地方性氟中毒（简称地氟病）是典型的地球化学性疾病，累及世界许多国家和地区，我国是受害较重的国家之一。地氟病主要分为饮水型、燃煤污染型和饮茶型三种。贵州省是燃煤污染型氟中毒最为严重的地区，尤其以毕节地区为重灾区，造成燃煤污染型氟中毒的主要因素是当地居民食用含氟量高的燃煤烘烤过的玉米、辣椒等食物所致。过量的氟可通过血脑屏障进入脑组织，在脑组织内蓄积，对神经系统产生损害作用。慢性氟中毒对脑损伤的影响已成为当前国际氟研究中较为热门的研究问题。有关燃煤污染型氟中毒引起脑损伤的实验研究报道较少。　　慢性氟中毒脑损伤的机制仍不十分清楚，目前认为与过量氟引起的氧化应激水平升高和胆碱能系统改变等有关。中枢神经系统的胆碱能系统与认知、学习记忆功能、对大脑其它神经递质释放的调节等有关。氟中毒对脑内胆碱能系统的影响已引起学者们的关注。最近几年，一氧化氮(nitric oxide，NO)作为自由基在氟中毒引起的氧化应激研究方面开始引起人们的重视。　　为了深入研究氟的神经损伤机制，特别是探讨燃煤污染型氟中毒脑损伤的分子发生机制，我们复制了燃煤污染型氟中毒大鼠及其子代模型来观察氟中毒大鼠脑组织的病理学变化和对仔鼠脑发育的影响;研究燃煤污染型氟中毒大鼠及其子代空间学习记忆能力改变;研究燃煤污染型氟中毒大鼠及其子代脑组织胆碱能神经系统的改变，包括尼古丁受体(Nicotinic acetylcholine receptors， nAChRs)α3、α4、α7亚单位在蛋白和mRNA表达水平改变，胆碱酯酶(Cholinesterase，ChE)活性改变;研究燃煤污染型氟中毒大鼠及其子代脑组织NOS在蛋白和mRNA表达水平改变和NO含量改变，并分析nAChRs、NOS蛋白表达水平、NO含量与大鼠认知能力的相关关系，探讨脑组织胆碱能系统和NOS/NO改变在燃煤污染型氟中毒脑损伤机制中的作用。　　方法:燃煤污染型氟中毒大鼠模型复制:SD大鼠48只，按染氟剂量分为对照组(Control)、低氟组(Lower Fluoride，LF)、高氟组(Hight Fluoride，HF)三组，每组各8只大鼠，雌雄各半。对照组喂饲常规饲料，低氟组、高氟组大鼠以燃煤污染型地方病氟中毒重病区燃煤烘烤的当地玉米为主要饲料，配制不同含氟量饲料喂养大鼠，复制燃煤污染型氟中毒动物模型，实验期分别为3个月和6个月。燃煤污染型氟中毒子代模型复制:SD大鼠32只，随机分为2组（每组16只，雌性12只，雄性4只），即高氟组和对照组，饲养6个月后雌雄合笼，取其所生一月龄仔鼠作为研究对象，各10只仔鼠。动物在交配前、交配、怀孕和哺乳期间喂饲方法与相同组别的成年大鼠一致。　　实验结束时，用Morris水迷宫检测成年大鼠及子代大鼠空间学习记忆能力的变化;用苏木素-伊红(Hematoxylin-eosin，HE)、尼氏染色(Nissl)及电子显微镜显示神经细胞的病理变化;用硝酸还原酶法测定脑组织NO含量，比色法测定脑组织ChE活性;用蛋白印迹方法测定脑组织nAChRα3、α4、α7及nNOS蛋白表达水平，用实时荧光定量逆转录聚合酶链式反应(Real-time quantitativereverse transcription-polymerase chain reaction)测定脑组织nAChRα3、α4、α7及nNOS的mRNA水平。　　成年大鼠研究结果:与对照组比较，氟负荷指标:染氟3、6个月之低氟组、高氟组大鼠尿氟、骨氟、脑组织氟含量均显著性增加，并随染氟时间延长和染氟剂量增加氟含量增加更明显。生长发育:染氟3个月及染氟6个月大鼠体质量有降低趋势。