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目的:观察饮水型慢性砷暴露对小鼠学习记忆能力及血清、海马和皮层代谢组的影响,探讨慢性砷暴露致神经毒作用的可能机制。方法:80只健康3周龄清洁级C57BL/6J雄性小鼠,按体质量随机分为4组,每组20只:(1)对照组(自来水);(2)低剂量组(0.5 mg/L亚砷酸钠);(3)中剂量组(5 mg/L亚砷酸钠);(4)高剂量组(50 mg/L亚砷酸钠)。各组小鼠自由饮水连续染毒24周,采用Morris水迷宫分别于染毒12周和24周时测定小鼠学习记忆能力的变化;染毒结束后采用氢化物发生-原子荧光光谱法测定脑组织中砷、DMA和MMA含量;采用GC-MS代谢组学技术测定慢性砷暴露后血清、大脑海马和皮层代谢组的情况。结果:染毒期间,暴露组小鼠出现烦躁、易激惹,被毛出现不同程度的脱落,小鼠体重增加速度减缓,高剂量组小鼠最明显,但各组均未出现动物死亡。暴露各组大脑组织的脏器系数均低于对照组,但差异无统计学意义(P>0.05)。各剂量组大脑中无机砷含量均高于对照组,且随着砷暴露剂量的增加而增加,高剂量组大脑中DMA和MMA含量高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。本课题由重庆市科委自然科学基金资助(cstc2012jjA10070)Morris水迷宫实验表明:暴露组随着砷染毒剂量的增加潜伏期逐渐延长,与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05);探索实验中跨越平台次数随着砷暴露剂量增加而减少,5 mg/L和50 mg/L组与对照组比较差异均有统计学意义(P<0.05)。代谢组学结果显示:砷暴露组血清中脯氨酸、甘氨酸、谷氨酸、焦谷氨酸、天冬氨酸及丝氨酸含量升高,而α-酮戊二酸含量下降;大脑海马中酪氨酸和天冬酰胺酸含量升高,天冬氨酸和2-羟基丁酸含量下降;皮层中氨基甲酸和衣康酸含量升高,苯丙氨酸、酪氨酸、组氨酸、赖氨酸和柠檬酸含量降低。PCA分析显示暴露组与对照组小鼠血清、大脑海马和皮层代谢特征存在差异,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:饮水型慢性砷暴露过程中,砷可透过小鼠血脑屏障在脑组织蓄积,损害小鼠的空间学习和记忆能力;砷暴露后不同组织中的代谢物变化不同,氨基酸类和能量代谢异常可能是慢性砷暴露损害学习和记忆能力的作用机制之一。