现代预防医学

步骤	循环次数	条件
1 预变性	1	95℃ 30 s(预变性)
2 PCR反应	43	95℃ 10 s(变性)
		60℃ 20 s(退火)
		72℃ 10 s(延伸)

步骤	循环次数	条件
1 预变性	1	95℃ 30 s(预变性)
2 PCR反应	43	95℃ 10 s(变性)
		60℃ 20 s(退火)
		72℃ 10 s(延伸)

基因名称	引物序列（5’→ 3’）
IGF2	F：GCCATTTGGAACATTGGACAGA
	R：TGTCCAGTCAAATGGGCAGGTA
GAPDH	F：CCATTCTTCCACCTTTGATGCT
	R：TGTTGCTGTAGCCATATTCATTGT

基因名称	引物序列（5’→ 3’）
IGF2	F：GCCATTTGGAACATTGGACAGA
	R：TGTCCAGTCAAATGGGCAGGTA
GAPDH	F：CCATTCTTCCACCTTTGATGCT
	R：TGTTGCTGTAGCCATATTCATTGT

组别	游泳速度(cm/s)	逃避潜伏期(，s)	目标象限停留时间(s)	穿越平台次数(次)
对照组	29.13±3.48	56.03±8.66	29.40±5.24	21.40±5.17	14.95±4.15	9.78±2.56	39.29±5.11	4.63±1.30
低剂量组	31.00±4.78	55.98±7.78	32.62±5.36	23.99±4.20	17.33±4.17	11.10±2.45	35.17±4.34	4.00±0.76
中剂量组	30.25±3.11	57.99±7.03	40.90±5.44^ab	30.68±4.99^ab	22.34±3.76^ab	16.62±2.54^ab	30.94±4.44^a	3.13±0.83^a
高剂量组	31.25±3.62	58.14±7.53	45.75±7.60^ab	34.74±7.19^ab	26.50±5.45^ab	19.75±4.14^abc	28.79±4.80^ab	2.63±0.92^ab
F值	0.505	0.188	12.521	9.881	10.901	19.438	7.900	6.693
P值	0.682	0.904	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	0.001	0.002

组别	游泳速度(cm/s)	逃避潜伏期(，s)	目标象限停留时间(s)	穿越平台次数(次)
对照组	29.13±3.48	56.03±8.66	29.40±5.24	21.40±5.17	14.95±4.15	9.78±2.56	39.29±5.11	4.63±1.30
低剂量组	31.00±4.78	55.98±7.78	32.62±5.36	23.99±4.20	17.33±4.17	11.10±2.45	35.17±4.34	4.00±0.76
中剂量组	30.25±3.11	57.99±7.03	40.90±5.44^ab	30.68±4.99^ab	22.34±3.76^ab	16.62±2.54^ab	30.94±4.44^a	3.13±0.83^a
高剂量组	31.25±3.62	58.14±7.53	45.75±7.60^ab	34.74±7.19^ab	26.50±5.45^ab	19.75±4.14^abc	28.79±4.80^ab	2.63±0.92^ab
F值	0.505	0.188	12.521	9.881	10.901	19.438	7.900	6.693
P值	0.682	0.904	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	0.001	0.002

组别	CA1区神经元个数（个/100 μm）
对照组	21.05±1.65
低剂量组	19.34±1.27
中剂量组	15.91±1.32^ab
高剂量组	13.43±1.06^abc
F值	25.947
P值	<0.001

组别	CA1区神经元个数（个/100 μm）
对照组	21.05±1.65
低剂量组	19.34±1.27
中剂量组	15.91±1.32^ab
高剂量组	13.43±1.06^abc
F值	25.947
P值	<0.001

组别	Bcl-2蛋白表达量	Bax蛋白表达量	Cleaved Caspase3蛋白表达量
对照组	1.00±0.00	1.00±0.00	1.00±0.00
低剂量组	0.76±0.09^a	1.43±0.22^a	1.12±0.17
中剂量组	0.56±0.03^ab	3.06±0.32^ab	1.36±0.23^a
高剂量组	0.45±0.05^abc	3.69±0.15^abc	1.57±0.08^a
F值	83.235	153.189	11.636
P值	<0.001	<0.001	0.001

