新聞科研進展
隨著水體富營養化日益嚴重以及氣候變暖，全球湖泊藍藻水華日益頻發。藍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題。MCs具有強烈的神經毒性，能夠影響哺乳動物大腦結構和功能，并與人群神經退行性疾病阿爾茲海默癥有關。但既有研究或基于整個大腦（不分區）或主要關注在認知中起重要作用的海馬區， MCs對其他腦區的神經毒性作用以及潛在分子機制知之甚少。同時，脂質作為腦組織的主要組成成分，在大腦結構和功能中起著重要作用，但是MCs對哺乳動物大腦脂質側面的影響鮮有相關研究，這阻礙了對 MCs 的神經毒性作用及其機制的深入理解。
圖1. MC-LR對小鼠海馬和前額葉皮層脂質側面的影響。（a-d）MC-LR處理組和對照組總體脂質分布模式的主成分分析圖；（e-f）海馬和前額葉皮層中MC-LR處理組各脂質亞類含量變化；（g-j）海馬和前額葉皮層中MC-LR處理組脂質分子含量變化
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分子表現出相反的含量變化趨勢
為此，中國科學院水生生物研究所謝平研究團隊近日運用脂質組學首次從脂質側面并結合基因轉錄、組織病理以及水迷宮等行為學方法，研究了MCs慢性暴露對哺乳動物小鼠認知活動兩個關鍵腦區—海馬和前額葉皮層的結構和功能的影響。研究發現，低濃度MC-LR口服染毒6個月后，在小鼠腦前額葉外皮中觀察到明顯的神經退行性變化，但在海馬中并未觀察到，前額葉皮層對MC-LR的神經毒性更脆弱。脂質組學結果揭示了脂質在亞類、脂質分子和脂肪酰基組成等不同水平上明顯的區域特異性變化特征，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代謝調控明顯不同，這些脂質代謝異常可能參與了區域特異性神經退行性變過程（圖3）。該研究填補了脂質變化與MCs神經毒性之間的知識空白，識別關鍵的磷脂和鞘脂分子及其介導MCs誘導的神經退行性變的分子機制值得進一步深入研究。
圖3 MC-LR誘導區域特異性的脂質代謝改變及其在神經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”為題發表在Environment International，文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2023.108018。水生所何君副研究員和研究生陳陽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。該研究獲得國家自然科學基金（No. 31600423, 31770555和31901186）的支持。