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目的通过建立大鼠慢性硫酸锰染毒模型,观察大鼠血浆氧化应激指标及Hsp70含量的变化,同时观察海马组织凋亡相关基因和Hsp70基因表达的变化、海马组织PI3K/Akt信号通路相关蛋白表达及磷酸化的改变以及Hsp70蛋白的表达量,研究MnSO4诱发神经凋亡可能的机制以及对PI3K/Akt信号通路的影响,并探讨Hsp70作为慢性锰中毒的生物标志物的可行性。方法选择健康雄性SPF级SD大鼠40只,随机分成四组：空白对照组、低剂量组(5mg/kg)、中剂量组(10mg/kg)、高剂量组(20mg/kg),每组10只,分笼饲养,自由饮水、摄食。分别腹腔注射生理盐水、5、10、20 mg/kg的MnSO4·H2O溶液染毒24周,每周五次,周末休息两天。在染毒第24周后颈椎脱臼处死大鼠,收集大鼠生物样本并称重,计算脏器系数；使用南京建成生物工程研究所试剂盒检测大鼠血浆SOD、GSH-Px、CAT及MDA水平,ELISA试剂盒检测血浆Hsp70含量；分离大鼠海马组织,荧光定量PCR法测定海马组织Caspase-3、Bcl-2、Box、Akt-1、FoxO3a、Hsp70 mRNA表达水平,Western Blot法测定Hsp70蛋白表达及Akt蛋白表达及其磷酸化水平。结果(1)随着染锰浓度的增加,大鼠心脏、肝脏、脾脏、肺脏及肾脏脏器系数均随之升高,睾丸脏器系数随之明显下降。经统计学分析,高剂量组大鼠肝脏、脾脏、肺脏及肾脏脏器系数均显著高于对照组与低剂量组(P<0.05),心脏系数显著低于中剂量组(P<0.05),睾丸脏器系数显著低于其余三组(P<0.05)；中剂量组及低剂量组大鼠脾脏脏器系数显著高于对照组(P<0.05)。(2)慢性硫酸锰染毒大鼠高剂量组血浆SOD、GSH-Px及CAT活力分别为(135.46±35.41)U/ml、(845.81±26.06)U及(3.06±0.42)U/ml,均显著低于对照组(P<0.01)及低剂量组(P<0.05)。高剂量组大鼠血浆MDA浓度为(3.05±0.37)nmol/L,显著高于对照组的(2.53±0.21) nmol/L (P<0.01)及低剂量组的(2.61±0.35) nmol/L (P<0.05)。高剂量组染毒大鼠血浆Hsp70含量为(1020.50±134.86)ng/ml,显著高于对照组的(807.15±160.23)ng/ml(P<0.05)及低剂量组的(830.64±161.02)ng/ml (P<0.05)。(3)大鼠海马组织Akt-1、FoxO3a mRNh表达量随染毒剂量增加而降低(P<0.05)；高剂量组Hsp70mKNA表达量显著高于对照组、低剂量组及中剂量组,差异均具有统计学意义(P<0.05)。高剂量组caspase-3及Bcl-2 mRNA表达量显著低于低剂量组(P<0.05),但Bax mKNA表达量则显著高于对照组及低剂量组(P<0.05)。(4) Western Blot实验结果显示,随着硫酸锰染毒剂量增加,各组间海马Akt蛋白表达量无统计学差异(P>0.05),但Akt(pS473)表达量呈上升趋势(P<0.05)。随着硫酸锰染毒剂量增加,海马Hsp70蛋白含量呈增加趋势,高剂量组Hsp70蛋白含量显著高于对照组(P<0.05)与低剂量组(P<0.05)。(5)Pearson相关性分析结果显示,大鼠血浆Hsp70含量与血浆SOD、CAT以及GSH-Px活力呈负相关性,相关系数分别为r1=-0.4439,r2=-0.4516,r3=-0.5226,差异均具有统计学意义(P<0.05)；血浆Hsp70含量与血浆MDA含量呈显著正相关性(r4=0.4785,P<0.05)。血浆Hsp70含量与海马组织Hsp70蛋白表达量成正相关,相关系数为r5=0.7415(P<0.05)。结论(1)慢性MnSO4染毒可能通过引起大鼠体内抗氧化能力下降,脂质过氧化水平升高,从而造成中枢神经细胞损伤及凋亡增加。(2)慢性MnSO4染毒可以激活大鼠海马PI3K/Akt通路,促进脂转录因子磷酸化,Hsp70表达相应增加。(3)慢性MnSO4染毒可以引起大鼠海马Hsp70含量增加,并与血浆Hsp70含量呈显著正相关。提示Hsp70可考虑作为慢性MnSO4暴露的效应性生物标志物。