锌缺乏对嗅觉功能的影响和机制

Zinc is an essential trace element, playing an important role in the growth and development, reproduction and immunity, etc in human body. Zinc deficiency is associated with obvious impairment in above functions. Zinc deficiency is a widespread public health problem both in the developed and developing countries. In the recent years, the role of zinc in the development and maintenance of neural system has attracted more and more attention. Clinical investigation has found that reduced olfactory function was an obvious character of zinc definciency, however, whose mechanism remains largely unclear. Our preliminary studies have found that zinc definciency would cause severely declined olfaction or even loss of smell, decreased food intake and delayed increase of body weight in rats. Further, we found zinc deficiency could result in a variety of abnormality in olfactory organs and related cells. In this study, we will focus on the study of G-protein coupled receptor, the transmission of messages of olfactory cells, cell senescence in the olfactory bulb and the molecular and functional changes in neural stem cells in the process of olfactory memory formation, to investigate the effect and molecular mechanism of zinc deficiency on the olfaction. Our study may help clarify the mechanism by which zinc affects the olfactory function, and thus benefit the prevention and therapy of zinc deficiency induced developmental disorder.

锌是一种人体必需的微量元素，在人体的生长发育、生殖、免疫等方面发挥着重要作用，锌缺乏时可导致人体上述功能受到明显的损害。无论是在发达国家还是发展中国家,锌缺乏都是一个普遍存在的公共卫生问题。近年来，锌在神经系统发育和维持中的功能越来越受到重视。临床上已发现嗅觉功能退化是锌缺乏的一个典型症状，但其机制尚不清楚。我们前期实验中发现大鼠缺锌后会导致嗅觉的严重下降甚至失嗅，大鼠进食量明显下降以及体重增长缓慢。进一步，我们发现缺锌会导致嗅觉器官和相关细胞出现一系列的异常。根据已获得的实验结果和目前对嗅觉传导机制的认识，本研究拟从对气味分子信号识别的G-蛋白偶联受体、嗅球中神经细胞间信息的传递、嗅球中细胞衰老以及嗅觉记忆形成中干细胞的作用这四个方面着手，研究锌缺乏对嗅觉的影响及其分子机制，以期揭示锌影响嗅觉功能的机制，从而有助于锌缺乏导致的发育异常的防治。

锌缺乏是重要的公共卫生问题，在儿童和青少年群体中广泛存在。锌缺乏会导致人体多种系统功能受到明显损害，尤其是神经和感官系统异常，导致个体出现智力和认知能力发育不良、味觉丧失、嗅觉异常和异食癖等症状。嗅觉是人体重要的感官系统，在气味辨别、寻找食物、识别环境及发送警报等过程中发挥重要功能；此外，嗅觉还能通过中枢神经系统影响人的情绪、调节生命周期。并且，一些疾病早期也会出现嗅觉改变，如Alzheimer和Parkinson综合症早期都伴有嗅觉功能下降。但是，锌缺乏导致嗅觉功能损伤的机制不清楚。.本课题主要围绕锌缺乏对嗅觉传导外周器官和中枢处理系统的影响进行研究，分别探讨了锌缺乏模型大鼠中嗅上皮感官组织、嗅球组织和海马组织中锌缺乏的影响。课题组研究发现，锌缺乏对嗅上皮感官组织以及嗅感觉神经元无显著影响。但是，锌缺乏可以导致嗅球组织以及海马组织出现明显的病理性改变，提示锌缺乏主要影响了嗅觉的次级处理中枢和嗅觉记忆中枢等组织。.在嗅球组织中，课题组观察到锌缺乏可以导致嗅球组织中出现明显的氧化应激升高，嗅鞘细胞中p53的表达升高和嗅鞘细胞的凋亡。此外，嗅神经元的凋亡以及相关蛋白如FOXO3a和p27的表达显著升高。上述结果提示，锌缺乏可以导致嗅鞘细胞受到显著的影响，从而潜在影响迁移至嗅球中的神经前体细胞的增殖和分化过程。.在海马组织中，课题组发现锌缺乏可以导致海马神经前体细胞的增殖能力下降，并且发现Wnt/β-catenin和FOXO3a/p27通路在此过程中发挥关键角色。干预Wnt/β-catenin和FOXO3a/p27通路均可以部分逆转锌缺乏导致的神经前体细胞的增殖抑制。这些研究提示，锌缺乏引起海马组织中神经前体细胞的增殖能力下降是嗅觉异常的重要机制。.根据上述的研究结果，课题组整理并在Brain Research和Journal of Neurochemistry等杂志中发表研究性论文多篇。此外，课题组目前仍在整理并计划近期投稿论文1篇。课题组的研究较为系统地分析了锌缺乏影响嗅觉功能的组织部位、病理改变特征和关键分子机制，为锌缺乏导致的神经系统发育和功能障碍机制提供了新的理论基础。