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镉是环境中常见的重金属污染物,进入人畜体内可造成多系统和多器官损伤,其中脑是镉毒性损伤的重要靶器官之一。镉能破坏血脑屏障进入脑组织,其神经毒性机制主要表现为氧化应激、凋亡和自噬等。线粒体是细胞内信号交联的平台,镉诱导的神经细胞氧化应激、凋亡和自噬等与线粒体损伤密切相关。因此,靶向修复受损的线粒体或可缓解镉的神经毒性。葛根素是一种从中草药葛根中提取的植物异黄酮,可透过血脑屏障,在各种神经系统疾病中发挥保护作用。然而,葛根素是否能用于缓解镉的神经毒性尚不清楚。本研究以SD大鼠为试验动物,通过体内与体外试验相结合的方法系统地探究葛根素对镉致大鼠大脑皮质神经元线粒体损伤介导的神经毒性的保护作用,为临床上使用葛根素缓解镉的神经毒性提供理论依据,也为生产实践中使用中草药提取物防治镉中毒病提供参考。1体内试验24只6周龄雄性SD大鼠随机分为4组,分别为对照组、葛根素组、镉组、镉与葛根素共处理组。葛根素组、镉与葛根素共处理组每日以每千克体重200 mg的剂量灌胃葛根素,对照组、镉组灌胃相同剂量的0.5%羧甲基纤维素钠,14 d后,镉组、镉与葛根素共处理组在灌胃的同时自由饮用镉水（50 mg/L）,持续90d。根据大鼠饮水量评估其每日镉摄入量,检测大鼠尿液、粪便、血清和大脑皮质中镉含量,观察大脑皮质病理组织学和超微结构变化,检测大脑皮质氧化应激、线粒体凋亡通路和线粒体自噬相关指标。结果表明:（1）染毒期间,镉组、镉与葛根素共处理组大鼠平均每日镉摄入量分别为每千克体重3.64 mg和3.71 mg。葛根素显著降低了镉暴露大鼠大脑皮质和血清中镉含量（P＜0.05）,增加了尿液和粪便中镉含量（P＜0.05）,并缓解了镉致大鼠大脑皮质病理组织学和超微结构损伤。（2）葛根素显著抑制镉诱导的大鼠大脑皮质CAT活性和GSH、MDA含量升高（P＜0.05）,但对SOD活性无显著影响（P＞0.05）。此外,葛根素抑制了镉诱导的大鼠大脑皮质凋亡,并显著抑制镉诱导的Bax/Bcl-2比值升高和caspase-9、caspase-3、PARP1 剪切（P＜0.05）,以及 AIF 核转位（P＜0.05）。（3）葛根素抑制了镉诱导的大鼠大脑皮质线粒体自噬体形成,并显著抑制镉诱导的线粒体标志蛋白HSP60、COX Ⅳ表达水平降低（P＜0.05）,及线粒体上PINK1、Parkin、Nix和LC3 Ⅱ蛋白表达水平升高（P＜0.05）。综上所述,葛根素通过降低镉在大脑皮质内蓄积并促进体内镉排出,抑制氧化应激、线粒体凋亡通路激活及线粒体自噬缓解镉致大鼠大脑皮质损伤。2体外试验建立原代大鼠大脑皮质神经元培养模型,用10 μM镉处理神经元不同时间（0、3、6、12、24 h）;神经元经不同浓度葛根素（0、50、100、200 μM）预处理1h或转染PINK1 siRNA/Nix siRNA后,再经10 μM镉处理12 h;神经元经100 μM葛根素或1 μM环孢霉素A预处理1 h后,再经10 μM镉处理12 h。检测神经元活性、氧化应激、凋亡和线粒体自噬相关指标。结果表明:（1）50、100、200 μM葛根素单独处理对神经元活性无显著影响（P＞0.05）,50、100μM葛根素显著抑制了镉诱导的神经元活性降低（P＜0.05）,100μM葛根素抑制了镉诱导的神经元线粒体超氧化物过量生成,并显著抑制镉诱导的CAT活性和GSH、MDA含量升高（P＜0.05）。（2）100μM葛根素抑制了镉诱导的神经元凋亡、细胞核和线粒体超微结构损伤及线粒体膜电位降低,并显著抑制镉诱导的Bax/Bcl-2比值升高和caspase-9、caspase-3、PARP1 剪切（P＜0.05）,以及 AIF 核转位（P＜0.05）。（3）神经元经镉处理12 h和24 h,线粒体自噬体增多,HSP60和COX Ⅳ蛋白表达水平显著降低（P＜0.05）,PINK1、Parkin、Nix蛋白表达水平显著升高（P＜0.05）,Parkin与TOMM20共定位增加。沉默PINK1显著抑制镉诱导的PINK1蛋白和线粒体上Parkin、LC3 Ⅱ蛋白表达水平升高（P＜0.05）,并抑制PINK1与TOMM20共定位;沉默Nix显著抑制镉诱导的Nix蛋白和线粒体上LC3 Ⅱ蛋白表达水平升高（P＜0.05）,并抑制Nix与TOMM20共定位。环孢霉素A抑制了镉诱导的神经元线粒体自噬体形成,环孢霉素A或PINK1 siRNA均显著促进镉诱导的神经元活性降低和caspase-9、caspase-3蛋白活化（P＜0.05）,并促进镉诱导的神经元凋亡。葛根素抑制了镉诱导的神经元线粒体自噬体形成,显著抑制镉诱导的HSP60、COX Ⅳ蛋白表达水平降低和线粒体PINK1、Parkin、Nix蛋白表达水平升高（P＜0.05）,并抑制LC3与TOMM20共定位。综上所述,镉通过激活PINK1/Parkin和Nix通路诱导大鼠大脑皮质神经元线粒体自噬,且线粒体自噬可通过抑制镉诱导的凋亡促进神经元存活;葛根素可缓解镉致神经元线粒体损伤及其介导的氧化应激、凋亡与线粒体自噬,促进神经元存活。