组别	Bcl-2蛋白表达量	Bax蛋白表达量	Cleaved Caspase3蛋白表达量
对照组	1.00±0.00	1.00±0.00	1.00±0.00
低剂量组	0.76±0.09^a	1.43±0.22^a	1.12±0.17
中剂量组	0.56±0.03^ab	3.06±0.32^ab	1.36±0.23^a
高剂量组	0.45±0.05^abc	3.69±0.15^abc	1.57±0.08^a
F值	83.235	153.189	11.636
P值	<0.001	<0.001	0.001

组别	IGF2 mRNA	IGF2	p-JAK2(Tyr1007/1008)	p-STAT3(Ser727)
对照组	1.00±0.00	1.00±0.00	1.00±0.00	1.00±0.00
低剂量组	1.07±0.19	0.98±0.13	0.84±0.02^a	0.91±0.12
中剂量组	0.64±0.17^ab	0.74±0.13^ab	0.77±0.06^a	0.73±0.17^ab
高剂量组	0.32±0.21^abc	0.52±0.20^abc	0.62±0.06^ab	0.61±0.06^ab
F值	18.423	11.072	55.161	10.481
P值	<0.001	0.001	<0.001	0.001

组别	IGF2 mRNA	IGF2	p-JAK2(Tyr1007/1008)	p-STAT3(Ser727)
对照组	1.00±0.00	1.00±0.00	1.00±0.00	1.00±0.00
低剂量组	1.07±0.19	0.98±0.13	0.84±0.02^a	0.91±0.12
中剂量组	0.64±0.17^ab	0.74±0.13^ab	0.77±0.06^a	0.73±0.17^ab
高剂量组	0.32±0.21^abc	0.52±0.20^abc	0.62±0.06^ab	0.61±0.06^ab
F值	18.423	11.072	55.161	10.481
P值	<0.001	0.001	<0.001	0.001

IGF2/JAK2/STAT3通路在麦芽酚铝致大鼠学习记忆损伤的作用

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贾婧静 ¹ , 胡倩 ¹ , 贺婵婷 ¹^,² , 牛侨 ¹

现代预防医学 | 实验技术及其应用 2024,51(10): 1865-1871

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现代预防医学 | 实验技术及其应用 2024, 51(10): 1865-1871

IGF2/JAK2/STAT3通路在麦芽酚铝致大鼠学习记忆损伤的作用

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贾婧静¹, 胡倩¹, 贺婵婷¹^,², 牛侨¹

作者信息

^1.山西医科大学公共卫生学院，山西太原 030001

^2.山西医科大学基础医学院

贾婧静（1998—），女，硕士在读，研究方向：铝的神经毒性

通讯作者:

牛侨，E-mail: niuqiao55@163.com；

贺婵婷，E-mail: hechanting1201@163.com

Effects of IGF2/JAK2/STAT3 pathway on learning and memory impairment induced by aluminummaltol in rats

Jing-jing JIA¹, Qian HU¹, Chan-ting HE¹^,², Qiao NIU¹

Affiliations

School of Public Health, Shanxi Medical University, Taiyuan, Shanxi 030001, China

出版时间: 2024-05-25 doi: 10.20043/j.cnki.MPM.202311463

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摘要

收起

目的

探讨IGF2/JAK2/STAT3通路在麦芽酚铝致大鼠学习记忆损害中的作用机制。

方法

将32只SD大鼠随机分为生理盐水对照组和低、中、高麦芽酚铝染毒组（10、20和40μmol/kg）四组，腹腔注射，隔天染毒，连续三个月。染毒结束后，采用Morris水迷宫检测大鼠学习记忆能力，HE染色检测大鼠海马神经元形态。采用实时荧光定量PCR检测海马组织中IGF2 mRNA水平，Western Blotting检测海马组织中Cleaved Caspase3、IGF2、p-JAK2(Tyr1007/1008)、p-STAT3(Ser727)蛋白的相对表达水平。

结果

随着染铝剂量的升高，各组大鼠同一天逃避潜伏期逐渐延长，目标象限停留时间和穿越平台次数都逐渐减少（F=7.900，P=0.001; F=6.693，P=0.002）。HE染色结果显示，随着染铝剂量的升高海马组织CA1区神经元个数逐渐下降且排列明显松散（F=25.947，P <0.001）。随着染铝剂量增高，凋亡相关蛋白Bcl-2水平逐渐下降（F=83.235，P <0.001），Bax（F=153.189，P <0.001）和Cleaved Caspase3（F=11.636，P <0.01）蛋白的相对表达量逐渐增高，IGF2 mRNA和IGF2、p-JAK2(Tyr1007/1008)、p-STAT3(Ser727)蛋白相对表达量均逐渐减少（F=18.423，P<0.001; F=11.072，P=0.001; F=55.161，P<0.001; F=10.481，P=0.001）。

