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目的观察不同剂量慢性锰暴露对大鼠空间学习记忆能力、组织锰含量及海马cAMP信号通路相关蛋白的影响,探讨海马cAMP信号通路在锰致大鼠学习记忆功能障碍中的可能作用,分析不同组织锰含量作为锰暴露及其神经毒性的生物标志可行性。方法将32只3周龄雄性SD大鼠随机分对照组,低、中、高暴露组,分别腹腔注射生理盐水,5、10、20mg/(kg*d)的Mncl2·4H2O溶液,注射体积为2 ml/kg,每周5天,连续18周。分别于第6、12及18周,采用Morris水迷宫试验检测大鼠空间学习记忆能力。于第18周末次锰暴露24 h后,颈椎脱臼处死大鼠,收集动物样本并称重,计算动物脏器系数；通过石墨炉原子吸收光谱法检测海马、血浆、牙齿及毛发锰含量；使用Elisa试剂盒检测血浆BDNF、海马cAMP, pCREB及BDNF蛋白含量；采用western-blot实验检测海马cPKA蛋白含量；通过相关性分析分析各实验指标的相关性。结果(1)随着锰暴露剂量的增加,心脏、肝脏、脾脏及肾脏脏器系数随之升高,而睾丸脏器系数随之下降(P<0.05)。在心脏脏器系数中,高剂量组系数大于低剂量组和对照组(P<0.05)。在肝脏、脾脏及肾脏脏器系数中,中、高剂量组系数均大于低剂量及对照组(P<0.05)；而在睾丸脏器系数中,中、高剂量组的脏器系数小于对照组及低剂量组(P<0.05)。(2)随着锰暴露剂量的增加,各组织锰含量随之增加。在海马组织中,中、高剂量组锰含量高于对照组,高剂量组锰含量也高于低剂量组(P<0.05)。在血浆中,中、高剂量组锰含量均高于对照组,高剂量组锰含量也均高于低、中剂量组(P<0.05)。在牙齿及毛发中,中、高剂量组的锰含量均高于对照组及低剂量组,此外高剂量组牙齿锰含量也高于中剂量组(P<0.05)。(3)在Morris水迷宫定位航行试验中,第6周第5天,第12周第4、5天及第18周每天测试的高剂量组逃避潜伏时间均长于对照组(P<0.05)。此外,第18周第5天的测试中,低、中剂量组的逃避潜伏时间也长于对照组,而高剂量组的逃避潜伏时间也长与低剂量组(P<0.05)。(4)在Morris水迷宫空间探索试验第12、18周测试中,各锰暴露组的穿越平台次数均低于对照组：此外,第18周测试的高剂量组穿越平台次数也低于低剂量组(均为P<0.05)。(5)随着锰暴露剂量的增加,cAMP信号通路相关蛋白蛋白含量随之下降。在cAMP和pCREB中,各锰暴露组的蛋白含量均低于对照组,而中、高剂量组的蛋白含量也均低于低剂量组(P<0.05)。在cPKA中,各锰暴露组的cPKA蛋白含量均低于对照组,而高剂量组的蛋白含量也均低于低剂量组(P<0.05)。在海马BDNF中,各组BDNF含量两两比较均有差异(P<0.05)。在血浆BDNF中,中、高剂量组BDNF含量均低于对照组,高剂量组的BDNF蛋白含量也低于低剂量组(P<0.05)。(6)相关性分析结果显示：①海马BDNF含量与血浆锰含量、海马锰含量及逃避潜伏时间成负相关,相关系数分别为-0.872,-0.719和-0.581(P<0.01),而与穿越平台次数及海马cAMP含量成正相关,相关系数分别为0.485和0.817(P<0.01)。②血浆BDNF含量与血浆、海马锰含量及逃避潜伏时间成负相关,相关系数分别为-0.483,-0.682和-0.568(P<0.01),与穿越平台次数、海马cAMP、BDNF含量成正相关,相关系数为0.516、0.419和0.477(P<0.05)。③海马cAMP含量与血浆锰含量、海马锰含量及逃避潜伏时间成负相关,相关系数分别为-0.759,-0.592和-0.406(均为P<0.05),而与穿越平台次数成正相关,相关系数为0.495(P<0.05)。④海马锰含量与逃避潜伏时间成正相关,相关系数为0.862(P<0.01),而与穿越平台次数成负相关,相关系数为-0.734(P<0.01)。⑤血浆锰含量与逃避潜伏时间及海马锰含量成正相关,相关系数分别为0.541和0.669(P<0.01),而与海马cAMP含量、海马BDNF含量及血浆BDNF含量成负相关,相关系数分别为-0.759、-0.872和-0.483(均为P<0.01)；与穿越平台次数相关系数为-0.290,差异无统计学意义(P>0.01)。⑥牙齿锰含量与逃避潜伏时间及海马锰含量成正相关,相关系数分别为0.716和0.760(均为P<0.01),而与穿越平台次数、海马cAMP含量、海马BDNF含量及血浆BDNF含量成负相关,相关系数分别为-0.514、-0.693、-0.812和-0.617(均为P<0.01)。⑦毛发锰含量与逃避潜伏时间及海马锰含量成正相关,相关系数分别为0.862和0.839(均为P<0.01),而与穿越平台次数、海马cAMP含量、海马BDNF含量及血浆BDNF含量成负相关,相关系数分别为-0.566、-0.665、-0.797和-0.669(均为P<0.01)。结论(1)慢性锰暴露可致大鼠海马锰含量升高,并可能通过下调海马cAMP信号通路相关蛋白的表达,从而损害大鼠的空间学习记忆能力。(2)血浆BDNF含量可反映海马BDNF含量变化情况。(3)慢性锰暴露可导致牙齿、毛发及血浆锰含量升高,该三者锰含量可反映海马组织锰累积情况。(4)牙齿锰、毛发锰及血浆BDNF有望作为锰暴露及其神经毒性的生物标志。