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目的:稀土金属又称稀土元素（Rare earth elements,REEs）,近年来被予以广泛的关注。我国堪称稀土大国,稀土被广泛应用的同时也因环境中的残留而对人体产生潜在影响。基于我国现有的流行病学研究报道,居住于稀土矿区的儿童智力发育以及学习认知能力均低于正常水平。实验研究也证实,REEs在体内的蓄积作用威胁着人类的健康。镧（Lanthanum,La）作为REEs中的代表,由于其活泼的生物学性质以及在脑内的高蓄积水平,对于中枢神经系统的损伤作用更不容忽视。神经元之间的信息传递在突触部位进行,线粒体为高能量需求的突触供能。所以线粒体的轴突转运和准确锚定对于维持突触功能极为重要。本研究通过动物体内实验,采用病理学、神经行为学、分子生物学、免疫共沉淀等实验技术,从La影响线粒体轴突转运和锚定相关蛋白表达的角度,探讨其致子代大鼠学习记忆能力低下的机制。研究方法:将从中国医科大学实验动物中心购买的成年清洁级、体重在250±10 g的32只雌性和32只雄性Wistar大鼠,饲养于温度22±1℃,湿度50±5%的动物室中,经过一周的适应期后,随机将64只成年Wistar大鼠分为每组16只且雌雄比例1:1的对照和低、中、高剂量LaCl3组。将雌鼠与雄鼠进行同笼交配,次日发现阴栓即判断受孕为妊娠第0天,受孕后的雌鼠中对照组、低、中、高剂量组分别给予蒸馏水、0.125%、0.25%、0.5%LaCl3的蒸馏水溶液。孕哺期结束后,结束染毒,对仔鼠进行各项指标的检测,水迷宫和跳台试验检测仔鼠的学习记忆能力,HE染色法观察海马神经元病理损伤,透射电子显微镜方法观察海马神经元中线粒体和突触的超微结构的异常变化。免疫荧光双标法检测海马突触部位线粒体分布情况,ELISA法检测海马线粒体功能指标。Western blot法检测海马线粒体和胞浆中Cyt c表达。Realtime PCR法和Western blot法进行海马马达蛋白（KIF5B、KLC1、KLC2）、衔接蛋白（Syntabulin、FEZ1、TRAK1、RHOT1、RHOT2）、轨道蛋白（αTubulin）、锚定蛋白（SNPH）、调节因子（JIP1、DISC1）指标的检测。免疫共沉淀方法检测海马KIF5B和FEZ1、Syntabulin、αTubulin、SNPH蛋白相互作用情况。结果:1.LaCl3对仔鼠的学习和记忆能力的影响。随着LaCl3剂量的增加,相比于对照组而言各剂量组仔鼠的学习和记忆能力呈下降趋势。Morris水迷宫实验的定位航行试验结果表明,与对照组相比,LaCl3剂量组的仔鼠找到水下平台的逃避潜伏期增加。空间探索试验测试结果表明,LaCl3剂量组与对照组相比仔鼠在目标象限累积停留时间和仔鼠穿越目标象限的次数减少,且均随LaCl3剂量的增加而逐渐降低。跳台试验的结果表明,LaCl3剂量组仔鼠较对照组相比,随LaCl3剂量的增加,错误次数逐渐升高,首次跳下平台的潜伏期逐渐降低。2.LaCl3对仔鼠海马神经元形态结构、线粒体和突触超微结构的影响。对照组仔鼠海马神经元整体排列整齐紧密,神经元细胞形态饱满且结构完整。随着染La剂量的增加,各剂量组神经元相应出现了不同程度的结构破坏,核固缩、细胞间排列间隙变大、组织结构疏散。对照组仔鼠海马线粒体膜结构、嵴清晰,线粒体圆润饱满。在LaCl3染毒剂量增加时,线粒体膜结构破损逐渐增加、线粒体嵴变得模糊不清,超微结构发生了异常的改变。与对照组相比,LaCl3剂量组仔鼠海马神经突触前后膜界限模糊不清,突触活性带变短,突触后致密物变薄。3.LaCl3对仔鼠海马中突触囊泡标志蛋白SV2和线粒体外膜蛋白TOM20共表达情况影响。二者的共表达情况随着LaCl3剂量的增加而逐渐减弱。4.LaCl3对仔鼠海马线粒体功能的影响。与对照组相比,LaCl3剂量组仔鼠海马ATP含量、COX IV、PDHC、KGDHC活性均随染毒剂量升高而降低,Cyt c蛋白水平在仔鼠海马线粒体中降低,仔鼠海马胞浆中升高。5.LaCl3对仔鼠海马中KIF5B、KLC1、KLC2、Syntabulin、FEZ1、TRAK、RHOT1、RHOT2、αTubulin、SNPH mRNA转录和蛋白表达水平的影响。随染La剂量的增加,仔鼠海马KIF5B、KLC1、Syntabulin、FEZ1、TRAK1、RHOT1、αTubulin mRNA转录和蛋白表达以及KLC2、RHOT2、SNPH蛋白表达水平与对照组相比均呈下降趋势。6.LaCl3对仔鼠海马轴突转运中调节因子JIP1、DISC1蛋白表达水平的影响。较对照组相比,随染毒剂量升高,LaCl3剂量组JIP1蛋白表达水平下降,DISC1蛋白表达水平上升。7.LaCl3对仔鼠海马KIF5B和FEZ1、Syntabulin、αTubulin、SNPH蛋白相互作用的影响结果表明,FEZ1、SNPH、Syntabulin、αTubulin分别与KIF5B发生了结合,且0.5%LaCl3剂量组FEZ1、SNPH、Syntabulin、αTubulin与KIF5B蛋白之间相互作用水平较对照组相比降低。结论:1.孕哺期La暴露可导致仔鼠学习和记忆能力下降。2.孕哺期La暴露可损害仔鼠海马神经元的形态结构、线粒体以及神经突触的超微结构。3.孕哺期La暴露可使仔鼠海马突触部位线粒体分布减少。4.孕哺期La暴露可破坏仔鼠海马线粒体功能。5.孕哺期La暴露引起仔鼠海马线粒体分布和功能异常,损害神经元和神经突触可能与海马KIF5B、KLC1、KLC2、Syntabulin、FEZ1、TRAK1、RHOT1、RHOT2、αTubulin、SNPH表达水平下降、调节因子JIP1和DISC1表达异常以及KIF5B与FEZ1、Syntabulin、αTubulin、SNPH之间相互作用受抑制所致线粒体轴突转运和锚定障碍有关。