结论

麦芽酚铝通过抑制IGF2/JAK2/STAT3通路引起细胞凋亡从而损伤大鼠的学习记忆能力。

关键词

麦芽酚铝 / 细胞凋亡 / IGF2/JAK2/STAT3 / 学习记忆能力

Abstract

收起

Objective

To investigate the mechanism of IGF2/JAK2/STAT3 on learning and memory impairment induced by aluminum maltol in rats.

Methods

A total of 32 SD rats were divided into normal saline control group and low, medium and high maltol aluminum exposure groups (10, 20 and 40 μmol/kg) by random number table, respectively, and intraperitoneally injected every other day for three months. After exposure, Morris water maze was applied to examine the learning and memory ability of rats, and HE staining was used to check the arrangement of hippocampal neurons. Real-time fluorescence quantitative PCR was applied to detect the relative expression level of IGF2 mRNA in hippocampus of rats. Western Blotting was used for detecting the relative protein expression levels of Cleaved Caspase3, IGF2, p-JAK2(Tyr1007/1008), and p-STAT3(Ser727) in the hippocampus of rats.

Results

With the increase of aluminum dose, the escape latency of rats in the same day was prolonged, and the residence time in the target quadrant and the times of crossing the platform were gradually reduced (F=7.900, P=0.001; F=6.693, P=0.002). HE staining results showed that the number of neurons in CA1 region of hippocampus gradually decreased and the arrangement of neurons was obviously loose with the increase of aluminum dose (F=25.947, P<0.001). With increasing aluminum dose, apoptosis-associated protein Bcl-2 levels decreased gradually (F=83.235, P<0.001), Bax (F=153.189, P<0.001) and Cleaved Caspase3 (F=11.636, P<0.01) levels was gradually increased, and the relative expression levels of IGF2 mRNA and IGF2, p-JAK2 (Tyr1007/1008), p-STAT3 (Ser727) proteins decreased gradually with the increase of aluminum dose (F=18.423, P<0.001; F=11.072, P=0.001; F=55.161, P<0.001; F=10.481, P=0.001).

Conclusion

Aluminum maltol can induce cell apoptosis by inhibiting IGF2/JAK2/STAT3 pathway, which could damage the learning and memory ability of rats.

Key words

Aluminum maltol / Cell apoptosis / IGF2/JAK2/STAT3 / Learning and memory ability

引用本文

贾婧静, 胡倩, 贺婵婷, 牛侨. IGF2/JAK2/STAT3通路在麦芽酚铝致大鼠学习记忆损伤的作用. 现代预防医学, 2024 , 51 (10) : 1865 -1871 . DOI: 10.20043/j.cnki.MPM.202311463

Jing-jing JIA, Qian HU, Chan-ting HE, Qiao NIU. Effects of IGF2/JAK2/STAT3 pathway on learning and memory impairment induced by aluminummaltol in rats[J]. Modern Preventive Medicine, 2024 , 51 (10) : 1865 -1871 . DOI: 10.20043/j.cnki.MPM.202311463

正文

收起

铝（aluminum, Al）是地壳中最主要的金属元素（约占8.8%），人类通过生活和职业接触铝，并储存在骨骼、肝脏、肺和神经系统中^[1-2]。近年研究报道，铝通过诱导氧化应激损伤线粒体^[3]、增加β淀粉样蛋白（Aβ）的产生^[4]和tau蛋白过度磷酸化^[5]、诱导神经元凋亡^[6]、降低突触结构和功能可塑性^[7]等产生类似于阿尔茨海默病（AD）的神经退行性疾病的影响。一项包含18项研究的meta分析结果显示，职业接触铝的工人在处理速度、工作记忆、注意力和反应时间方面的表现与对照组相比明显较差，且血浆铝是唯一可以作为认知能力显著预测因子的生物标志物^[8]。胰岛素样生长因子2 (IGF2)是一种生长因子，在胎儿发育、人体大脑发育、肌生成等过程中发挥促进作用^[9]。增加IGF2水平可增强健康动物的记忆力，并逆转衰老、神经发育障碍和神经退行性疾病实验室模型中的许多症状^[10]。Janus激酶/信号转导与转录激活子(JAK/STAT)通路是一种普遍表达的胞内信号转导通路，参与各种疾病的发生、发展^[11]。本研究拟构建亚慢性铝暴露大鼠模型，探讨IGF2/JAK2/STAT3通路在铝致大鼠学习记忆损害的作用。

