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目的通过滴鼻暴露不同浓度纳米氧化铝颗粒，观察纳米氧化铝对ICR小鼠的空间学习记忆能力的影响，探究纳米氧化铝对神经细胞线粒体的影响及其损伤神经细胞的潜在机制。方法健康成年雌性ICR小鼠40只，体质量随机分为4组，分别滴鼻暴露纳米氧化铝(<50nm)25、50、75mg kg-1以及等体积的生理盐水。每次滴鼻10μL，每天3次，连续染毒30d。染毒结束后，采用Morris水迷宫实验检测小鼠行为学改变。处死小鼠后，随机取各组的一只小鼠，透射电镜观察神经细胞线粒体超微结构的改变，并采用软件测定线粒体粒径；随机选取各组3只小鼠，提取脑皮质及海马中线粒体，采用定磷法检测神经细胞线粒体Na+K+-ATPase和Ca2+Mg2+-ATPase活力；随机选取各组3只小鼠，剥取半边脑皮质，测定细胞氧化应激损伤指标；采用4%多聚甲醛浸泡另半边脑组织，固定切片后，进行双蛋白免疫荧光检测。剥取剩余小鼠的脑皮质，western免疫印迹法检测相关蛋白的表达。结果Morris水迷宫结果，(1)定位导航实验结果显示，随着训练天数的增加，各组小鼠平均速度无统计学差异，且同一天各组平均速度差异不显著；随着训练天数的增加，各组小鼠的逃避潜伏期显著缩短(P<0.05）,但同一天各组逃避潜伏期差异不显著。(2)空间探索实验结果显示，纳米氧化铝75mg kg-1组小鼠目标象限停留时间和穿越平台次数显著减少(P<0.05)。神经元超微结构及线粒体粒径结果显示，随着染毒剂量的增加，神经元的细胞核未出现明显的病理性改变；而线粒体结构呈现进行性损伤，线粒体内嵴排列逐渐稀疏，密度降低，甚至出现线粒体空泡化的现象，且各剂量组间平均粒径的显著差异，与上述结果基本一致。脑皮质线粒体酶活力结果显示，与对照组相比，纳米氧化铝50、75mg kg-1组的线粒体Na+K+-ATPase和Ca2+Mg2+-ATPase活力活力显著降低(P<0.05)；与纳米氧化铝25mg kg-1组相比，纳米氧化铝50、75mg kg-1组的Ca2+Mg2+-ATPase活力显著降低(P<0.05)。线粒体标志蛋白COXⅣ的表达显示，与纳米氧化铝0、25、50mg kg-1组相比，75mg kg-1组线粒体数量显著降低(P<0.05)。氧化应激指标结果显示，随着暴露剂量的增加，SOD活力与MDA含量进行性病理改变，而纳米氧化铝75mg kg-1组的差异具有统计学意义(P<0.05)。细胞死亡相关蛋白的Western免疫印迹结果显示，在细胞的胞浆中蛋白细胞色素C（cytochrome c）未有表达，而线粒体样品中蛋白表达不显著,线粒体未释放cytochrome c到胞浆。Caspase-3活化片段表达较低，而且各剂量组间差异不具有统计学意义。各剂量组间RIP1表达的差异不具有统计学意义。与对照组相比，Beclin1与微管相关蛋白1轻链3（LC3）均在纳米氧化铝75mg kg-1组显著表达(P<0.05)；在蛋白SQSTM1/p62表达的结果中，与对照组相比，纳米氧化铝50mg kg-1组显著增加(P<0.05)；而与50mg kg-1组相比，75mg kg-1组表达量显著降低(P<0.05)。双蛋白免疫荧光表达及定位结果显示，随着暴露剂量的增加，自噬程度不断增加，并显著清除了受损的线粒体，纳米氧化铝可能引起线粒体自噬的发生。结论ICR小鼠滴鼻暴露不同浓度纳米氧化铝，空间记忆能力显著降低。而氧化应激损伤可能是纳米氧化铝神经毒性的主要机制。随着纳米氧化铝暴露浓度的增加，ICR小鼠线粒体结构，功能以及数量发生显著病理性改变。受损的线粒体未诱导细胞凋亡或程序性坏死的发生，而诱导自噬的发生发展，进而损伤神经细胞。其中，纳米氧化铝可能引起神经细胞发生选择性的线粒体自噬。