流行病学研究显示,过量饮酒对认知功能有损伤作用,并可能增加神经退行性疾病如阿尔茨海默病的患病风险。在人体内,大部分摄入乙醇在肝脏细胞中通过乙醇脱氢酶的代谢作用生成乙醛,继而被乙醛脱氢酶(acetaldehyde dehydrogenase,ALDH)2代谢为乙酸。约30%-50%的亚洲人为aldh2基因缺陷型。相对于携带aldh2野生型基因的人群来说,aldh2基因缺陷型人群饮酒后血液中乙醛的含量更高。作为毒性最强的乙醇代谢物,乙醛在过量饮酒引起的神经毒性中起着关键性的作用,但其机制尚不明确。本论文利用细胞模型对乙醛诱导的神经细胞毒性及其分子机制进行详细探讨,为预防过量饮酒导致的神经毒性及相关疾病提供潜在的药物靶点。本论文利用trypan blue染色及凋亡实验研究了乙醛对神经细胞的毒性作用,结果表明乙醛显著抑制细胞存活率,并能够诱导细胞凋亡。利用蛋白印迹实验对调控细胞生存的内在分子机制进行探究,结果显示乙醛显著抑制细胞生存相关通路中关键蛋白Akt及其下游CREB的活化,降低ERK的激活水平,调节Bcl-2家族蛋白水平。对胞内活性氧进行特异性标记的实验结果表明,乙醛诱导胞内活性氧水平显著上升,而抗氧化剂能够抑制乙醛诱导的细胞凋亡,说明诱导活性氧水平升高是乙醛导致细胞毒性和诱导细胞凋亡的重要机制。通过MTT实验对乙醛诱导的神经细胞毒性机制进一步探究,结果表明,乙醛显著降低大鼠皮层神经元细胞和SH-SY5Y细胞的线粒体活性;同时,乙醛导致线粒体功能损伤,显著降低细胞的线粒体膜电位和ATP水平。利用特异性探针标记线粒体的实验结果表明,乙醛显著改变线粒体形态,导致线粒体碎片化,其内在机制与其升高线粒体动力相关蛋白Drp1的活化水平,及促进Drp1由细胞质转运到线粒体,从而促进线粒体过度分裂相关。对Drp1上游信号通路进行研究,结果显示JNK和p38 MAPK活性水平的上升在乙醛诱导的Drp1活化中起重要作用。此外,乙醛诱导细胞内Ca2+水平显著上升,并激活Ca2+信号通路关键效应蛋白Ca MKII。抗氧化剂、Ca2+螯合剂BAPTA-AM或Ca MKII特异性抑制剂KN-93均能够抑制乙醛诱导的Drp1活化,显著抑制乙醛的细胞毒性,说明诱导活性氧和Ca2+水平升高是乙醛破坏线粒体形态及线粒体正常功能的内在机制。同时,乙醛诱导的细胞内Ca2+水平升高和Ca MKII活化均受到抗氧化剂的抑制,表明细胞内Ca2+与活性氧介导的细胞信号之间存在相互作用。线粒体过度分裂被认为是线粒体自噬发生的必要条件之一。通过检测线粒体与溶酶体在细胞内的共定位程度探究线粒体自噬水平的变化,结果表明乙醛诱导线粒体自噬水平显著上升,而且这种作用是通过乙醛升高线粒体自噬关键蛋白PINK1、Parkin、自噬启动蛋白Beclin1以及自噬小体膜形成相关蛋白Atg5和Atg16L1的蛋白水平来完成的。抗氧化剂抑制乙醛诱导的线粒体自噬并促进细胞生存,表明细胞内活性氧水平与线粒体自噬及其毒性紧密相关。本论文对乙醛诱导的神经细胞毒性及其分子机制进行了详细探讨,发现乙醛通过改变线粒体动态平衡,损伤线粒体功能及增加线粒体自噬水平,最终诱导细胞凋亡和毒性。而乙醛导致的细胞内活性氧水平增加及Ca2+稳态紊乱,是乙醛诱导线粒体功能损伤和细胞毒性的重要机制。本研究结果为预防过量饮酒导致的神经毒性及相关疾病寻找靶向药物起着重要的提示作用。