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NO2是一种重要的空气污染物。室外来源于化石燃料燃烧,汽车尾气是主要排放源,在交通拥堵路段浓度可达0.4 ppm;室内主要来源于燃煤燃气灶的使用和抽烟等,其浓度往往高于室外,室内峰值可达2-4 ppm。空气NO2接触是中枢神经系统（CNS）损伤和疾病发生的潜在危害因子,与成人神经退行性疾病和孩童神经发育疾病密切相关。阿尔茨海默病（AD）是典型的神经退行性疾病之一,临床表现为渐进性记忆衰退和认知功能损伤等。病理学特征主要包括β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积和tau蛋白高度磷酸化,线粒体功能障碍是其早期症状。国内外报道指出,交通源污染物或大气环境NO2接触可导致人群脑组织tau蛋白过度磷酸化、Aβ斑块沉积、炎性因子表达升高、神经退行性病变以及学习记忆功能损伤。然以上结果多源于复杂大气环境下的污染物混合暴露模式研究,缺乏NO2单独暴露与疾病发生的实验证据,更缺少对其致病机理的深入解析。为此,本课题拟建立单一污染物NO2动物吸入暴露模型,开展NO2暴露与AD特征性病理损伤的相关性及其分子机制的研究。结果发现:（1）NO2暴露（5、10、20 mg/m3,5时/天,暴露7天）显著上调大鼠皮层组织ROS和脂质过氧化产物MDA水平,引发氧化应激反应,导致线粒体膜损伤、嵴断裂和线粒体溶解等超微结构改变,并浓度依赖性地抑制线粒体呼吸链复合酶II、IV、V活性及ATP的合成,致使线粒体功能紊乱。此外,高浓度NO2可显著降低线粒体生物合成调控因子（PGC-1α、NRF1和TFAM）的蛋白表达,抑制线粒体的自我修复。（2）5 mg/m3 NO2吸入暴露（5时/天,暴露4周）导致正常C57BL/6J和AD模型鼠空间学习记忆功能受损,增加Aβ42的合成及聚积。此过程伴随小胶质细胞、星形胶质细胞异常活化和神经元退行性改变。其间,NO2导致APP/PS1小鼠皮层5,487个基因异常表达。KEGG通路分析显示,差异基因主要富集于突触功能、学习记忆、Aβ产生及花生四烯酸（AA）代谢等路径。在NO2染毒期间注射JZL184（8 mg/kg体重）,可通过抑制单酰基甘油脂肪酶（MAGL）活性提高内源性2-花生四烯酸甘油酯（2-AG）含量并降低AA代谢产物,缓解因暴露所致神经炎症、神经元退行、Aβ42沉积及学习记忆功能障碍。（3）5 mg/m3 NO2暴露（5时/天,暴露4周）导致脑组织胰岛素信号传导路径（IRS-1-AKT）紊乱,干扰下游糖原合成酶激酶-3β（GSK-3β）活性,引起tau蛋白过度磷酸化,降低谷氨酸受体及突触后致密物表达。与此同时,NO2激活MAPK/JNK通路导致脑、肝脏、骨骼肌IRS-1-AKT路径异常,引发系统性胰岛素抵抗,并代偿性增加血清胰岛素水平,进一步恶化脑内胰岛素信号损伤,导致tau蛋白磷酸化增加。以上结果提示,NO2吸入暴露可导致线粒体结构及功能损伤、Aβ异常聚集,tau蛋白过度磷酸化以及认知功能障碍等AD型病理损伤发生。ROS过量产生与线粒体损伤形成恶性循环放大氧化应激是病理损伤的始因,随后触发不饱和脂肪酸AA代谢异常及胰岛素信号传导障碍,致使Aβ42过表达及tau磷酸化增加可能是导致神经功能障碍的重要机制。空气污染物可导致CNS损伤已成共识。近期研究提示,大气污染物诱导神经功能障碍和疾病发生不仅与本体直接暴露有关,可能还与母体孕期接触导致子代发育毒性相关。尽管有报道指出,母体妊娠期暴露于交通源或大气环境NO2可引起不良出生结局,干扰胎儿神经发育过程,造成儿童神经行为异常,增加孩童期多种神经认知损伤疾病（如自闭症,精神分裂症,发育迟缓和认知障碍）的患病风险,然此类研究主要集中于多种污染物共存下神经行为和认知功能的流行病学检测,关于单一污染物暴露与子代神经发育障碍的相关性及毒性作用机制还未有涉及。因此,本课题建立孕期NO2动物暴露模型,以子代空间学习记忆功能改变为终点,基于基因表达谱探讨NO2导致子代神经发育异常的毒性特征及分子机制。结果发现:孕期NO2吸入暴露导致子鼠性别差异性基因转录异常、组织病理学改变和神经认知功能障碍,仅雄性子鼠在断乳期出现差异基因的GO功能富集、神经元坏死和凋亡、以及空间学习记忆能力下降。在14个持续变化的mRNA中,ApoE基因在雄鼠中特异性高表达,是NO2诱导神经发育毒性的关键基因。此外,孕期NO2暴露导致断乳期雄鼠皮层组织性别差异性长链非编码RNA（lncRNA）转录异常;构建lncRNA-mRNA共表达网络进行KEGG路径分析显示,雄性子鼠lncRNA主要参与AD和氧化磷酸化通路。其中,共表达mRNA数目最多的关键lncRNA—肺腺癌转移相关转录本1（Malat1）,可结合转录因子NF-κB上调ApoE基因导致雄性子鼠认知功能障碍。