目的:PM2.5是大气颗粒污染物的主要成分,诸多研究显示长期暴露于PM2.5环境可危害人体健康。目前研究已发现PM2.5可通过血脑屏障并引起神经系统损伤,但其致病因素及小胶质细胞相关机制尚无报道。本研究旨在观察PM2.5对正常年轻、老龄和APP/PS双转基因阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease,AD）小鼠学习记忆行为、海马和皮层内神经元损伤、Aβ沉积和小胶质细胞的活化与释放的影响,明确PM2.5在学习记忆损伤,甚至AD中的作用及小胶质细胞参与的相关机制,并比较和分析老龄和AD易感基因是否作为重要因素介入该过程。方法:1、动物分组、行为检测与组织取材:选择年轻（3.5月龄）、老龄（12月龄）及APP/PS转基因（3.5月龄）三种小鼠,每种各12只并随机分为两组,对照组和PM2.5组小鼠分别气管滴注无菌生理盐水或PM2.5悬液（100μg/只,隔日一次,连续1个月）。造模结束后次日,分别进行空间学习记忆（水迷宫和Y迷宫）与应激焦虑行为（高架十字迷宫和糖水偏爱实验）的检测。次日,动物麻醉后内眦静脉取血,断头取脑,并留取新鲜脾脏组织。全自动血细胞仪行外周血血常规检测,流式细胞仪检测动物脾脏中活化单核巨噬细胞百分比。一侧脑组织经4%多聚甲醛固定,用于免疫组化染色;另一侧脑组织保存于-80℃,用于q PCR检测。2、硫堇及免疫组化染色:冰冻切片切取海马和皮层20μm厚脑片,1%明胶固定脑片于载玻片上后行硫堇染色观察神经元形态特征。漂浮法行免疫组化染色,微管结合蛋白2（microtubule associated protein2,MAP2）染色用于观察神经元及神经纤维形态特点;Aβ淀粉样蛋白1-42（Beta-amyloid 1-42,Aβ1-42）染色观察AD主要病理特征Aβ斑块沉积特点与数量;钙离子结合分子-1（ionized calcium binding adapter molecule-1,IBA-1）染色观察小胶质细胞数量与形态变化。3、qPCR法分别检测小鼠海马及皮层M1和M2型小胶质细胞标记物及各自释放细胞因子的表达情况。结果:1、行为学结果体重结果显示,各组动物体重无明显差异。高架十字迷宫实验结果显示,与相应对照组比较,PM2.5+APP/PS转基因组动物在高架十字迷宫开臂停留时间明显减少,缩短了43%（P<0.05）,年轻PM2.5与老龄PM2.5组也呈减少趋势（8%和13%）,但无显著变化。此外,老龄PM2.5和APP/PS+PM2.5组小鼠在开臂停留时间均较年轻PM2.5组明显缩短,分别缩短41%和50%（P<0.05）;糖水偏爱实验结果显示,各对照组糖水饮用率在75%-85%之间,仅老龄PM2.5处理组较其对照组糖水饮用率降低24%（P<0.001）,其他组无显著变化;水迷宫实验结果显示,在游泳速度无差异前提下,PM2.5作用下的年轻、老龄及APP/PS转基因组在检测的第2-5天逃避潜伏时间均较相应对照组增加,老龄和APP/PS转基因组尤为明显。以第5天为例,PM2.5处理组较其相应对照组分别延长40%（年轻组,P<0.05）、16%（老龄组,P<0.05）、35%（APP/PS转基因,P<0.05）,且各PM2.5处理组小鼠穿越原始象限平台次数、目标象限距离和时间的百分比也明显低于对照组。Y迷宫实验结果显示,在动物探索各臂无差异前提下,PM2.5各处理组小鼠Y迷宫自发交替行为频率均显著低于相应对照组,分别下降25%（年轻组,P<0.01）、33%（老龄组,P<0.05）、28%（APP/PS转基因,P<0.05）。