摘要
工农业等的发展伴随大量废水的产生，氮磷随着废水一起排放进入自然水体中，导致水体富营养化，造成蓝藻水华的发生。蓝藻水华除了破坏生态系统和环境外还会产生蓝藻毒素危害人和动物健康。蓝藻毒素是部分有毒蓝藻的次级代谢物，可按照致毒方式分为肝毒素及神经毒素等。在蓝藻毒素中微囊藻毒素(Microcystins，MCs)是一类重要的毒素，因其严重的肝毒性被人们所熟知。随着对MCs研究的深入，人们也逐渐意识到了MCs的其它毒性如神经毒性的严重危害。 大脑是MCs的主要靶器官之一，MCs能在OATP/Oatp（有机阴离子转运肽，Organicaniontransportingpolypeptides）的转运作用下通过BBB（血脑屏障，Blood-brainbarrier）进入神经系统并造成神经系统损伤。许多研究表明MCs能影响动物的认知能力，但缺少深层次的研究，相关机制也尚不明确。为了探索MCs诱导动物认知损伤的毒性机制，本研究通过灌胃的方式对Balb/c小鼠进行为期180天的MC-LR慢性染毒实验，基于靶向和非靶向脂质组学系统分析了对认知具有重要作用的脑区——海马和前额叶皮层脂质代谢侧面的变化，同时还对前额叶皮层和海马进行组织病理观察、凋亡代谢基因检测、脂质代谢调控相关基因的检测。 结果发现，MC-LR处理组小鼠大脑重量显著变轻，体重增长速度较缓，且饮水和摄食量也不及对照组。 30μg/kg组，H&E染色和电子显微观察显示前额叶皮层神经元细胞核固缩增加，噬神经现象增加，星型胶质细胞增生，线粒体肿胀，然而这些并未在海马组织中观察到，海马只发现CA1区细胞间隙增大。另外30μg/kg组，前额叶皮层和海马均未观察到明显的细胞凋亡现象;300μg/kg组，细胞间隙增大、核固缩以及细胞凋亡在海马和前额叶皮层均观察到。值得注意的是明显的线粒体坏死和噬神经细胞现象、神经元数量降低、星型胶质细胞和小胶质细胞数量显著增加均只在前额叶皮层中观察到，在海马组织中未观察到这些变化;少突胶质细胞数量（髓鞘的基本单位）在前额叶显著降低，而在海马中变化趋势相反。 MC-LR处理组前额叶皮层促凋亡基因表达均上调，海马促凋亡基因一部分上调，一部分下调，同时抑制凋亡基因、NF-κB通路基因以及促进细胞生存的PI3K-AKT信号通路基因上调。前额叶皮层和海马凋亡基因300μg/kg组比30μg/kg组变化显著。凋亡相关通路基因表达结果与H&E、电镜和TUNEL结果一致，表明前额叶皮层和海马在MC-LR的作用下都受到了损伤且前额叶皮层的损伤比海马严重。 脂肪酸代谢结果显示30μg/kg组海马和前额叶皮层均无显著变化;300μg/kg组海马C13∶0、C14∶0、C15∶0、C16∶1、C17∶0显著升高，C24∶1（神经酸）和C22∶6N3(DHA)显著降低，前额叶皮层C16∶1含量显著升高。脂肪酸代谢通路测定发现海马脂肪酸β氧化、脂肪酸碳链延长和脂肪酸去饱和基因显著升高且300μg/kg组比30μg/kg组变化显著，而前额叶皮层没有显著变化。非靶向脂质代谢组分析发现30μg/kg组不论海马还是前额叶皮层的脂质侧面与对照组相差不大，但300μg/kg组，大量甘油磷脂及鞘脂在前额叶皮层变化一致且都显著降低，而在海马中则显著性升高。我们进一步分析了参与脂肪酸和脂质代谢的关键基因的表达，发现300μg/kg组前额叶皮层arsa、gal3st1、pisd、ptdss2、pld3、plala、cdipt、plpp3、pnpla6、pcy1a、phospho1上调，海马ugt8a、gal3st1、crls1、lpgat1、plaat3、plpp3、ptdss1、lcat、pcat4、ptdss2上调，arsa下调。脂质代谢组结果与脂质通路变化提示甘油磷脂和鞘脂的分解代谢在前额叶皮层和海马均受到促进，但溶血磷脂重新合成磷脂的代谢以及长链不饱和脂肪酸合成代谢在海马中受促进而在前额叶皮层中无显著变化。结合组织病理、脂质代谢物及相关基因表达变化，我们认为MC-LR染毒后前额叶皮层和海马脂质代谢紊乱，在前额叶皮层中脂质代谢倾向于分解代谢，而在海马中倾向于合成代谢。 因此MC-LR诱导小鼠神经毒性，导致海马和前额叶皮层损伤，前额叶皮层损伤比海马严重，这与前额叶皮层和海马的脂肪酸和脂质代谢应答不同有关。
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