1　材料和方法

收起

1.1　实验动物

实验用32只8周龄雄性Sprague Dawley（SD）大鼠，购于北京华阜康生物科技股份有限公司，实验动物生产许可证号：SCXK（京）2019-0008。本研究经山西医科大学医学动物伦理委员会审查批准。

1.2　试剂及仪器

麦芽酚、三氯化铝（默克）；RNAiso Plus、TB Green^® Premix Ex Taq^TM II、引物（宝生物）；戊巴比妥钠（天津凯通）；4%多聚甲醛（武汉博士德）；SDS-PAGE 凝胶试剂盒、蛋白示踪上样缓冲液、山羊抗兔抗鼠二抗、ECL化学发光液（康为世纪）；蛋白示踪 marker、IGF2一抗（赛默飞）；p-JAK2-Tyr1007/1008、p-STAT3-Ser727一抗（华安生物），脱脂奶粉（伊利集团），PVDF膜（密理博）。Morris水迷宫及轨迹追踪系统（深圳RWD）；分光光度计、RT-PCR仪（赛默飞）；电泳仪、转膜仪（北京六一）；化学发光成像系统（美国伯乐）。

1.3　方法

1.3.1　麦芽酚铝[Al(mal)₃]染毒液配制

称取AlCl₃·6H₂O用生理盐水溶解分别配制成20、40、80 mM浓度的溶液，称取麦芽酚用PBS溶解分别配制成60、120、240 mM浓度的溶液，将两溶液分别等体积混合配制成10、20、40 mM的Al(mal)₃，现用现配，用NaOH调节溶液pH至7.4，之后用0.22 μm过滤器过滤后备用。

1.3.2　动物分组与铝暴露

适应性饲养1周后，按体质量将大鼠随机分为4组：生理盐水对照组、低、中、高（分别为10、20、40 μmol/kg）剂量组，每组8只，腹腔注射染毒，每隔1天暴露一次，持续3个月。染毒期内观察并记录各组大鼠的体重、饮水及饲料用量、精神运动及毛发等情况。

1.3.3　空间记忆能力测试

在亚慢性铝暴露大鼠模型构建完成后，采用Morris水迷宫检测大鼠的短期学习记忆能力。在定位航行实验中，每天将四组大鼠分别从水池的四个象限放入水中，共训练5天，每天下水象限顺序不同。观察并记录从大鼠放入水中到上平台所需的时间，如果大鼠120秒内游上平台并停留10秒，即为其逃避潜伏期；如果大鼠120 秒内未找到平台，那么引导其游上平台并停留10秒，则其逃避潜伏期为120秒。第6天时移除平台，观察120 秒内大鼠在目标象限游动时间及穿越平台次数。

1.3.4　HE染色

在四组中各取4只大鼠全脑组织，4%多聚甲醛固定，石蜡包埋，切片，脱蜡，梯度酒精复水，然后以苏木素染核、伊红染胞质，梯度脱水后用中性树胶封片，置于倒置显微镜下观察。

1.3.5　RT-PCR

取大鼠海马组织制成匀浆，Trizol法抽提总RNA，吸取2 μl RNA溶液检测其浓度，OD₂₆₀/OD₂₈₀比值在1.8-2.2说明提取成功。接下来将RNA反转录成cDNA，最后上机进行RT-PCR检测。PCR反应条件见表1。

以甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因(Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase gene, GAPDH）作mRNA的内源性对照，使用2^－△△Ct 法计算IGF2 mRNA相对表达水平。引物序列见表2。

