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目的:锰是工业和农业等生产活动中使用最多的金属之一,其职业暴露和环境暴露持续增加。近年证实,锰过暴露与帕金森综合征发病之间存在因果关系。脑内细胞色素P450 1B1(cytochrome P450 1B1,CYP1B1)表达丰富,参与多种内、外源性物质的代谢。本文拟通过在体、离体实验,研究CYP1B1介导锰中毒性帕金森综合征的可能机制。方法:免疫荧光检测,12月龄野生型和CYP1B1基因敲除小鼠皮层和海马组织紧密连接蛋白1(ZO-1)和酸性纤维蛋白(Fibrin)的变化;A1Si MP高速正置双光子光谱显微镜,通过在体成像观察毛细血管长度变化和血管内物质渗出现象;利用UPLC/MS-MS检测,8周龄野生型小鼠和CYP1B1基因敲除小鼠纹状体花生四烯酸代谢物的含量。8周龄野生型和CYP1B1基因敲除小鼠,锰(30mg/kg)连续滴鼻21天,旷场和旋转疲劳检测行为学变化;免疫荧光检测黑质区多巴胺能神经元和α-突触核蛋白变化;real-time RT-PCR检测CYP1B1、抗氧化应激和紧密连接相关基因表达。利用Mn Cl2(200μM)、AUDA、14,15-EET分别处理人胶质瘤细胞系U251,real-time RT-PCR检测CYP1B1及抗氧化相关基因表达。采用Mn Cl2(200μM)、5-HETE、15-HETE处理人脑微血管内皮细胞h CMEC/D3(血脑屏障体外模型),real-time RT-PCR检测CYP1B1及紧密连接相关基因表达。结果:与野生型小鼠相比,12月龄CYP1B1基因敲除小鼠皮层和海马区紧密连接蛋白1(ZO-1)明显减少,血管外有酸性纤维蛋白(Fibrin)渗出现象;在体成像显示顶叶皮层微血管总长度减少了36%(P<0.05),经尾静脉进入脑实质的荧光物质明显增加。与野生型小鼠相比,敲除CYP1B1后,纹状体HETE和EET代谢物明显减少。锰处理U251和h CMEC/D3细胞后,CYP1B1的m RNA表达水平明显降低;锰滴鼻21天后,小鼠纹状体CYP1B1表达水平显著下降,提示锰过暴露抑制脑CYP1B1表达。与锰暴露后的野生型动物相比,CYP1B1基因敲除小鼠在旷场实验中自发活动减少了32%(P<0.05),在转棒上停留的时间缩短了45%(P<0.01),且脑内锰含量升高了1.6倍(P<0.01)。免疫荧光共定位实验发现,锰中毒小鼠黑质区多巴胺能神经元丢失,α-突触核蛋白聚积,而CYP1B1基因敲除小鼠这种现象更加明显。与野生型动物相比,CYP1B1基因敲除后,纹状体区Nrf2及下游线粒体抗氧化基因SOD、CAT和GPX1明显下降。在锰暴露模型中,野生型小鼠纹状体Nrf2表达量下降40%(P<0.01),线粒体抗氧化基因SOD1、CAT和GPX1分别下降了35%(P<0.001)、45%(P<0.001)、42%(P<0.001);CYP1B1基因敲除动物在锰暴露后,Nrf2、SOD、CAT和GPX1表达水平进一步下降。与野生型动物相比,CYP1B1基因敲除后,纹状体区PPARγ及紧密连接支架蛋白基因ZO-1、CLDN1和OCLN显著下降。在锰暴露模型中,野生型小鼠纹状体PPARγ表达量下降27%(P<0.001),紧密连接支架蛋白基因ZO-1、CLDN1和OCLN分别下降了26%(P<0.001)、53%(P<0.001)、56%(P<0.001);CYP1B1基因敲除动物在锰暴露后,PPARγ、ZO-1、CLDN1和OCLN表达水平进一步下降。在hCMEC/D3细胞中,与锰单用组相比,5-HETE使得PPARγ、ZO-1、CLDN1和OCLN m RNA水平上调1.32倍(P<0.001),1.55倍(P<0.001),1.42倍(P<0.001),1.82倍(P<0.001);与此同时,15-HETE使得PPARγ、ZO-1、CLDN1和OCLN m RNA水平上调1.84倍(P<0.001),1.68倍(P<0.001),1.3倍(P<0.001),1.68倍(P<0.001)。数据提示,花生四烯酸类丙烯氧化代谢物可拮抗锰对紧密连接蛋白的抑制效应。在U251细胞中,与锰单用组相比,AUDA与14,15-EET合用致Nrf2 m RNA水平上调1.98倍(P<0.001),SOD1、CAT和GPX1 m RNA表达上调1.24倍(P<0.001),1.91倍(P<0.001),1.71倍(P<0.001)。数据提示,花生四烯酸环氧化代谢物可拮抗锰对线粒体抗氧化功能的抑制效应。结论:锰抑制CYP1B1表达,破坏血脑屏障完整性,且抑制神经细胞抗氧化能力。CYP1B1介导花生四烯酸代谢产生的类丙烯氧化代谢物和环氧化物改变Nrf2和PPARγ表达,参与调控血脑屏障和线粒体抗氧化功能。CYP1B1缺失导致脑内锰蓄积加速,多巴胺能神经元损伤加剧,可能是锰中毒性帕金森综合征的易感基因。