紧密连接蛋白及其磷酸化修饰在铅诱导的神经毒性中的作用及其调控机制

儿童铅中毒是一个严重的全球性健康问题，在我国儿童铅暴露机会有增加的趋势。近年来的研究表明，低于"安全值"的微量铅仍对脑发育有影响。流行病学调查发现低于儿童铅中毒诊断标准的铅暴露可引起儿童学习记忆的降低等神经毒性。我们的初步研究发现低剂量铅暴露可使生长期大鼠血脑屏障通透性发生改变，进而对脑结构和功能产生一定的影响，但其确切的机制尚不清楚。本课题拟在前期实验研究的基础上，应用蛋白质组学、细胞生物学、免疫组织化学和分子生物学等方法进一步研究：1、不同低铅暴露水平对生长期大鼠血脑屏障通透性的影响；2、从紧密连接蛋白的降解和磷酸化修饰以及细胞信号转导网络的角度探讨低铅暴露对生长期大鼠血脑屏障通透性影响的机制；3、适量补铁对铅神经毒性的防护作用及其可能机制。本课题将深入认识低铅暴露的神经毒性，在细胞和分子水平上进一步阐明铅诱导BBB通透性改变的分子机制，为铅损伤的防治提供新的思路和实验依据。

本项目采用铅诱导血脑屏障（BBB）损伤的动物和细胞模型，观察紧密连接蛋白的表达水平及其磷酸化修饰在铅暴露诱导的血脑屏障损伤中的作用及其分子调控机制，阐明铁对铅损伤血脑屏障的防护效果。课题内容已基本完成。主要研究进展如下：.1. 建立了铅染毒动物模型。证实铅暴露导致大鼠空间学习记忆能力下降、海马神经元损伤。适量补铁能够产生一定的防治作用。.2. 铅损伤大鼠BBB的通透性。染铅大鼠大脑微血管内皮细胞间紧密连接结构受损，BBB的完整性受到破坏。补铁可以逆转上述现象。.3. 铅暴露对BBB紧密连接蛋白及其信号调控通路的影响。铅暴露可导致紧密连接蛋白ZO-1、Occludin、Claudin-5表达水平下降，蛋白芯片及Western blot检测发现铅可导致PKC、MAPK、PI3K/AKT等信号通路活性发生改变，补铁可以逆转以上变化。.4. 利用体外BBB模型，验证了上述体内实验结果。并发现使用ERK抑制剂PD98059和PI3K抑制剂LY2940021可部分逆转铅诱导的紧密连接蛋白表达下降，表明铅可能通过影响上述通路的磷酸化而引起BBB破坏。.5. 铅暴露可通过PI3K/AKT信号转导通路引起血视网膜屏障开放。发育期大鼠铅暴露可导致视网膜Rod-ERG的波波幅显著性上升及血视网膜屏障通透性增加，紧密连接蛋白表达水平下降，AKT473的磷酸化水平升高，PI3K抑制剂Wortmannin可部分逆转上述变化。.6. 铅暴露导致血迷路屏障紧密连接蛋白表达下降进而导致听力降低。染铅大鼠听力下降，耳蜗毛细胞损伤，血管纹紧密连接蛋白表达降低，而补铁可产生一定的保护作用。.本项目研究过程中共发表SCI收录论文6篇，获批国家实用新型专利8项；培养硕士研究生3名、博士研究生5名。在西安承办了第13届国际神经毒理学大会（2011年），在辽宁丹东承办了中国毒理学会神经毒理专业委员会成立大会暨第一届全国神经毒理学学术会议（2010年）。参加了“双清论坛”（2010年）和“预防医学学科发展战略研讨会”（2011年）。聘任美国国家环境健康研究所分子毒理学中心主任Michael Aschner教授为客座教授。并邀请美国纽约大学黄传书教授、美国普渡大学郑伟教授、Doren French教授等进行讲座交流。