1.3.6　Western Blotting

称取30 mg海马组织，提取组织蛋白，用BCA蛋白检测试剂盒进行定量分析后，采用凝胶电泳法分离蛋白，然后将目标蛋白转移至PVDF膜，接着用5%脱脂奶粉将带有目标蛋白的PVDF膜室温封闭1.5 h，封闭结束后加入一抗（稀释比例：GAPDH为1：3 000；IGF2、p-JAK2、p-STAT3、Bcl-2、Bax、Cleaved Caspase3均为1：1 000），4 ℃摇床孵育过夜。一抗孵育结束后，用TBST漂洗3次（10 min/次），然后分别加入山羊抗鼠、抗兔抗体（稀释比均为1：3 000）在37℃孵育2 h，TBST 5 min/次（3次），完成后以化学发光法显色，分析蛋白条带灰度值。将目的蛋白与内参蛋白GAPDH的灰度值之比再标化对照组数据作为相应蛋白的相对表达水平。

1.3.7　统计学分析

采用SPSS 26.0统计软件对实验数据进行处理与分析，对于符合正态分布的计量资料，结果用（

）表示，四组的组间比较采用单因素方差分析：方差齐时两两比较采用LSD检验，方差不齐时，则采用Dunnett检验，当P<0.05时，判断结果具有统计学差异。

2　结果

收起

2.1　麦芽酚铝对SD大鼠学习记忆能力的影响

各组大鼠的游泳速度未有统计学差异（F=0.505, P=0.682），表明暴露铝未影响大鼠运动能力。定位航行实验结果显示，随着训练时长的增多，各组大鼠寻找平台的时间缩短，第一天各组大鼠逃避潜伏期无差异（F=0.188, P>0.05）；第2-4天中，对照组与低剂量组间无差异，中、高剂量组分别相比于对照、低剂量组均有差异（P<0.05）；第5天，除了对照组与低剂量组间无差异，其余各组间均有差异（P<0.05）。空间探索实验结果显示，相比于对照组，中、高剂量组的目标象限停留时间减少（t=3.565，P<0.01；t=4.482，P<0.001）且穿越平台次数也减少（t=3.076，P<0.01；t=4.102，P<0.001），此外高剂量组与低剂量组之间也有差异（t=2.722，P<0.05；t=2.820，P<0.01）。详细结果见表3。

2.2　各组大鼠海马组织CA1区HE染色结果

与对照组相比，低、中、高剂量组在400倍镜下每100μm长度神经元个数分别平均减少1.71、5.14、7.62个，差异具有统计学意义（F=25.947, P<0.0001），除了对照组与低剂量组间无差异，其余各组间差异均有统计学意义（P<0.05），详细结果见表4。HE染色显示随着染铝剂量的增高，神经元个数逐渐下降，细胞间隙增大，排列逐渐松散，见表4、图1。

2.3　染铝对SD大鼠海马组织凋亡的影响

随着染铝剂量的升高，凋亡相关蛋白Bcl-2水平逐渐下降（F=83.235，P <0.001），Bax（F=153.189，P <0.001）、Cleaved Caspase3（F=11.636，P <0.01）表达上升。由LSD结果可知，Bcl-2和Bax的表达量在各组间均有差异（P<0.05），中、高剂量组的Cleaved Caspase3表达量相比于对照组均有差异（t=3.409，P<0.05；t=5.408，P<0.01）。详细结果见表5，蛋白条带见图2。

2.4　染铝对SD大鼠海马组织IGF2/JAK2/STAT3的影响

转录和翻译水平结果显示，随着染铝剂量的升高，IGF2 mRNA（F=18.423，P <0.001）及通路蛋白IGF2（F=11.072，P<0.01），p-JAK2 （F=55.161，P<0.001）, p-STAT3（F=10.481，P <0.01）水平均下降。大鼠海马组织中IGF2 mRNA和IGF2蛋白表达量除了在对照组和低剂量组间无差异外，其余各组间均有差异（P <0.05）；p-JAK2的表达量显示，相比于对照组，低、中、高剂量组表达量均有差异（t=13.643，P <0.01；t=8.077，P <0.05；t=13.256，P <0.01），高剂量组和低剂量组间也有差异（t=7.178，P <0.05）；p-STAT3(Ser727)在中、高剂量组的表达相比于对照、低剂量组均有差异（P <0.05）。详细结果见表6，蛋白条带见图3。

