目的:氧化铝纳米颗粒(Aluminum oxide nanoparticles,Al NPs)及铝(Aluminum,Al)被用于生产生活各领域,其毒性作用可以损害神经系统。研究发现生命早期暴露于有毒物质可能是神经退行性疾病的潜在危险因素。本研究主要探讨II型髓系细胞触发型受体(Triggering receptor expressed on myeloid cells,TREM2)对纳米氧化铝及氯化铝在幼年期诱导神经发育障碍以及成年期对斑马鱼学习记忆改变中的作用,并观察纳米氧化铝和铝的神经毒性差异。方法:本研究分为两个阶段,分别为幼年期和成年期。首先,将斑马鱼胚胎分为对照组、阴性对照组、TREM2敲低组、氯化铝组、TRME2敲低+氯化铝组、纳米氧化铝组、TREM2敲低+纳米氧化铝组。在受精1小时内用显微注射技术将慢病毒(TREM2抑制剂)注入到胚胎卵黄囊中以敲低TREM2基因,并染毒144小时,染毒浓度为50mg/L。染毒结束后对各组进行发育毒性观察;用运动轨迹跟踪仪记录幼年期斑马鱼的神经行为(平均速度、移动距离、外圈停留时间百分比、绝对转角、惊恐反应);检测TREM2基因、神经发育基因α1-tubulin、mbp和syn2a的m RNA水平;ELISA法检测神经递质乙酰胆碱酯酶(ACh E)和氧化应激指标超氧化物歧化酶(SOD)的活性。此外,在9月龄时检测成年期斑马鱼的神经行为和T迷宫实验观察成年期斑马鱼学习记忆变化;检测TREM2基因、神经发育基因、AD相关基因appb、psen1、mapta的m RNA水平;ELISA法检测AD相关蛋白Aβ_(1-42)、APP、p-tau;神经递质乙酰胆碱酯酶(ACh E)、多巴胺(DA)和氧化应激指标超氧化物歧化酶(SOD)。通过镀银染色和电镜观察斑马鱼脑部的病理改变。结果:(1)发育毒性:斑马鱼幼鱼出现不同程度的畸形。其中氯化铝组的死亡率、畸形率显著升高、孵化率显著降低。TREM2基因敲低后,死亡率和畸形率进一步升高。氯化铝组的畸形率大于纳米氧化铝组,TREM2敲低+氯化铝组的畸形率大于TREM2敲低+纳米氧化铝组。(2)幼年期神经行为损伤:TREM2敲低组、氯化铝组和纳米氧化铝组的幼鱼平均速度、移动距离、外圈停留时间百分比减小、绝对转角增大,惊恐反应能力减弱。TREM2基因敲低后,神经行为损伤进一步加重。氯化铝组神经行为中的平均速度和绝对转角较纳米氧化铝组有显著性差异。(3)幼年期TREM2基因和神经发育基因GSK2118436临床试验受抑制:TREM2敲低组、氯化铝组和纳米氧化铝组斑马鱼幼鱼TREM2基因、神经发育基因α1-tubulin、mbp和syn2a的表达均显著下降。TREM2基因敲低后,幼鱼的TREM2基因和神经发育基因被进一步抑制。(4)成年期神经行为损伤,学习记忆能力下降:TREM2敲低组、氯化铝组和纳米氧化铝组的平均速度、移动距离、外圈停留时间百分比以及活跃度下降,惊恐反应能力减弱。TREM2基因敲低后神经行为损伤加重。氯化铝组和纳米氧化铝组的潜伏期增加,累积停留时间减少,学习以及能力下降。TREM2基因敲低后,斑马鱼的学习记忆能力进一步损伤。氯化铝组的神经行为损伤大于纳米氧化铝组、学习能力低于纳米氧化铝组。(5)成年期斑马鱼神经发育基因受抑制:TREM2敲低组、氯化铝组和纳米氧化铝组斑马鱼神经发育基因α1-tubulin、mbp和syn2a的表达均下降,TREM2基因敲低后,幼鱼的TREM2基因和神auto-immune inflammatory syndrome经发育基因被进一步抑制。TREM2敲低+氯化铝组的mbp基因显著低于TREM2敲低+纳米氧化铝组。(6)成年期AD相关基因和蛋白表达升高:成年期各处理组的TREM2基因仍处于低表达状态。氯化铝组和纳米氧化铝组的appb、mapta基因表达显著升高;APP、Aβ1-42、p-tau蛋白表达升高。TREM2基因敲低后,各处理组的appb、psen1、mapta基因和APP、Aβ1-42、p-tau蛋白表达均进一步升高。氯化铝组的基因和蛋白的表达高于纳米氧化铝组,但无统计学差异。(7)神经递质:幼年期TREM2敲低组、铝和纳米氧化铝组的ACh E活性下降。TREM2基因敲低后,神经递质水平进一步下降。成年期铝和纳米氧化铝组的ACh E活性升高、DA活性下降;TREM2基因敲低后,ACh E活性进一步升高,DA无明显变化。(8)氧化应激:幼年期TREM2敲低组、氯化铝组、纳米氧化铝组的SOD活性降低。TREM2基因敲低后,TREM2敲低+氯化铝组、TREM2敲低+纳米氧化铝组的SOD活性进一步下降。成年期氯化铝组和纳米氧化铝组的SOD活性降低,TREM2基因敲低后,SOD活性进一步下降。(9)斑马鱼脑组织受损:电镜结果发现,氯化铝组和纳米氧化铝组的小胶质细胞出现增生,TREM2基因敲低后,染毒组的小胶质细胞增生有所减少。氯化铝组和纳米氧化铝组以及TREM2基因敲低后,斑马鱼神经细胞受损,细胞器出现肿胀、破碎、空泡等,并有吞噬体吞噬受损细胞器。镀银染色发现,氯化铝组和纳米氧化铝组出现黑染的神经纤维,TREM2基因敲低后,病变的神经纤维增粗,出现纤维缠结的现象。结论:纳米氧化铝和氯化铝具有神经毒性,会导致TREM2基因低表达及幼年期斑马鱼神经发育障碍、胆碱能系统受损和氧化应激反应;幼年期纳米氧化铝及氯化铝暴露对斑马鱼幼鱼的神经损伤会持续到成年期,并出现学习记忆能力受损。TREM2基因敲低后,加重了纳米氧化和铝氯化铝对斑马鱼幼鱼的神经发育损伤,神经损伤持续到成年期表现出神经递质紊乱和氧化应激损伤,学习记忆能力进一步下降,并出现类似阿尔茨海默病样的改变。此外,氯化铝具有更高的发育毒性,表现为较高的致畸性;在神经发育和学selleck ABT-199习记忆方面,氯化铝的毒性和纳米氧化铝的毒性相似。研究提示TREM2基因参与斑马鱼的神经发育和学习记忆能力的改变与阿尔茨海默病样改变有关。