DMT1介导血脑屏障铅转运的正反馈机制及铁的拮抗作用研究

铅是环境中普遍存在的污染物，在体内可长期蓄积并导致多系统的损伤，对神经系统造成的损害尤为明显。铅主要通过二价金属转运体DMT1（divalent metal transporter 1）进行跨膜转运。我们前期的研究结果表明：铅可在大鼠脑组织中蓄积并导致脑铁含量下降，而补铁能够抑制铅的蓄积；利用体外血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）模型发现，铅能够增加ECV304细胞中DMT1的表达，而铁可以抑制铅诱导的DMT1表达升高。上述结果提示：铅与铁经BBB的转运存在着竞争作用；铅能够增强血脑屏障毛细血管上DMT1的表达从而促进自身的转运，即铅经BBB的转运存在着一个正反馈调节机制，而铁能够拮抗这一作用。本课题拟在此基础上进一步阐明这一正反馈调节的分子机制以及铁的拮抗效应，并在动物水平进行验证，期望为血脑屏障的铅转运机制提供有益补充，为探讨防治途径提供重要的实验依据。

铅是环境中普遍存在的污染物，在体内可长期蓄积并导致多系统的损伤，对神经系统造成的损害尤为明显。铅主要通过二价金属转运体DMT1（divalent metal transporter 1）进行跨膜转运。我们前期的研究结果表明：铅可在大鼠脑组织中蓄积并导致脑铁含量下降，而补铁能够抑制铅的蓄积；利用体外血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）模型发现，铅能够增加ECV304细胞中DMT1的表达，而铁可以抑制铅诱导的DMT1表达升高。上述结果提示：铅与铁经BBB的转运存在着竞争作用；铅能够增强血脑屏障毛细血管上DMT1的表达从而促进自身的转运，即铅经BBB的转运存在着一个正反馈调节机制，而铁能够拮抗这一作用。本课题拟在此基础上进一步阐明这一正反馈调节的分子机制以及铁的拮抗效应，并在动物水平进行验证，期望为血脑屏障的铅转运机制提供有益补充，为探讨防治途径提供重要的实验依据。我们通过过表达或降低ECV304细胞中的DMT1（+IRE）表达水平，证实了DMT1（+IRE）是铅进入内皮细胞的重要通路。铅可以增加细胞中ERK1/2蛋白的磷酸化，却显著降低了细胞浆内ERK1/2蛋白的磷酸化。ERK抑制剂PD98059可增加胞浆内IRP1蛋白的表达，同时增加胞浆内DMT1蛋白的表达。建立了铅暴露的动物模型，大鼠血铅、脑组织铅含量均增加，表明模型建立成功，补铁具有拮抗效应。总之，目前为止本课题明确了DMT1（+IRE）是铅进入血脑屏障毛细血管内皮细胞的主要通路，铅可通过改变MAPK/ERK1/2的磷酸化状态而影响IRP1的磷酸化状态及稳定性并最终导致DMT1（+IRE）表达增强，补铁能够逆转BBB的铅转运。