铝元素在食品工业、临床医疗及生活等各个领域有广泛应用,导致人类面临铝暴露的风险也很高。铝暴露最为敏感的靶部位是中枢神经系统,长期铝暴露会导致神经退行性疾病的发生,但相关的致病机制尚未阐明。本课题采用细胞实验和动物实验的方法,围绕着铝元素导致神经系统损伤机理以及绿原酸对铝毒清除的效果和机制两个方面内容展开研究。(1)本研究以ICR小鼠为研究对象,初步研究了绿原酸对铝暴露导致的小鼠认知障碍的影响。研究表明绿原酸能有效预防铝暴露导致的小鼠认知障碍。在Morris水迷宫实验中,绿原酸(100 mg/kg)干预的小鼠潜伏期比铝处理组缩短49.7%;跳台实验中,绿原酸(100 mg/kg)干预的小鼠的潜伏期比铝处理组缩短13.8%。代谢蓄积实验表明,绿原酸能够促进小鼠粪便中铝元素的排泄,减少海马体中铝元素的蓄积。海马组织结构观察发现,绿原酸能有效改善海马区神经元细胞结构性损伤,减弱神经元细胞核固缩和线粒体肿胀,(2)本研究分别以大鼠原代海马神经元细胞和ICR小鼠为研究对象,系统探讨了咖啡绿原酸对铝暴露导致的神经元细胞氧化应激损伤的影响。研究表明绿原酸能显著减少铝暴露导致的神经元细胞氧化应激损伤。相比铝处理组,绿原酸干预能减少细胞内自由基生成,丙二醛含量,线粒体膜损伤,增强抗氧化酶活力,肌酸激酶活力和ATP合成等。免疫学分析表明,绿原酸干预能有效激活核因子E2相关因子2-Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1(Nuclear factor-E2-related factor 2 Kelch-like ECH associated protein 1,Nrf2-Keap1)信号通路和下游Ⅱ相酶的表达,减少铝暴露导致的氧化损伤。(3)本研究在复制铝暴露导致神经损伤模型的基础上,深入研究了铝元素导致阿尔兹海默症的分子机制。研究表明铝离子进入细胞内与14-3-3ζ特异性结合,减少伴侣蛋白14-3-3ζ和维管束连接蛋白tau的亲和能力,被释放的tau蛋白过度磷酸化后在突触中蓄积,从而形成神经纤维缠结。研究采用Native-PAGE分离脑组织全蛋白,利用Al3+与8-羟基喹啉结合后的荧光性实现亲铝蛋白的可视化化,结果表明脑型肌酸激酶和14-3-3ζ蛋白具有较高的亲铝活性。通过免疫学方法研究发现,铝暴露能够增加大鼠海马体(齿状回和海马回3)中磷酸化tau蛋白的表达和神经纤维缠结的形成,减少14-3-3ζ和tau蛋白的相互作用。(4)为进一步评估绿原酸对铝暴露致阿尔兹海默症的保护机理,本研究分别采用200 mg/kg和100 μM的绿原酸对Wistar大鼠和大鼠原代海马神经元细胞进行干预。研究表明绿原酸在细胞内可以竞争性结合Al3+,减少Al3+和14-3-3#蛋白的相互作用,从而增加伴侣蛋白14-3-3ζ和tau蛋白的保护作用,防止tau蛋白的磷酸化蓄积。同时,研究发现绿原酸能够显著的减少细胞内神经纤维缠结的形成,这可能是由于绿原酸可以与tau某些结构域结合,从而中和其磷酸表位、防止tau蛋白的过度磷酸化。本论文系统研究了绿原酸对铝暴露致神经损伤的保护作用及其机制。研究结果表明,绿原酸能够激活Nrf2-Keap1信号通路,保护神经细胞免受铝暴露导致的氧化应激损伤;绿原酸能够竞争性结合Al3+,调控14-3-3ζ和tau蛋白相互作用,防止神经纤维缠结的形成。该研究为防治铝暴露造成神经损伤的靶点和抗铝毒药物的寻找提供了新的思路和方向。