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目的:锰（Manganese,Mn）是体内的一种必需金属元素,广泛参与维持机体正常生长功能。同时在发育和细胞内稳态过程方面起着重要作用,且以代谢酶的辅因子身份促进神经递质合成和发挥生物学功能,对人和动物大脑的正常生长发育至关重要。过量的Mn通过血脑屏障（blood brain barrier,BBB）蓄积于海马组织诱导神经毒性的产生,影响大脑的学习记忆能力。有研究表明N~6-甲基腺嘌呤（N~6-methyladenosine,m~6A）在脑内分布最多,广泛参与了学习记忆、多巴胺递质传递等神经功能。肥胖相关蛋白（fat mass and obesity-associated protein,FTO）作为m~6A的去甲基化酶在小鼠海马学习记忆功能方面至关重要。研究发现,作为中枢神经系统内谷氨酸（Glutamate,Glu）能终末的特异性标记物,I型囊泡谷氨酸转运体（Type 1 vesicle glutamate transporter,VGLUT1）参与学习记忆过程,同时有研究证实了小鼠海马CA1区域的长时程增强（long-term potentiation,LTP）显著降低的发生是由VGLUT1基因缺陷造成的,其最终结果为学习记忆能力的下降。本研究旨在探究Mn通过FTO参与VGLUT1 m RNA m~6A甲基化修饰的调节而导致海马学习记忆功能障碍的作用机制。研究方法:成年野生型清洁级C57BL/6小鼠90只,雌雄各半,体重在24-26g之间,按体重随机原则分为9组,每组10只。第1组:给予0.9%的生理盐水腹腔注射;第2-4组为低锰组、中锰组和高锰组:分别按照12.5、25、50 mg/kg剂量腹腔注射MnCl2;第5-9组为脑立体定位重组腺相关病毒载体（AAV5）组:AAV5-Blank Control、AAV5-FTO Control、AAV5-Blank Mn（50）、AAV5-FTO Mn（50）、AAV5-FTO Mn（50）+CSB6B组。VGLUT1抑制剂芝加哥天蓝（Chicago sky blue 6B,CSB6B）采用皮下注射。动物建模成功后进行Morris水迷宫和T迷宫行为学实验用以检测各组小鼠学习记忆能力;电感耦合等离子体质谱仪（Inductively coupled plasma-mass spectroscopy,ICP-MS）检测脑海马中Mn含量;HE染色观察各组小鼠海马组织结构和形态的改变;Western blotting检测各组小鼠海马FTO和VGLUT1的蛋白表达水平;q RT-PCR检测各组小鼠海马FTO和VGLUT1的m RNA水平;免疫荧光双染法观察各组小鼠海马FTO、VGLUT1的蛋白共表达情况;Me RIP-q PCR实验检测各组小鼠海马VGLUT1 m RNA的m~6A水平。结果:行为学Morris水迷宫和T迷宫结果显示,Mn暴露能够导致小鼠空间学习、工作记忆能力减退,造成学习记忆功能障碍。ICP-MS检测结果发现,小鼠脑海马Mn含量随着染Mn剂量的增加而逐渐升高且高锰组显著高于对照组。HE结果显示,与对照组相比,染毒组小鼠海马组织形态发生明显改变,表现为神经细胞显著变形、紊乱等损伤。各染锰组小鼠海马FTO和VGLUT1的蛋白表达及转录水平相比于对照组均发生改变。其中,与对照组相比,中锰组和高锰组的FTO蛋白表达和转录水平与对照组相比呈下降趋势,同时VGLUT1蛋白表达及转录水平也呈现出与FTO相一致的趋势。免疫荧光染色发现,FTO和VGLUT1的蛋白共表达于海马CA1、CA3和DG区的神经细胞上,且二者的荧光强度均随染Mn剂量的增加而逐渐减弱。Me RIP-q PCR实验发现,与对照组相比,高锰组明显发生VGLUT1的m~6A富集现象。ICP-MS结果发现,与对照组相比,小鼠海马过表达FTO和VGLUT1抑制剂注射后的海马锰含量并未出现明显统计学差异。q RT-PCR和Western blotting结果显示,过表达FTO后小鼠海马FTO和VGLUT1的转录及蛋白表达水平显著高于空白对照组。与相应的对照组相比,过表达FTO同时染Mn的小鼠海马FTO和VGLUT1的转录及蛋白表达水平出现下降。免疫荧光染色发现,在小鼠海马CA1区、CA3区和DG区中出现相似的荧光强度水平。过表达FTO后FTO和VGLUT1的荧光强度明显增加,而FTO过表达同时染Mn干预后二者荧光强度有减弱的趋势。Me RIP-q PCR实验发现,过表达FTO后海马VGLUT1 m RNA的m~6A甲基化修饰减少,过表达FTO同时染Mn后这种甲基化修饰明显增加。单纯过表达FTO组海马组织形态未发生改变,而过表达FTO并同时染Mn及VGLUT1抑制后的小鼠海马出现了与单纯染锰组织相似的病理学改变。行为学结果显示,过表达FTO后对小鼠学习记忆没有明显影响,而过表达FTO并同时染Mn后小鼠学习记忆能力下降,抑制VGLUT1后造成了小鼠学习记忆障碍。结论:1、过量Mn暴露蓄积于海马组织引起病理损伤,造成学习记忆功能障碍。2、Mn可通过降低FTO的表达导致海马中VGLUT1 m RNA m~6A甲基化修饰的增多。3、Mn通过海马中增多的VGLUT1 m RNA m~6A甲基化修饰降低VGLUT1的表达,进而导致学习记忆功能障碍。