2、外周血血象和脾脏中活化单核巨噬细胞检测结果外周血血象结果显示,与相应对照组相比,APP/PS转基因组PM2.5处理后WBC数量显著增加,约为对照组的1.6倍（P<0.01）,年轻和老龄组PM2.5处理后WBC数量变化不明显;年轻、APP/PS转基因组PM2.5处理后其PLT数目显著增加,约为相应对照组的1.3倍（P<0.05）。老龄PM2.5处理组PLT数量无明显改变（P>0.05）;各组动物RBC数量无明显差异。流式细胞仪检测结果显示,各对照组动物脾脏中CD11b+单核巨噬细胞约在70%左右,PM2.5处理后各组动物CD11b+单核巨噬细胞百分比显著增加23.5%-27%（P<0.01）。3、硫堇染色和免疫组化结果与相应对照组比较,PM2.5作用下的年轻、老龄及APP/PS转基因鼠海马CA1区神经元损伤明显,硫堇染色阳性神经元密度分别降低了35%、78%及52%（P<0.01）;MAP2组化染色阳性神经元数量表达分别降低了22%（P<0.01）、59%及38%（P<0.001）,神经纤维排列明显紊乱;Aβ1-42阳性沉积物数量明显增加,老龄及APP/PS PM2.5处理组分别增加277%和262%（P<0.001）。小鼠皮层上述变化则不明显。此外,与年轻PM2.5处理组相比较,海马CA1区老龄PM2.5组和APP/PS+PM2.5组硫堇染色阳性细胞密度和MAP2染色阳性细胞数量较显著降低,硫堇染色分别降低76%（P<0.001）和40%（P<0.01）,MAP2染色阳性细胞数量分别降低50%（P<0.001）和24%（P<0.01）;而Aβ1-42阳性沉积物明显增加,分别增加244%和296%（P<0.001）。4、小胶质细胞染色、M1/M2分型表达与释放IBA-1阳性小胶质细胞染色结果显示,PM2.5各处理组海马内IBA-1阳性细胞数量及分支复杂性明显增加,年轻、老龄及APP/PS实验组小胶质细胞积分光密度值（IOD）分别较各自对照组增加了57%（P<0.01）、31%（P<0.05）和43%（P<0.05）。各PM2.5处理组小鼠皮层小胶质细胞IOD值与其相应对照组比较无明显变化。此外,与年轻PM2.5处理组相比较,老龄和APP/PS转基因PM2.5处理组动物海马和皮层内小胶质细胞IOD值均明显增加,海马内小胶质细胞IOD值分别增加230%（P<0.001）和38%（P<0.05）;皮层内小胶质细胞IOD值分别增加100%（P<0.05）和80%（P<0.01）。qPCR结果显示,PM2.5可增加各组小鼠海马内M1型小胶质细胞标记物CD86和其释放产物IL-1β、NOS2的表达;降低M2型小胶质细胞标记物CD206和其释放细胞因子Arg1、TGF-β2的表达。PM2.5对年轻和老龄组动物前额叶皮层内M1和M2型小胶质细胞激活和释放的影响与海马变化类似,但同时增加APP/PS转基因小鼠皮层内M1和M2型小胶质细胞标记物和释放细胞因子的表达。结论:PM2.5长期暴露可引起小鼠学习记忆能力下降、海马内神经元损伤、并出现AD样病理改变及海马和皮层小胶质细胞异常激活与释放,其中老龄与APP/PS转基因鼠学习记忆减退与脑内病理改变更为明显,并伴有抑郁样情绪产生。本研究为长期空气污染可作为诱发因素引起学习记忆障碍疾病提供实验依据,提示老龄及AD遗传倾向人群为PM2.5重点防护人群;PM2.5引起的脑内小胶质细胞活化及分型相关机制为防治PM2.5引起的学习记忆障碍及脑内改变提供进一步研究思路和临床治疗靶点。