胞膜完整性的影响;Annexin V-FITC/PI双染、PI单染结合流式细胞术分别分析细胞凋亡和细胞周期的变化。结果 ICP-MS检测发现大鼠嗅球、海马和纹状体组织中A1元素含量显著升高,大脑皮质和小脑组织中A1元素含量有升高的趋势,但没有显著性差异;TEM检测发现染毒组大鼠嗅球、海马、纹状体组织胞核、胞浆内有纳米颗粒沉积,并造成相应脑区神经纤维排列疏松、核膜缺损、部分线粒体损伤、胞浆内形成空泡;暴露15 d、30 d后,大鼠嗅球、海马、纹状体组织中GSH含量显著降低,MDA的含量显著升高,同时暴露30d后,皮质组织中GSH含量显著降低;暴露15 d、30 d后,大鼠嗅球、海马、纹状体组织IL-1β、TNF-α水平显著升高,且暴露30 d后亦可造成大脑皮质、小脑组织中TNF-α水平显著升高。细胞形态学观察发现,染毒细胞出现不同程度的回缩变形,变圆漂浮、饱核固缩,细胞突起变短减少,甚至消失,细胞间突起连接点减少;胞质内颗粒物增多,透明度下降。CCK-8实验发现,50~200μg/mLNano-Al2O3暴露12 h、12.5~200μg/mLNano-Al2O3暴露24h、3.125~200μg/mLNano-Al2O3暴露48 h后,PC12细胞活性显著降低。LDH分析显示,200μg/mLNano-Al2O3暴露24 h、50~200μg/mL Nano-Al203暴露48 h后,胞外LDH活性显著升高。25~200μg/mL Nano-Al2O3暴露24 h后可引发PC12细胞凋亡。12.5~200μg/mL Nano-Al2O3暴露24 h后可致细胞周期阻滞在G0/G1期,同时伴随着G2/M期细胞数量显著降低。结论 Nano-Al2O3鼻腔滴注暴露后可沿嗅神经转运至中枢神经系统,引发大鼠中枢神经系统氧化应激和免疫炎性反应发生,造成脑组织超微结构损伤;可破坏细胞膜完整性、抑制细胞活性、引发细胞凋亡、通过阻滞细胞周期抑制细胞增殖;同时可引发细胞形态学改变,通过损伤神经元的神经突起,导致神经元间的物质运输和信息传递无法正常进行,造成神经系统功能损伤。