隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重以及氣候變暖，全球湖泊藍(lán)藻水華日益頻發(fā)。藍(lán)藻衍生污染物微囊藻毒素（Microcystins, MCs）慢性暴露已成為全球性健康問(wèn)題。MCs具有強(qiáng)烈的神經(jīng)毒性，能夠影響哺乳動(dòng)物大腦結(jié)構(gòu)和功能，并與人群神經(jīng)退行性疾病阿爾茲海默癥有關(guān)。但既有研究或基于整個(gè)大腦（不分區(qū)）或主要關(guān)注在認(rèn)知中起重要作用的海馬區(qū)， MCs對(duì)其他腦區(qū)的神經(jīng)毒性作用以及潛在分子機(jī)制知之甚少。同時(shí)，脂質(zhì)作為腦組織的主要組成成分，在大腦結(jié)構(gòu)和功能中起著重要作用，但是MCs對(duì)哺乳動(dòng)物大腦脂質(zhì)側(cè)面的影響鮮有相關(guān)研究，這阻礙了對(duì) MCs 的神經(jīng)毒性作用及其機(jī)制的深入理解。

圖1. MC-LR對(duì)小鼠海馬和前額葉皮層脂質(zhì)側(cè)面的影響。（a-d）MC-LR處理組和對(duì)照組總體脂質(zhì)分布模式的主成分分析圖；（e-f）海馬和前額葉皮層中MC-LR處理組各脂質(zhì)亞類(lèi)含量變化；（g-j）海馬和前額葉皮層中MC-LR處理組脂質(zhì)分子含量變化

圖2. 300 μg/kg bm/day染毒180天后小鼠海馬和前額葉皮層的相同脂質(zhì)分子表現(xiàn)出相反的含量變化趨勢(shì)

為此，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所謝平研究團(tuán)隊(duì)近日運(yùn)用脂質(zhì)組學(xué)首次從脂質(zhì)側(cè)面并結(jié)合基因轉(zhuǎn)錄、組織病理以及水迷宮等行為學(xué)方法，研究了MCs慢性暴露對(duì)哺乳動(dòng)物小鼠認(rèn)知活動(dòng)兩個(gè)關(guān)鍵腦區(qū)—海馬和前額葉皮層的結(jié)構(gòu)和功能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，低濃度MC-LR口服染毒6個(gè)月后，在小鼠腦前額葉外皮中觀(guān)察到明顯的神經(jīng)退行性變化，但在海馬中并未觀(guān)察到，前額葉皮層對(duì)MC-LR的神經(jīng)毒性更脆弱。脂質(zhì)組學(xué)結(jié)果揭示了脂質(zhì)在亞類(lèi)、脂質(zhì)分子和脂肪酰基組成等不同水平上明顯的區(qū)域特異性變化特征，各種磷脂和鞘脂在前額葉皮層含量下降，但在海馬中含量增加（圖1和圖2）；前額葉皮層和海馬中脂質(zhì)代謝調(diào)控明顯不同，這些脂質(zhì)代謝異?？赡軈⑴c了區(qū)域特異性神經(jīng)退行性變過(guò)程（圖3）。該研究填補(bǔ)了脂質(zhì)變化與MCs神經(jīng)毒性之間的知識(shí)空白，識(shí)別關(guān)鍵的磷脂和鞘脂分子及其介導(dǎo)MCs誘導(dǎo)的神經(jīng)退行性變的分子機(jī)制值得進(jìn)一步深入研究。

圖3 MC-LR誘導(dǎo)區(qū)域特異性的脂質(zhì)代謝改變及其在神經(jīng)退行性病變中的作用

該研究成果以“First insights into region-specific lipidome alterations of prefrontal cortex and hippocampus of mice exposed chronically to microcystins”為題發(fā)表在Environment International，文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016041202300291X?via%3Dihub。水生所何君副研究員和研究生陳陽(yáng)為論文的共同第一作者，陳雋研究員和謝平研究員為通訊作者。該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金（No. 31600423, 31770555和31901186）的支持。