目的:锰(Mn)是人体必需的众多微量元素之一,体内许多酶的活性基团或辅助因子的构成都需要锰的参与,同时某些酶的激活剂也是锰。体内众多代谢过程中的重要角色都由锰扮演,细胞功能和调节及机体生化的维持也离不开锰这种金属离子。但是,过量的接触锰,也会导致锰中毒,即锰损伤了神经系统,表现为类似于帕金森(PD)的症状。在现实生活中,锰中毒主要来源是职业暴露,如熔炼、锰矿合金工业的暴露,锰也可能由于应用燃料添加剂(MMT),其增加了空气中锰水平,进而导致更广泛的非职业性锰暴露。锰稳态对维持健康和预防神经毒性至关重要,因此,研究锰中毒确切的分子机制非常重要。目前的研究主要围绕以下几个方面:钙稳态失调、多巴胺(dopamine,DA)耗竭、内质网应激、线粒体功能障碍、促进细胞凋亡,但其具体机制仍不明确。最近的研究还表明,锰干扰包括朊病毒蛋白质,α-突触核蛋白(α-Synuclein,α-Syn)和亨廷顿蛋白(huntingtin,Htt)在内的神经退行性疾病特异性蛋白的正确折叠,这可能进一步导致神经炎症的发生。α-Syn是长度为140个氨基酸的可溶性蛋白,在中枢神经系统突触前及核周表达,在正常状态下以单体形式存在,为未折叠状态,当遇到外界刺激(如氧化应激,金属离子等情况)会导致α-Syn的氧化损伤及其自身寡聚化,α-Syn寡聚体的聚集具有毒性,可抑制线粒体呼吸,损伤线粒体复合酶系统和膜电位,还能引起细胞凋亡。海藻糖(trehalose)是一种非还原性双糖,存在于从细菌到植物的生物体中,具有抗氧化应激损伤能力,它在神经保护方面也有作用,特别是在帕金森病和亨廷顿舞蹈症等多种神经退行性疾病的动物模型中,最新研究表明,海藻糖不但是生物大分子的化学伴侣,而且是自噬诱导剂,活化自噬(autophagy)。在神经退行性疾病中,海藻糖使蛋白质的错误折叠减少、使蛋白质的结构稳定、活化自噬,从而加强对具有聚集倾向的蛋白质降解,最终起到对神经退行性疾病的保护作用,并且自噬障碍也是许多神经退行性疾病中常见的特征。因为海藻糖具有抗氧化应激、分子伴侣以及诱导m TOR非依赖的自噬(autophagy)的功能,所以,我们推测:海藻糖可能对由锰诱导的α-Syn的氧化损伤及寡聚化有影响。为了证实上述推测,我们利用实验动物小鼠建立锰中毒模型,观察海藻糖干预锰诱导α-Syn氧化损伤及其寡聚化的影响,本研究的现实意义不仅在于为锰中毒及其他重金属中毒的防治提供了相应的理论依据,还在于为神经退行性疾病的治疗提供了一种新思路。方法:本研究选取野生型小鼠(C57)共50只,雌雄各半,分5组,每组10只,雌雄分笼,进行以下实验。第1组为对照组,小鼠自由饮用小鼠专用灭菌水;第2组为染锰组,腹腔注射200μmol/kg MnCl2,小鼠自由饮用小鼠专用灭菌水;第3组为海藻糖对照组,小鼠自由饮用由小鼠专用灭菌水配置成的4%(w/v)的海藻糖溶液;第4组为2%海藻糖干预组,腹腔注射200μmol/kg MnCl2,小鼠自由饮用由小鼠专用灭菌水配置成的2%(w/v)的海藻糖溶液;第5组为4%海藻糖干预组,腹腔注射200μmol/kg MnCl2,小鼠自由饮用由小鼠专用灭菌水配置成的4%(w/v)的海藻糖溶液。注射容量为5ml/kg,每周5天,持续染毒6周,每周测量小鼠体重,实验结束后,尽快进行断头,并迅速开颅取完整的大脑,剥离皮质后,取小鼠纹状体,并采用原子吸收分光光度法检测脑纹状体锰含量;用流式细胞术检测纹状体神经细胞凋亡率、ROS水平、自噬发生率;用多功能酶标仪检测纹状体中SOD、MDA水平以及α-Syn巯基和羰基的含量;用Western blotting检测α-Syn单体、寡聚体以及自噬相关蛋白的表达;用透射电子显微镜检查纹状体神经元中自噬体的形成等。结果:与对照组相比,200μmol/kg染锰组小鼠脑纹状体中的锰含量、细胞凋亡率均升高,以上实验结果证明亚急性锰中毒小鼠模型建立成功;200μmol/kg染锰组中的ROS、MDA升高,SOD下降,而在4%海藻糖干预组中则相反,差异有统计学意义;4%海藻糖干预可以有效地缓解200μmol/kg染锰组中α-Syn羰基水平的升高、α-Syn巯基水平的下降以及α-Syn单体和寡聚体表达的增加,差异有统计学意义;与对照组相比,200μmol/kg染锰组中自噬泡的量和Beclin 1、LC3II/LC3I蛋白的表达增加,p62蛋白的表达下降,差异有统计学意义;与200μmol/kg染锰组相比,海藻糖干预组自噬泡的量和LC3II/LC3I蛋白的表达增加,Beclin 1和p62蛋白的表达下降,差异有统计学意义。结论:1.海藻糖能够缓解锰诱导的α-Syn氧化损伤,进而缓解锰的神经毒性。2.海藻糖通过上调自噬缓解锰诱导的α-Syn寡聚化,进而缓解锰的神经毒性。