目的:甲基汞(methylmercury,MeHg)是一种环境蓄积性污染物,具有强烈神经毒性,其主要存在于水生环境中。MeHg进入机体后可在大脑组织中蓄积,从而造成中枢神经系统损伤。铁死亡是一种依赖于铁的细胞死亡方式,与ATF3及p53表达异常以及Xc~-系统功能紊乱有关,并且Xc~-系统受到p53和ATF3的调控。研究发现MeHg可以诱导铁死亡的发生。然而,ATF3、p53以及Xc~-系统在MeHg诱导的铁死亡中的具体机制尚不清楚。本研究分别通过体内动物实验以及体外细胞实验,研究MeHg诱导大脑神经细胞铁死亡发生的分子机制,为MeHg中毒的防制提供实验及理论依据。方法:利用昆明小鼠建立MeHg暴露动物模型。使用8周龄的小鼠72只,随机分为以下4组:对照组、4μmol/kg MeHg组、C59试剂8μmol/kg MeHg组、12μmol/kg MeHg组,每组18只,雌雄各半。每天上午十点灌胃一次,连续灌胃4周。染毒期间每周城中一次并;用旷场实验、爪抓力实验检测小鼠神经行为学;HE染色、尼氏染色观察小鼠大脑的病理学损伤;流式细胞术检测ROS含量;试剂盒测量组织铁、Glu、GSH、GSSG、GSH/GSSG及MDA含量;RT-qPCR和Western blotting检测铁死亡及ATF3/p53通路相关指标的表达水平。利用HT22细胞建立MeHg暴露细胞模型。HT22细胞于37℃、5%CO_2恒温培养箱中培养。第一部分包括4组:对照组、Fer-1组、MeHg组、MeHg+Fer-1分组。使用CCK-8法测定细胞活性、流式细胞术以检测细胞中ROS水平,Western blotting检测HT22细胞中铁死亡相关蛋白表达水平。第二部分包括4组:对照组,control si RNA组,MeHg组,ATF3 si RNA+MeHg组。Western blotting检测细胞中ATF3、p53、SLC7A11蛋白表达水平,双重免疫荧光染色检测细胞中ATF3、p53的共定位水平。结果:1.MeHg暴露导致小鼠神经系统功能异常及大Cell death and immune response脑病理损伤:MeHg暴露后,小鼠体重增长减缓;自发活动性和主动探索能力下降;肢体力量下降。小鼠大脑皮质中HE染色可以观察到组织病理变化,尼氏染色可以观察到神经元病理损伤。2.MeHg诱导神经细胞发生铁死亡:MeHg暴露后,小鼠大脑皮质中铁含量升高,组织内铁离子沉积增加;MDA含量升高;ROS水平升高;ferritin、GPX4及SLC7A11的蛋白及m RNA的表达水平显著降低。HT22细胞中,与对照组相比,MeHg组细胞活力降低;ROS水平升高;ferritin、GPX4及SLC7A11的蛋白表达水平降低;与MeHg组相比,MeHg+Fer-1组细胞活力升高;ROS水平降低;ferritin、GPX4及SLC7A11的蛋白表达水平升高,差异均具有统计学意义。3.MeHg致铁死亡过程中ATF3激活p53抑制Xc~-系统的表达:MeHg暴露后,小鼠大脑皮质中ATF3、p53的表达水平升高;Glu、GSSG含量升高;GSH、GSH/GSSG含量显著降低。HT22细胞中,与对照组相比,MeHg组ATF3、p53蛋白表达水平升高;SLC7A11蛋白表达降低;细胞中ATF3、p53共定位水平升高。与MeHg组相比,ATF3 si RNA+MeHg组ATF3、p53蛋白表达水平降低;SLC7A11蛋白表达水平升高;细胞中ATF3、p53共定位水平降低,差异均具有统计学意义。结论:MeHg暴露诱导大脑神经细胞铁死亡的具体机制与ATF3表达增加有关。ANSC 125973纯度TF3可激活p53抑制SLC7A11的表达,从而抑制Xc~-系统,最终诱导大脑神经细胞发生铁死亡。