目的:在元素周期表中,钪、钇和原子序数在57～71的镧系元素,称为稀土元素（Rare Earth Elements,REEs）。在医疗、化工、畜牧业等领域,REEs的运用十分广泛。当越发增多的REEs出现在环境中时,机体对它的接触机会也越来越多,REEs产生的危害也随之增大。流行病学调查结果显示,在中国的主要稀土矿区,当地的儿童智商均数（学习记忆能力、认知功能等）均显著低于对照地区儿童。由于镧（lanthanum,La）本身的稳定性,且可进入脑组织蓄积和产生生物活性,固将其作为代表元素去研究REEs对神经系统的损伤作用。成熟神经系统的突触可塑性涉及到结构和形态的改变,如树突状棘的生长和突触的发生,并被认为与学习和记忆相关。线粒体存在于神经元的轴突终末和树突中,在突触可塑性中起着关键的用处。新合成的蛋白复合物和细胞器将通过顺行转运被运载至轴突末端和突触部位,这种转运方式十分重要,任何基于微管的机械运动发生缺陷,都可能引起许多神经系统疾病。线粒体,作为产能的细胞器,同样需经过长距离且具有方向性的轴突运输才能到达各个需能点,其中突触对于能量的需求对保持突触的功能活性有着深远的意义。本研究使用氯化镧（lanthanum chloride,LaCl₃）处理原代培养的神经元建立体外细胞损伤模型,观察了La对神经元中线粒体在轴突上的转运与锚定以及功能的影响,并从线粒体轴突转运的驱动蛋白、衔接蛋白、轨道蛋白以及锚定蛋白的角度,研究了La所致线粒体轴突转运与锚定障碍的机制。使用1-Azakenpaullone对相应的作用环节进行干预,为进一步探索La在神经方面的毒作用机制,探究有效的分子靶点提供新的手段和科研思路。研究方法:成年Wistar大鼠,雄性20只,雌性40只,体重260±10 g,在动物房继续培养1 w以上,达到性成熟期,在温度湿度适宜（17-23℃,45-55%）的实验室中长期饲养。按2:1的比例进行同笼配对,每窝两雌一雄,将发现阴栓（一种阴道分泌物）,规定为妊娠第0 d。孕鼠生产后,将24 h内的新生鼠从窝中捡出,提取海马,进行神经元原代培养。免疫荧光法鉴别出纯度高于90%的神经元进行后续实验。首先,分别用0.025,0.05,0.1,0.2,0.5 mmol/L LaCl₃处理神经元细胞24 h,检测细胞存活率。待剂量确定后,用0.025,0.05,0.1 mmol/L LaCl₃处理原代培养的神经元24 h后,检测下列指标:（1）神经元形态学观察;（2）神经元线粒体ATP检测;（3）神经元线粒体轴突转运情况和形态学检测;（4）神经元KHC、KLC1、KLC2、SNPH的mRNA和蛋白表达水平检测,SYNTABULIN、TRAK1、FEZ1、RHOT1、RHOT2、α-TUBULIN、β-TUBULIN、JIP1、DISC1的蛋白表达水平检测。然后进行干预试验:用0、0.1mM LaCl₃、5μM 1-Azakenpaullone（GSK3β特异性抑制剂）、0.1mM LaCl₃+5μM 1-Azakenpaullone分别处理神经元24 h,检测TAU和P-TAU的蛋白表达水平,观察神经元形态,测定神经元线粒体轴突转运情况。结果:与对照组比较,LaCl₃处理组神经元存活率显著降低,随着剂量的上升,存活率逐渐下降。不同LaCl₃处理组神经元与对照相比,细胞数量减少,胞体形态发生变化,网络连接损伤。LaCl₃处理组的神经元线粒体ATP水平跟对照组相比明显下降,0.05mM LaCl₃与0.1mM LaCl₃组和对照组在统计学方面有着显著差异。同时,LaCl₃处理组线粒体在神经元轴突上的移动速率下降,出现分裂,长度缩短现象,且分布减少,密度降低。与对照组比较,LaCl₃处理组神经元KHC,KLC1,KLC2,SNPH的mRNA和蛋白表达水平降低,SYNTABULIN、TRAK1、FEZ1、RHOT1、RHOT2、α-TUBULIN、β-TUBULIN、JIP1的蛋白表达水平下降,DISC1的蛋白表达水平上升,P-TAU的蛋白表达水平上调,总TAU的蛋白表达水平不变。与0.1mM LaCl₃处理组相比较,0.1mM LaCl₃+5μM 1-Azakenpaullone组神经元P-TAU在总TAU的占比下调,线粒体轴突转运速率上升,神经元细胞损伤有一定程度的恢复。结论:1、La可对神经元产生损害作用,造成原代培养的神经元线粒体功能降低,致使ATP水平显著下降。2、La可通过下调神经元轴突中驱动蛋白（KHC、KLC1和KLC2）、锚定蛋白（SNPH）、衔接蛋白（SYNTABULIN、TRAK1、FEZ1、RHOT1和RHOT2）、轨道蛋白（α-tubulin和β-tubulin）的表达,造成相关调节因子表达异常,抑制线粒体在轴突上的转运效率,并可造成线粒体本身形态发生异常改变。3、TAU上游调节因子GSK3β特异性干预剂1-Azakenpaullone可一定程度拮抗La所致的神经元中磷酸化TAU在总TAU中的比例异常、线粒体轴突转运障碍以及神经元损伤。提示TAU的磷酸化水平增高在La所致神经元损伤、线粒体轴突转运障碍中发挥了调节作用。