近日，李睿老师课题组在PM2.5暴露诱发认知障碍机制研究方面取得新进展，相关论文 “Role of microglia polarization induced by glucose metabolism disorder in the cognitive impairment of mice from PM2.5 exposure” 在环境领域著名学术期刊Science of the Total Environment上发表。
在全球老龄化的背景下，认知障碍是困扰老年人健康的一个主要问题。然而近年来，认知障碍患者呈现出年轻化的趋势。那么，除年龄因素外，导致认知功能改变的重要原因之一便是空气污染。作为一直以来人们熟知的空气污染物，大气细颗粒物PM2.5是威胁健康的重要因素。虽然已经发现PM2.5可以通过引起脑部神经炎症反应、氧化应激和神经元细胞死亡来损害神经系统的发育进而影响认知功能，但具体机制尚不清晰。本项研究发现，PM2.5暴露导致大脑糖代谢异常，激活小胶质细胞并使其向促炎方向极化，导致海马突触结构破坏以及相关蛋白表达减少，最终导致小鼠学习记忆障碍（图1）。
图1 PM2.5暴露通过干扰糖代谢致小胶质细胞极化在诱发小鼠认知障碍中的作用与机制研究
该研究首先发现，PM2.5暴露会诱发小鼠一系列神经毒性效应现象，包括学习记忆能力衰退与病理学损伤，以及M1型炎性小胶质细胞的激活。蛋白组学分析结果表明，PM2.5暴露导致小鼠大脑异常糖代谢的发生。进一步定量分析验证后发现，PM2.5暴露上调小鼠大脑糖代谢关键酶己糖激酶（hexokinase, HK）、磷酸果糖激酶（phosphofructokinase, PFK）以及乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase, LDH）的表达。而多数研究发现，糖代谢的异常往往会影响免疫细胞比如小胶质细胞的炎性极化。因此，为了深入探究两者在PM2.5暴露引起认知障碍过程中的关系，研究在PM2.5暴露的同时对小鼠施用2-脱氧-D-葡萄糖（2-DG）抑制糖酵解，结果发现，加入2-DG后不仅可显著提高由PM2.5暴露引起的小鼠学习记忆能力降低，而且还能够缓解由PM2.5暴露引起的海马小胶质细胞M1型极化现象并降低炎性因子IL-1β和TNF-α的释放，同时还可改善突触结构并提高突触后致密物PSD95的表达。
该研究除了评估亚慢性PM2.5暴露对小鼠的认知功能和神经毒性影响外，还利用蛋白质组学分析生物反应过程中的蛋白质变化，并通过生物信息学分析探索其潜在的分子机制，随后通过施用阻断剂进行验证，为评估PM2.5的暴露风险提供潜在的生物标志物，同时为评估PM2.5暴露造成认知障碍的风险具有重要意义。
该研究得到了国家自然科学基金委和中央高校基本科研业务费的资助。博士研究生郑欣悦为该论文的第一作者，博士研究生杨戈以及胡菲、陈新月等硕士研究生均参与了该项研究工作，李睿教授为论文通讯作者，华中师范大学为论文的第一完成单位。
图文来源：李睿课题组
初审初校：李睿课题组
复审复校：万翠红
终审终校：邱保胜
编辑：尹雅铃