3　讨论

收起

铝具有重量轻和耐腐蚀的优良性能，因此应用极为广泛，航空、建筑、汽车等重大工业发展离不开铝，容易造成职业暴露。生活中，人类不可避免地要通过各种途径接触铝。在饮用水中，处理工艺的不足以及饮用水分配系统中残余铝的释放与沉积会对水质产生不利影响^[12]。在食品中，铝除了来源于铝制器具、铝箔包装食品外，还来源于食用菌、蔬菜和谷类^[13]。在疫苗佐剂中使用铝盐来增加疫苗有效性，目前疫苗使用的普遍性增大了铝的人群暴露水平^[14]。利用铝可以治疗多汗症的功能，铝基化妆品和护理产品的使用在一定程度上增大了皮肤暴露水平^[1]。根据文献报道，2012—2018年吉林省市售食品中本地食品含铝添加剂检出率为35.13%，超标率为21.24%，提示含铝添加剂的使用存在一定的安全隐患^[15]。铝的暴???露会对人体健康产生损害，职业性暴露铝更是一项值得关注的公共卫生问题，因此，研究其毒性机制必不可少。

铝暴露可蓄积于人体中，过量的铝对神经、生殖系统等都会产生不利影响，其中神经系统损害表现为神经发育障碍和神经退行性病变^[16]。一项针对铝矿区老年人群的认知能力与其饮水中的铝含量关系的研究发现，高铝暴露与该区域内老年人认知能力降低有关，可能是人群罹患AD的危险环境因素之一^[17]。在一项铝作业工人的人群研究中发现，随着暴露水平的增高，作业工人的问卷耗时数及异常率升高，表明职业性铝接触可以损害铝暴露人群的执行功能^[18]。一项对SD大鼠进行亚慢性铝暴露的研究发现，随着染铝剂量增多，铝可能通过抑制PI3K/AKT/mTOR通路降低大鼠海马神经元的突触可塑性，进而其损害空间学习能力^[19]。根据WHO规定的铝每周可容许摄入量，按人和动物体重折算以及实验室前期实验结果^[20]，确定本次实验低、中、高剂量分别为10、20、40 μmol/kg。我们通过水迷宫对染铝大鼠的学习记忆能力进行检测，发现随着染铝剂量的升高，大鼠同一天逃避潜伏期时间逐渐增多，目标象限停留时间缩短，穿越平台次数降低，说明大鼠在亚慢性染铝后出现学习记忆能力受损的情况。之后我们进行HE染色观察海马组织CA1区神经元数量情况，发现随着染铝剂量的升高，神经元个数逐渐下降且排列逐渐松散，提示大鼠海马区神经元可能通过某种方式凋亡或死亡。

铝易蓄积于人体中枢神经系统，影响大脑正常生理功能，产生胞外Aβ沉积和胞内Tau蛋白过度磷酸化导致的神经元纤维缠结等AD样病变^[21]。学者们做了大量有关铝毒性的机制研究，诱导神经元凋亡是其中的一个重要机制^[6]。一项关于体外细胞暴露铝的研究表明，铝可以抑制PKC – NMDAR 信号通路促进细胞凋亡，引起该种细胞功能障碍^[22]。一项关于斑马鱼暴露铝的研究表明，铝显著影响了斑马鱼的发育，诱导斑马鱼的形态改变和细胞死亡^[23]。课题组前期的研究也发现，铝通过影响长链非编码RNA LNC001209调控PI3K/AKT/mTOR通路诱导细胞凋亡^[24]。我们的研究结果也发现，随着染铝剂量的增多，凋亡相关蛋白Bcl-2表达降低，Bax、Cleaved Caspase3含量逐渐增高，说明铝可能通过诱导细胞凋亡引起神经元的丢失，从而损害学习记忆能力。

IGF2是一种生长因子，在胎儿生长发育阶段，以及人体大脑发育、肌生成、血管生成等过程中发挥促进作用，尤其在大脑海马组织中表达丰富，参与学习记忆过程^[9]。IGF2的异常表达也发生在许多疾病中，比如神经退行性疾病^[10]、肺纤维化^[25]以及结直肠癌、乳腺癌、前列腺癌和肺癌等各种癌症^[26]。在APP过表达的阿尔茨海默病模型小鼠（Tg2576转基因小鼠）中，给予外源性IGF2可增强记忆力并促进树突棘的形成，海马中淀粉样斑块减少，改善认知障碍^[27]。肌萎缩侧索硬化症（ALS）是一种运动神经元病，俗称“渐冻症”，有研究表明IGF2在ALS模型小鼠和终末期ALS患者的动眼肌运动神经元细胞体中主要且持续表达，保护这些运动神经元免受变性，给予IGF2可改善小鼠运动能力，促进运动神经元再生^[28]。前期未有文献报道IGF2在铝致学习记忆损害中是如何变化的，我们证实了在亚慢性染铝模型中，随着染铝剂量的增高，IGF2的mRNA和蛋白水平显著下降，这一结果与前人的研究结果相符，说明铝可能通过影响IGF2的表达调控下游靶点从而损害学习记忆功能。