形态学改变:染氟3、6个月之低氟组、高氟组大鼠神经细胞平均灰度值均显著性增加，尼氏小体显著性下降。超微结构:染氟6个月低氟组与高氟组大鼠神经细胞核膜局部缺如、线粒体部分嵴和膜融合、消失;突触前膜内线粒体部分嵴和膜融合、模糊不清、突触间隙局部融合，以高氟组大鼠神经细胞超微结构病变更严重。行为学改变:染氟3个月高氟组大鼠学习能力显著性下降，记忆能力无显著性改变;染氟6个月，低氟组与高氟组大鼠学习能力与空间记忆能力均显著性下降，过量氟对大鼠学习记忆的影响，早期主要以高浓度氟影响学习能力，随染氟时间延长，低浓度氟亦可学习能力，而且高浓度氟不仅影响大鼠学习能力，空间记忆能力亦受影响。胆碱能系统改变:染氟3、6个月之低氟组和高氟组大鼠nAChRα3、α4、α7蛋白表达水平、mRNA水平、ChE活性均显著性下降（P＜0.05或＜0.01），提示氟可在早期、低剂量时使大鼠nAChRs在蛋白与mRAN水平发生改变。nNOS改变:染氟3、6个月之低氟组和高氟组大鼠脑组织nNOS蛋白表达均显著性增加（P＜0.05或＜0.01），mRNA水平均显著性下降（P＜0.05），过量氟对nNOS蛋白与mRNA水平的影响在染氟早期及低浓度氟时即已发生。NO含量改变:染氟3个月高氟组大鼠脑组织NO含量显著性下降（P＜0.05），染氟6个之低氟组和高氟组大鼠脑组织NO含量显著性升高（P＜0.05或＜0.01），过量氟可引起大鼠脑组织NO含量改变。相关性分析显示过量氟引起大鼠学习记忆能力降低与脑组织nAChRs蛋白表达下降及nNOS蛋白表达增加、NO含量增加有关，其间有量效关系。　　高氟组子代大鼠研究结果:与对照组仔鼠比较，尿氟、骨氟、脑组织氟含量均显著性增加;体质量、脑组织重量及脑器官系数均显著性降低;神经细胞细胞核核膜局部有缺如，染色质边集;突触间隙融合;突触前膜内线粒体模糊不清，突触结构模糊不清;学习与记忆能力均显著性降低;nAChRα3、α4其蛋白和mRNA基因水平均显著性降低，nAChRα7亚单位蛋白水平显著性下降，mRNA基因水平显著性升高;ChE活性均显著性下降;nNOS蛋白表达水平和mRNA基因表达水平均显著性增高;NO含量显著性增加。相关性分析显示过量氟引起子代学习记忆能力降低与脑组织nAChRs蛋白表达下降及nNOS蛋白表达增加、NO含量增加有关，其间有量效关系。　　综上所述，燃煤污染型氟中毒在早期及低浓度时即可引起大鼠脑组织nAChRα3、α4和α7蛋白水平降低，mMRA基因水平变化;以及与神经递质相关的ChE活性下降;引起脑组织nNOS蛋白水平增加，mMRA基因水平改变，NO含量改变;早期低浓度燃煤氟主要影响大鼠学习能力，晚期高浓度燃煤氟不仅影响大鼠学习能力亦可影响空间记忆能力。可能是过量氟刺激nNOS表达持续性增加，NO含量改变，导致自由基含量增加或清除不足，损伤神经细胞结构，影响nAChRs蛋白及mRNA表达水平，从而降低大鼠空间学习记忆能力。燃煤污染型氟中毒仔鼠神经发育改变、学习记忆能力降低，亦可能是由于过量氟引起nNOS表达增加，导致NO含量增加，从而造成神经细胞受损和nAChRs功能降低所致。相关性分析结果表明，燃煤污染型氟中毒大鼠及其子代学习记忆能力的降低可能与大鼠脑组织nAChRs蛋白表达水平下降及nNOS蛋白表达水平增加和NO含量增高有关，其间有量效关系。因此，过量氟引起的nAChRs蛋白表达和ChE活性降低，nNOS蛋白表达持续性增高，NO含量异常改变等可能是燃煤污染型氟中毒大鼠及其子代脑损伤分子发生机制中的重要环节。