PGC-1α介导的线粒体生物发生在铝致小鼠学习记忆能力损伤中的作用研究

目的 探究海马过氧化物酶增殖体激活受体共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1α,PGC-1α)介导的线粒体生物发生在铝致小鼠学习记忆能力损伤中的作用。方法 将成年雄性SPF级ICR小鼠随机分为4组:对照组(生理盐水组)、铝剂量组[14、28和56μmol/kg Al(mal)3],染毒3个月。采用新物体识别实验检测小鼠学习及记忆能力的变化情况;采用透射电子显微镜观察海马神经元细胞内线粒体结构的变化;采用比色法检测小鼠海马三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)的含量;采用反转录-聚合酶链反应(reverse transcription-polymerase chain reaction,RT-PCR)检测海马PGC-1α、核呼吸因子1(nuclear respiratory factor 1,NRF-1)、线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A,TFAM)的mRNA含量和线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)的含量;Western blotting检测海马PGC-1α、TFAM和NRF-1等的蛋白表达。结果 新物体识别实验结果显示,随着染铝剂量的增加,各组小鼠偏好指数、辨别指数逐渐下降(F=5.857、13.849,均P<0.05)。透射电镜结果显示,对照组线粒体结构完整、外膜和嵴清晰可见,染铝组线粒体呈现空泡样改变,正常的线粒体结构消失。随着染铝剂量的增加,小鼠海马mtDNA含量、ATP含量逐渐降低(F=313.923、89.887,均P<0.05)。与对照组(1.00±0.00)相比,染铝组海马PGC-1α、NRF-1和TFAM mRNA的表达量均出现下降的趋势,56μmol/kg Al(mal)3组PGC-1α、NRF-1、TFAM mRNA水平显著降低为0.53±0.08、0.21±0.08、0.42±0.06(P<0.05)。与对照组(1.00±0.00)相比,染铝组海马PGC-1α、NRF-1和TFAM的蛋白表达量均出现下降的趋势,56μmol/kg Al(mal)3组海马PGC-1α、NRF-1和TFAM的蛋白表达显著降低至0.66±0.15、0.50±0.22、0.60±0.77(P<0.05),呈现一定的剂量反应关系。结论 铝可致小鼠海马组织内线粒体生物发生相关信号通路PGC-1α-NRF-1-TFAM抑制,使神经元mt DNA数量下降而抑制细胞内线粒体生物发生,小鼠海马ATP含量减少、海马神经元形态结构改变,进而导致小鼠学习记忆能力受损。