JAK2/STAT3信号通路是一种普遍表达的胞内信号转导通路，目前对该通路的研究主要集中在炎症、肿瘤性疾病和自身免疫性疾病中^[29]。Xiao等人在大鼠脊髓损伤模型中发现，山姜素通过靶向JAK2/STAT3信号通路从而抑制神经炎症反应和神经元凋亡，恢复大鼠运动能力^[30]。在Aβ诱导的AD小鼠模型中，给予药物羟基红花黄A（HSYA）后发现，HSYA通过上调JAK2/STAT3通路并抑制NF-κB的激活产生抗炎作用从而改善了小鼠记忆缺陷^[31]。关于IGF2调控JAK2仅有Fan等人的研究，他们发现网状蛋白3与富含GC的启动子结合蛋白1相互作用后，激活IGF2/JAK2/STAT3通路，从而促进慢性肾病和肾纤维化^[32]。我们发现随着染铝剂量增高，p-JAK2(Tyr-1007/1008）和p-STAT3(Ser727) 的蛋白表达水平显著下降，从而引起细胞凋亡，损害学习记忆能力。

综上所述，本研究发现麦芽酚铝可以下调IGF2/JAK2/STAT3通路活性从而引起细胞凋亡，使得海马神经元减少，从而损伤学习记忆能力。本研究揭示了IGF2/JAK2/STAT3通路对麦芽酚铝致大鼠学习记忆损伤的作用，今后将进一步结合体内体外干预实验，明确该条通路在铝致学习记忆损害的作用机制。

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山西省基础研究计划(20210302124582)
国家自然科学基金面上项目(82204003、82173492)

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2024年第51卷第10期

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doi: 10.20043/j.cnki.MPM.202311463

接收时间：2023-11-24
首发时间：2026-03-17
出版时间：2024-05-25

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收稿日期：2023-11-24

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山西省基础研究计划(20210302124582)

国家自然科学基金面上项目(82204003、82173492)

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^1.山西医科大学公共卫生学院，山西太原 030001

^2.山西医科大学基础医学院

通讯作者:

牛侨，E-mail: niuqiao55@163.com；

贺婵婷，E-mail: hechanting1201@163.com

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

步骤	循环次数	条件
1 预变性	1	95℃ 30 s(预变性)
2 PCR反应	43	95℃ 10 s(变性)
		60℃ 20 s(退火)
		72℃ 10 s(延伸)

步骤

循环次数

条件

1 预变性

95℃ 30 s(预变性)

2 PCR反应

95℃ 10 s(变性)

60℃ 20 s(退火)

72℃ 10 s(延伸)

基因名称	引物序列（5’→ 3’）
IGF2	F：GCCATTTGGAACATTGGACAGA
	R：TGTCCAGTCAAATGGGCAGGTA
GAPDH	F：CCATTCTTCCACCTTTGATGCT
	R：TGTTGCTGTAGCCATATTCATTGT

基因名称

引物序列（5’→ 3’）

IGF2

F：GCCATTTGGAACATTGGACAGA

R：TGTCCAGTCAAATGGGCAGGTA

GAPDH

F：CCATTCTTCCACCTTTGATGCT

R：TGTTGCTGTAGCCATATTCATTGT

组别	游泳速度(cm/s)	逃避潜伏期(，s)	目标象限停留时间(s)	穿越平台次数(次)
对照组	29.13±3.48	56.03±8.66	29.40±5.24	21.40±5.17	14.95±4.15	9.78±2.56	39.29±5.11	4.63±1.30
低剂量组	31.00±4.78	55.98±7.78	32.62±5.36	23.99±4.20	17.33±4.17	11.10±2.45	35.17±4.34	4.00±0.76
中剂量组	30.25±3.11	57.99±7.03	40.90±5.44^ab	30.68±4.99^ab	22.34±3.76^ab	16.62±2.54^ab	30.94±4.44^a	3.13±0.83^a
高剂量组	31.25±3.62	58.14±7.53	45.75±7.60^ab	34.74±7.19^ab	26.50±5.45^ab	19.75±4.14^abc	28.79±4.80^ab	2.63±0.92^ab
F值	0.505	0.188	12.521	9.881	10.901	19.438	7.900	6.693
P值	0.682	0.904	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	0.001	0.002

