目的:结晶二氧化硅(crystalline silica dust,c Si O_2)粉尘暴露诱发矽肺病,且多并发情绪异常,香烟中的尼古丁有暂时缓解异常情绪的作用。本实验分别探究矽尘暴露,尼古丁与矽尘双暴露对小鼠行为、海马神经炎症和神经元死亡的影响及机制。方法:(1)建立尼古丁与矽尘双暴露小鼠模型。雄性C57BL/6小鼠,随机分为Veh组,Sil组,Nic组和Nic-Sil组。Nic组,Nic-Sil组饮用200μg/m L尼古丁溶液(溶解于1%糖精钠);Veh组,Sil组饮用1%糖精钠。Sil组,Nic-Sil组小鼠经鼻腔滴注c Si O_2混悬液(50 mg/m L,50μL),3天一次共5次;Veh组,Nic组给与等体积生理盐水。每日称重。(2)在第3,6,9周先后进行旷场实验(Open field test,OFT)、高架十字迷宫实验(Elevated plus maze test,EPM)和埋珠实验(Marble buring test,MBT),并分批次取组织。(3)ELISA试剂盒检测外周血中炎性因子。(4)使用伊文思蓝(Evans blue,EB)注射小鼠眼眶后静脉判断血脑屏障(Blood-brain barrier,BBB)完整性。(5)转录组测序筛选差异基因(Differentially expressed genes,DEGsErastin IC50)并验证。每组3只鼠,取海马进行RNA-seq测序分析并筛选DEGs。并进一步筛选炎症与凋亡相关的Weaken Genes,使用q PCR及免疫荧光染色验证。(6)组织学染色与WB检测星形胶质细胞激活及神NSC125066临床试验经元凋亡。结果:(1)成功构建尼古丁与c Si O_2双暴露小鼠模型:与Veh组相比,Sil组小鼠体重明显下降,暴露第3天时差异最大,Nic组体重变化不明显。Nic-Sil组体重变化与单独c Si O_2暴露无明显差异。(2)行为学实验结果:OFT中Sil组小鼠总运动距离明显下降,不动时间延长,Nic-Sil组较Sil组总运动距离增加,不动时间缩短,且在第3周差异最大。此外,EPM中Sil组小鼠进入开放臂次数明显减少。MBT中各组间差异不明显。(3)血清炎症因子结果:Sil组血液中IL6明显增加;双暴露后尼古丁降低IL6的表达。(4)c Si O_2暴露第3周时,海马BBB通透性增加,海马中紧密连接跨膜蛋白Cldn-5表达下降,Albumin以及EB渗出增加。(5)DEGs表达及相关验证:SDrug Discovery and Developmentil vs Veh共517个基因表达上调,263个表达下调基因,其中Lcn2上调最明显。Nic-Sil vs Sil共有487个上调基因和263个下调基因。我们定义在Sil组上调,Nic-Sil组中上调趋势下降或下调以及在Sil组下调,Nic-Sil组中下调趋势下降或上调的基因定义为Weaken基因。筛选出其中与神经炎症及细胞凋亡相关的基因共227个,其中Lcn2差异最大。q PCR结果支持这一发现。免疫荧光染色结果表明Lcn2主要由星形胶质细胞分泌。(6)c Si O_2暴露后STAT3,IL6/NF-κB表达上调;尼氏染色、Neu N染色发现神经元数量减少;TUNEL、BAX上调,说明神经元凋亡增加;激活的星形胶质细胞中Lcn2明显增加;Iba1/GFAP/Neu N染色显示“三联体”结构增加。尼古丁抑制星形胶质细胞的激活、减少神经元凋亡和“三联体”数目。结论:cSi O_2暴露促进神经炎症和神经元凋亡,诱发情绪异常。然而尼古丁减轻神经炎症引起的异常行为,在双暴露时有神经保护作用。图[18]表[2]参[107]