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目的:1、评价铝暴露对职业铝接触工人认知功能的影响,观察细胞死亡相关信号通路PI3K/Akt/mTOR的表达及与铝致认知功能损害的关系。2、将mTOR抑制剂雷帕霉素用于氯化铝暴露的斑马鱼认知功能损害模型,探索PI3K/Akt/mTOR信号通路在铝诱导的认知功能障碍中的作用。方法:1、人群流行病学调查:采用整群抽样的方法,以山西铝厂1869名职工作为研究对象,选取电解铝车间工人为暴露组,热电车间和后勤部门工人为对照组。(1)收集职工年龄、婚姻状况、月均收入水平、受教育程度、是否吸烟、是否饮酒、职业史、疾病史等一般人口学资料,并选用神经心理学问卷测试MMSE、CDT对工人的认知功能进行评估。(2)收集工人的生物样品,用ICP-MS法测定血液中铝离子浓度(3)采用RT-PCR法测定细胞死亡相关信号通路基因PI3K、Caspase9、FADD、TNF、AKT、Caspase3、Caspase8、RIPK、mTOR的表达水平。2、斑马鱼暴露实验:选择8月龄成年斑马鱼进行实验,随机分为4组(每组25只)暴露30天:对照组(雷帕霉素0μg/L,三氯化铝0μg/L),三氯化铝组(三氯化铝200μg/L),阳性对照雷帕霉素组(200μg/L),雷帕霉素加三氯化铝组(雷帕霉素200μg/L,三氯化铝200μg/L)。(1)T迷宫行为实验:斑马鱼T型迷宫装置在短臂末端建立了营养丰富(EC)区,通过记录斑马鱼进入EC区的第一个潜伏期和EC区的总时间以评估斑马鱼的学习和记忆能力。(2)采用RT-PCR法测定PI3K/AKT/mTOR信号通路相关基因的表达水平。(3)采用ELISA酶联免疫法测定PI3K/Akt/mTOR信号通路相关蛋白的表达水平。(4)采用HE染色和Nissl染色法观察成鱼脑组织的细胞数量及病理变化。结果:1、职业铝暴露组血液中Al浓度高于对照组。年龄,教育程度,血液中铝浓度,基因RIPK,FADD,mTOR表达水平是影响神经心理学测试MMSE和CDT的主要因素。与对照组相比,暴露组PI3K,AKT,mTOR表达量明显降低(P<0.05)。血液中的铝浓度、年龄与MMSE评分呈负相关,教育程度、mTOR表达水平与MMSE评分呈正相关。RCS回归模型提示:MMSE、CDT评分会随着工人血液中铝浓度的升高而降低,Akt表达含量会随着工人血液中铝浓度的升高而降低。Akt参与了介导铝浓度改变和认知功能(MMSE、CDT评分)之间的相关关系。2、斑马鱼行为学实验提示:与对照组斑马鱼四天潜伏期相比,三氯化铝组、雷帕霉素组、三氯化铝加雷帕霉素组潜伏期延长,具有统计学差异(P=0.000);随着时间的延长,各组斑马鱼潜伏期下降,累计停留时间增加。染色后发现,氯化铝组,氯化铝加雷帕霉素组斑马鱼端脑组织细胞数量减少,细胞体积增大,多处细胞聚集凝固,细胞核深染,并可见多处细胞碎片。RT-PCR基因检测结果提示:三氯化铝组,雷帕霉素,雷帕霉素组加三氯化铝组mTOR,AKT1,AKT2,PI3K,AMPK和ULK1的表达均低于对照组(P<0.05)。蛋白检测结果提示:三氯化铝组,雷帕霉素,雷帕霉素组加三氯化铝组mTOR1和PI3K蛋白含量均低于对照组(P<0.05)。结论:长期接触铝会导致认知障碍,神经心理学测试MMSE、CDT可以作为临床评估认知功能的测试。长期接触铝会导致体内血铝浓度升高。PI3K/Akt/mTOR信号相关基因参与了铝诱导的认知改变过程,细胞死亡是铝诱导的神经毒性作用机制之一。PI3K/Akt/mTOR信号通路参与了铝致神经细胞死亡过程。