【背景】铅是严重危害我国儿童健康的主要环境化学危险因素,具有流行范围广、毒性隐匿持久、主要损伤儿童智力发育等特点。我国目前约有10%～15%的城市儿童血铅超标,部分工矿企业周边地区更为严重,甚至发生多起严重的铅污染和儿童铅中毒事件,严重影响了社会安定和儿童身心健康。因此,揭示铅诱导海马神经元损伤以及学习记忆能力下降的细胞和分子机制,提出有效的防治措施,是目前急需解决的问题。小胶质细胞是中枢神经系统(central nervous system,CNS)的一个重要的免疫驻留细胞。小胶质细胞对外界环境刺激非常敏感,在许多微环境因子发生变化时,小胶质细胞可以迅速做出反应,表现为从带有分支的静息状态转变为具有变形和吞噬作用的激活状态,并可以显著上调许多免疫炎性因子的分泌水平,如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白介素-lβ(interleukin-1β, IL-1β)等等。激活的小胶质细胞还能上调一些炎性相关因子如iNOS的表达,这些因素被认为在介导神经元的损害中起着重要的作用。有研究发现通过脂多糖刺激小胶质细胞活化可以诱导学习记忆能力下降,而我们的初步研究发现铅暴露可诱导小胶质细胞活化。据此我们推测,小胶质细胞活化可能在铅诱导海马神经元损伤及学习记忆能力下降中发挥重要作用。【目的】研究铅暴露对大鼠海马神经元活性及学习记忆的影响;阐明小胶质细胞活化在铅诱导海马神经元损伤中的作用及机制;为儿童铅中毒的防治提供理论和实验依据。【方法】1.用饮水染铅建立铅暴露动物模型;用原代培养的方法建立小胶质细胞与海马神经元体外共培养Transwell模型。2.用膜片钳技术记录LTP;水迷宫实验检测隐蔽平台潜伏期、目标象限停留时间来评价学习记忆能力。3.用NeuN、TUNEL双标法检测海马神经元损伤情况;用免疫组织化学染色法检测铅暴露对小胶质细胞活化的影响。4.用ELISA检测小胶质细胞活化产物IL-1β、TNF-α的表达水平;用免疫组织化学法检测小胶质细胞活化产物iNOS的表达水平。【结果】1.铅暴露可以引起学习记忆能力下降75mg/L铅暴露8周即可引起大鼠长时程诱导受阻,提示铅暴露能够诱导学习记忆能力受损。2.铅暴露能够导致海马神经元损伤75 mg/L铅暴露8周体内模型或者50μmol/L铅暴露24 h体外小胶质细胞与海马神经元共培养模型检测结果均显示铅暴露能够诱导海马神经元损伤,提示铅引起学习记忆的损伤可能是由于铅暴露引起海马神经元损伤导致。3.铅暴露能够诱导小胶质细胞活化体内模型75 mg/L铅暴露8周或者体外原代培养小胶质细胞50μmol/L铅暴露24 h,均能够检测到小胶质细胞活化;体外小胶质细胞染铅50μmol/L、24 h后再与海马神经元原代培养细胞用Transwell共培养模型以正常培养基共培养24 h,检测发现海马神经元受损,其结果在统计学上具有显著性差异,提示铅可以通过诱导的小胶质细胞活化导致海马神经元损伤。4.抑制iNOS表达能够在一定程度上保护海马神经元免受铅暴露的损伤以300μmol/L SMT与铅共同作用于体外小胶质细胞与海马神经元共培养模型24 h,检测结果显示,染铅+SMT组小胶质细胞iNOS表达显著低于染铅组(33.4±1.08 fold compare to control group) (P<0.01)。海马神经元在SMT拮抗了iNOS的表达后其损伤程度与染铅组相比明显降低,其结果在统计学上具有显著性差异(P<0.01),提示铅暴露诱导iNOS表达能够在一定程度上引起海马神经元损伤。5.抑制小胶质细胞活化能够在很大程度上保护海马神经元免受铅暴露的损伤以45μmol/L米诺环素与铅共同作用于体外小胶质细胞与海马神经元共培养模型24 h,检测结果显示,染铅+米诺环素组小胶质细胞活化程度显著低于染铅组(P<0.01)。染铅+米诺环素组小胶质细胞活化产物表达的检测结果也显著低于染铅组(P<0.01)。海马神经元在米诺环素拮抗了小胶质细胞活化及其活化产物的表达之后,损伤程度明显减小,其结果在统计学上具有显著性差异(P<0.01)。提示铅能够通过诱导小胶质细胞活化及其活化产物表达引起海马神经元损伤。【结论】1.铅暴露可引起海马神经元损伤及学习记忆能力下降,提示铅可能通过诱导海马神经元的损伤引起学习记忆能力的下降。2.铅暴露引起的小胶质细胞活化同时导致海马神经元的损伤,提示小胶质细胞活化可能是铅导致海马神经元损伤并进而引起学习记忆能力下降的原因之一。3.拮抗小胶质细胞活化及其活化产物表达的上调,在一定程度上可以保护海马神经元免受损伤,进一步证实了小胶质细胞活化在铅诱导的海马神经元损伤过程中发挥了重要作用,表明铅可能通过诱导小胶质细胞活化及其活化产物表达的上调引起海马神经元的损伤,从而导致学习记忆能力下降。