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研究背景:全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate,PFOS)是全氟化合物的终端降解产物。由于其具有疏水、疏油性及化学稳定性,因而被广泛应用于工业和生活用品。PFOS具有高蓄积性、难降解性,能够通过大气进行远距离迁移,是一种新型持久性有机污染物。PFOS广泛存在于大气、水和泥土等环境介质中,并且能够在生物组织蓄积。目前,已在多种人体组织检测到相当浓度的PFOS,包括血液(全血、血清和脐带血)、乳汁及脑和肝脏组织等。流行病学调查和动物实验研究皆表明,PFOS具有神经毒性作用,但其机制尚未明确。国内、外学者普遍认为,诱导神经元异常凋亡是PFOS神经毒性机制之一。凋亡和自噬,同属于细胞程序性死亡过程,自噬是否也参与PFOS致神经元死亡,目前未知。星形胶质细胞(Astrocyte,AS)是一大类胶质细胞,对神经元形成、连接和活性具有重要生理作用。谷氨酸(Glutamate,Glu)是神经元-AS连接的关键介质,是维持神经系统正常生理活动最重要的兴奋性递质,主要通过AS和神经元代谢偶联,参与神经突触传递和可塑性调节、维持神经系统功能。PFOS能够诱导实验动物学习能力下降,伴随脑海马组织中Glu含量升高。目的:利用大鼠原代培养神经元和AS建立PFOS体外暴露模型,探讨PFOS神经毒性作用,并从神经元自噬和AS谷氨酸转运系统两方面,揭示PFOS神经毒性机制。方法:建立大鼠原代海马神经元PFOS(0,25,50,75,100,125μM)暴露模型:(1)MTT检测法和LDH释放实验检测细胞毒性;(2)氧化应激:荧光探针DCFH-DA检测神经元ROS生成量,试剂盒法检测MDA浓度、CAT和SOD活性、GSH和GSSG浓度:(3)JC-1荧光探针检测神经元MMP,Ca2+荧光探针(Fluo-3/AM)检测神经元胞内Ca2+浓度;(4)Hoechst33342/PI双染检测细胞凋亡、蛋白免疫印迹(Western Blot)检测凋亡相关蛋白表达;(5)Lyso-Tracker Red探针法检测细胞自噬、实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qRT-PCR)检测自噬相关基因mRNA表达。建立大鼠原代皮质星形胶质细胞PFOS(0,15,25,50,75,100 μM)暴露模型:(1)MTT 比色法检测AS活性;(2)荧光探针DCFH-DA检测AS的ROS生成量、试剂盒法检测CAT和SOD活性;(3)试剂盒法检测Glu、Gln含量及GS活性;(4)qRT-PCR检测谷氨酸转运系统相关基因mRNA表达。结果:神经元:(1)与对照组相比,75～125 μMPFOS暴露24 h,能够显著降低神经元的存活率(P<0.05);25～100μM PFOS暴露显著增加LDH释放(P<0.05);(2)随着PFOS暴露剂量的增加(25～100 μM),ROS生成量和MDA的浓度显著增加(P<0.05),25～100 μM PFOS 暴露显著降低 SOD 活力(P<0.05),75～100 μM PFOS暴露显著降低CAT活力(P<0.05),50～100μM PFOS暴露显著降低GSH和GSSG浓度(P<0.05);(3)25～100 μM PFOS暴露诱导神经元MMP显著降低(P<0.05),细胞内Ca2+浓度显著增加(P<0.05);(4)PFOS暴露诱导神经元凋亡增加,25～100 μMPFOS暴露显著升高Caspase-3蛋白表达(P<0.05);(5)25～100μM PFOS暴露诱导溶酶体膜通透性显著增强(P<0.05)、100 μM PFOS暴露显著升高自噬相关基因Atg 12表达(P<0.05),75～100 μM PFOS暴露显著升高自噬相关基因 Atg 5 表达(P<0.05)。星形胶质细胞:(1)与对照组相比,75和100 μM PFOS暴露24 h,能够显著降低AS存活率(P<0.05);(2)15～75 μM PFOS暴露能够诱导AS的ROS生成量增加(P<0.05),15～75μM PFOS 暴露显著降低 SOD 活性(P<0.05),50～75 μM PFOS暴露显著降低CAT活性(P<0.05);(3)15～75 μM PFOS暴露显著升高AS外Glu含量(P<0.05),25～75 μM PFOS 暴露显著降低 Gln 含量(P<0.05);15～75 μM PFOS暴露显著降低GS活性(P<0.05);(4)50～75μM PFOS暴露显著降低GLAST、GLT-1 和 GS 基因表达(P<0.05)。结论:(1)凋亡和自噬参与PFOS致大鼠原代海马神经元死亡;(2)PFOS能够影响大鼠原代AS的Glu转运系统。综上,本研究结果表明,诱导海马神经元凋亡和自噬、干扰AS的Glu转运系统可能是PFOS神经毒性的重要机制。