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前言我国是世界上稀土储量和产量最多的国家,稀土已在各个领域得到广泛应用,由此不可避免地通过各种途径进入动物和人体,因此研究稀土元素对动物和人体生理功能的影响及其机制,探明稀土元素的安全摄入量,已成为研究者关注的课题。有研究表明稀土具有神经毒性,高级神经中枢对其毒性较其他器官更敏感。赣南稀土矿区的流行病学调查显示,该地区儿童认知和感知运动行为能力以及学习能力降低,提示长期摄入低剂量稀土影响大脑功能。动物实验资料表明,稀土可通过血脑屏障并在脑组织蓄积,并通过影响神经细胞代谢活力；影响神经递质释放和摄取；损伤海马区域结构促使细胞凋亡等途径影响学习记忆。镧是轻稀土的代表,化学性质较活泼,其离子半径与Ca2+相似。研究发现,低浓度镧不影响小鼠皮层细胞的代谢活力,但3.0mmol／L镧可直接升高钙荧光比值,并加剧谷氨酸的兴奋性神经毒性损伤。本室既往研究也证实了1.0%氯化镧饮水组大鼠子鼠海马神经细胞内钙离子浓度升高,海马神经元凋亡率显著增加,学习记忆能力下降。本研究对体外培养的大脑皮层神经元进行氯化镧染毒处理,观察不同剂量镧暴露对细胞内游离钙浓度、胞浆及线粒体细胞色素c含量、caspase-3表达水平和细胞凋亡的影响,探讨氯化镧对中枢神经系统的毒性作用机制。实验分组根据LaCl3浓度分为四组,分别为0.01,0.1,1.0,2.0mmol／L,用无血清DMEM作为对照组,无血清DMEM配制LaCl3。研究方法1、神经元的鉴定NSE免疫细胞化学法2、细胞形态学观察倒置显微镜3、细胞存活率测定MTT法4、细胞凋亡检测流式细胞仪法5、细胞内游离钙离子浓度测定Fura-2/AM荧光探针法6、胞浆和线粒体中细胞色素c含量测定化学比色法7、caspase-3活性测定Western-Blot法结果1、神经元的鉴定NSE免疫组化后,以在细胞膜和胞浆内出现棕黄色颗粒者判定为阳性,每张爬片随机选取10个视野,以其中阳性神经元的数目占总细胞的比例作为神经元纯度,经鉴定神经元的纯度为90%以上。2、细胞存活率氯化镧对神经元有一定的细胞毒性,各剂量组与对照组相比均有统计学差异(p<0.01),且随暴露浓度的增加,细胞存活率逐渐下降,存在一定的剂量-反应关系,且在1.Ommol/L时细胞半数受抑。3、细胞凋亡检测随氯化镧浓度的增大,细胞凋亡率逐渐增加,除0.01mmol/L剂量组外,氯化镧暴露组细胞凋亡率与对照组相比均显著升高(p<0.01)。4、细胞内[Ca2+]i的变化镧暴露组神经元细胞内[Ca2+]i显著升高,与对照组差异明显(p<0.05或0.01),并随镧暴露浓度的增大而升高,各剂量组间差异亦明显(p<0.05或0.01)。5、线粒体和胞浆中细胞色素c含量变化镧暴露各组神经元线粒体中细胞色素c含量降低,胞浆中细胞色素c含量升高,与对照组比较差异显著(p<0.05),并且随染毒浓度的增加而呈现剂量-反应关系。6、caspase-3蛋白表达变化随着LaCl3浓度的增大,procaspase-3 (32kD)表达逐渐减少,说明活化的caspase-3蛋白逐渐增多,且0.1和1.0mM剂量组与对照组差异明显(p<0.05)。结论1、氯化镧可使体外培养的皮层神经元[Ca2+]i升高,导致细胞内钙稳态失衡。2、氯化镧可使体外培养的皮层神经元线粒体细胞色素c含量降低,胞浆细胞色素c含量升高,procaspase-3蛋白表达减少,提示细胞色素c由线粒体释放入胞浆,并进而激活caspase-3。3、氯化镧可使体外培养的皮层神经元存活率降低并诱发细胞凋亡。