1-溴丙烷致中毒性周围神经病的分子机制研究

1-溴丙烷作为臭氧层消耗物质（ODS）的主要替代剂，生产和使用量逐年上升，暴露人群迅速扩大，1-溴丙烷可致人体和动物感觉运动型周围神经病，发病机制不明。中毒动物坐骨神经中蛋白泛素化和26S蛋白酶体类胰蛋白酶活性明显升高，提示泛素化和降解过程的激活。先前的研究显示细胞骨架蛋白是环境神经毒性化合物的敏感分子靶点，中毒动物的神经组织中表现为含量降低，推测这种降低源于泛素依赖的蛋白酶体降解系统（UPS）的激活。本课题拟从整体动物和培养细胞二个层次，研究神经系统中UPS和细胞骨架蛋白的相互作用，1-溴丙烷对26S蛋白酶体三种蛋白水解酶活性、各催化亚基β1、β2、β5和调节亚基的含量、泛素连接酶E3的功能及含量变化，结合细胞骨架蛋白的改变，阐明1-溴丙烷中毒性周围神经病的分子机制；观察蛋白酶体抑制剂的干预效果，为预防和筛选治疗药物提供可靠的理论依据；并为我国职业接触限制的建立提供基础数据。

1-溴丙烷作为重要的化工原料、以及臭氧层消耗物质和可疑致癌干洗剂的替代剂应用广泛。全球范围内1-溴丙烷需求量持续增长，中国是1-溴丙烷的主要生产国。1-溴丙烷具有神经毒性，其职业中毒是我国新增的法定职业病之一，但1-溴丙烷神经中毒缺乏有效的治疗措施，我国也尚无1-溴丙烷的职业接触限值， 故研究1-溴丙烷的神经毒性十分必要。由于报道的动物实验神经毒性研究结果不完全一致，我们首先建立了1-溴丙烷周围神经损伤和中枢神经损伤的大鼠中毒模型，并在整体动物水平对其神经毒性的机制和干预进行了系统研究。研究发现1-溴丙烷进入体内导致神经组织氧化应激，基准剂量（BMD）和BMDL计算结果显示大脑GSH/GSSG比值是1-溴丙烷CNS神经毒性最敏感的效应指标。1-溴丙烷中毒动物神经组织UPS活性升高，可能与其神经毒性发生相关，采用UPS抑制剂MG132进行干预实验，但在实验剂量下未观察到预期的作用。继续研究发现，1-溴丙烷进入体内导致Nrf2和NF-κB活化。结果显示Nrf2激活可能是一种代偿机制，而NF-κB通路的激活可能参与了1-溴丙烷神经毒性的发生。1-溴丙烷暴露后，动物大脑组织胞浆NF-κB和核转位显著增加，星形胶质细胞和小胶质细胞大量活化，脑内炎性介质增高，神经元凋亡，以上指标均呈剂量依赖性变化。采用DHA和PDTC抑制炎症、阻断NF-κB活化，能明显抑制星形胶质细胞细胞和小胶质细胞活化，降低脑内炎性介质，减少神经元凋亡和丢失，并明显改善1-溴丙烷导致的实验动物认知功能障碍。在1-溴丙烷周围神经损伤大鼠的运动皮质，也观察到大量过度活化的星形胶质细胞和小胶质细胞，神经元数目减少明显。1-溴丙烷染毒前给予自由剂清除剂依达拉奉，明显减轻实验动物周围神经损伤，并伴随着活化星形胶质细胞和小胶质细胞、神经元丢失的明显减少。总之，研究提示大脑氧化还原失衡是1-溴丙烷神经毒性的早期事件，氧化应激激活NF-κB启动并形成脑内自我促进的炎性反应恶性循环是介导1-溴丙烷神经毒性的关键事件。NF-κB是干预1-溴丙烷神经毒性的关键作用靶点，阻断NF-κB活化及其上游事件能有效控制大脑炎性反应，减轻1-溴丙烷对中枢和周围神经系统的损伤。NF-κB与上下游事件的确切作用模式、人群干预及临床治疗适用的干预剂仍需继续深入探讨。