组别

游泳速度(cm/s)

逃避潜伏期(

，s)

目标象限停留时间(s)

穿越平台次数(次)

第1天

第2天

第3天

第4天

第5天

对照组

29.13±3.48

56.03±8.66

29.40±5.24

21.40±5.17

14.95±4.15

9.78±2.56

39.29±5.11

4.63±1.30

低剂量组

31.00±4.78

55.98±7.78

32.62±5.36

23.99±4.20

17.33±4.17

11.10±2.45

35.17±4.34

4.00±0.76

中剂量组

30.25±3.11

57.99±7.03

40.90±5.44^ab

30.68±4.99^ab

22.34±3.76^ab

16.62±2.54^ab

30.94±4.44^a

3.13±0.83^a

高剂量组

31.25±3.62

58.14±7.53

45.75±7.60^ab

34.74±7.19^ab

26.50±5.45^ab

19.75±4.14^abc

28.79±4.80^ab

2.63±0.92^ab

F值

0.505

0.188

12.521

9.881

10.901

19.438

7.900

6.693

P值

0.682

0.904

<0.001

0.001

0.002

组别	CA1区神经元个数（个/100 μm）
对照组	21.05±1.65
低剂量组	19.34±1.27
中剂量组	15.91±1.32^ab
高剂量组	13.43±1.06^abc
F值	25.947
P值	<0.001

组别

CA1区神经元个数（个/100 μm）

对照组

21.05±1.65

低剂量组

19.34±1.27

中剂量组

15.91±1.32^ab

高剂量组

13.43±1.06^abc

F值

25.947

P值

<0.001

组别	Bcl-2蛋白表达量	Bax蛋白表达量	Cleaved Caspase3蛋白表达量
对照组	1.00±0.00	1.00±0.00	1.00±0.00
低剂量组	0.76±0.09^a	1.43±0.22^a	1.12±0.17
中剂量组	0.56±0.03^ab	3.06±0.32^ab	1.36±0.23^a
高剂量组	0.45±0.05^abc	3.69±0.15^abc	1.57±0.08^a
F值	83.235	153.189	11.636
P值	<0.001	<0.001	0.001

组别

Bcl-2蛋白表达量

Bax蛋白表达量

Cleaved Caspase3蛋白表达量

对照组

1.00±0.00

低剂量组

0.76±0.09^a

1.43±0.22^a

1.12±0.17

中剂量组

0.56±0.03^ab

3.06±0.32^ab

1.36±0.23^a

高剂量组

0.45±0.05^abc

3.69±0.15^abc

1.57±0.08^a

F值

83.235

153.189

11.636

P值

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0.001

组别	IGF2 mRNA	IGF2	p-JAK2(Tyr1007/1008)	p-STAT3(Ser727)
对照组	1.00±0.00	1.00±0.00	1.00±0.00	1.00±0.00
低剂量组	1.07±0.19	0.98±0.13	0.84±0.02^a	0.91±0.12
中剂量组	0.64±0.17^ab	0.74±0.13^ab	0.77±0.06^a	0.73±0.17^ab
高剂量组	0.32±0.21^abc	0.52±0.20^abc	0.62±0.06^ab	0.61±0.06^ab
F值	18.423	11.072	55.161	10.481
P值	<0.001	0.001	<0.001	0.001

组别

IGF2 mRNA

IGF2

p-JAK2(Tyr1007/1008)

p-STAT3(Ser727)

对照组

1.00±0.00

低剂量组

1.07±0.19

0.98±0.13

0.84±0.02^a

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中剂量组

0.64±0.17^ab

0.74±0.13^ab

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高剂量组

0.32±0.21^abc

0.52±0.20^abc

0.62±0.06^ab

0.61±0.06^ab

F值

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P值

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