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食品重金属污染威胁着食品安全,铅和镉是食品中重金属污染的主要成分。已有研究表明铅和镉的单独暴露均会损伤发育期儿童的学习记忆,其损伤机制涉及多方面。铅和镉的联合暴露导致的神经毒性以及可能的表观遗传调控机制尚不清楚。研究铅镉联合暴露的神经毒性,有助于明确某些食品中铅和镉的安全限量标准,具有重要的科学意义和应用价值。本课题旨在探究铅镉联合暴露导致的神经毒性及其中可能表观调控机制,主要包括下结果:1.铅镉单独暴露和联合暴露对PC12细胞存活率和突起生长的影响。实验采用醋酸铅和氯化镉,以浓度为2.5、5、10、20μM的铅和0.1、0.2、0.4、0.8μM的镉处理PC12细胞,并用MTT比色法检测细胞存活率,Image J software统计细胞分支长度和数量。结果发现,铅和镉单独暴露均降低细胞存活率,且抑制了PC12细胞的突起生长,且对细胞存活率降低和突起生长的抑制作用呈剂量依赖性,铅镉联合暴露加重了对细胞存活率的降低,并加重了对细胞突起生长的抑制。2.铅镉单独暴露和联合暴露对Sprague Dawley(SD)大鼠学习记忆和海马CA1和DG区神经元树突棘密度的影响。SD大鼠从出生第一天开始通过饮水单独和联合暴露铅(150 ppm)和镉(5 ppm)至3月龄,运用水迷宫、Y迷宫实验和高尔基染色实验,探究铅镉单独暴露和联合暴露对SD大鼠学习记忆和海马CA1和DG区神经元树突棘密度的影响。行为学实验结果表明慢性铅和镉单独暴露对SD大鼠的学习记忆能力均有损伤,铅和镉联合暴露加重了对学习记忆能力的损伤;高尔基染色结果表明,铅和镉暴露显著降低了大鼠海马CA1区和DG区神经元二级分支的树突棘的密度,联合暴露加重了大鼠神经元树突棘的丢失。3.铅镉单独暴露和联合暴露对组蛋白去乙酰化酶2(histone deacetylase2,HDAC2)表达的影响。通过蛋白质免疫印迹法和荧光定量聚合酶链式反应检测铅镉暴露后的PC12细胞和SD大鼠的海马组织中HDAC2的表达情况。PC12细胞处理剂量为10μM铅和0.1μM镉;SD大鼠染毒剂量与行为学实验相同。结果表明铅和镉暴露后海马组织和PC12细胞中HDAC2表达量均有所升高,联合暴露后HDAC2表达量较单一重金属暴露组的显著升高。4.HDAC2对铅镉单独暴露和联合暴露导致的突起生长抑制的调控作用。用TSA(HDAC2的抑制剂)和shHDAC2处理10μM铅和0.1μM镉暴露的未分化PC12细胞,TSA和shHDAC2均可以显著挽救铅镉联合暴露引起的PC12细胞的突起生长抑制。结论:体内和体外研究均表明铅镉联合暴露较铅镉单独暴露加重了其神经毒性。HDAC2在铅和镉联合暴露引起的突起生长抑制中发挥了重要的调节作用,为神经毒性干预提供了潜在的分子靶点。