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为探讨镉致大鼠大脑皮质神经元凋亡的线粒体途径及Ca2+超载对线粒体途径的影响,本研究采用妊娠18-19d的SD大鼠胎鼠建立大脑皮质神经元模型。在细胞培养液中添加不同浓度的醋酸镉(0、5、10、20pmol/L),100μmol/L的caspase广谱抑制剂Z-VAD-fink或10μmol/L细胞内Ca2+螯合剂BAPTA-AM,使其单独或联合作用于细胞,利用透射电镜观察镉对线粒体超微结构的影响；免疫印迹检测细胞内cleaved-caspase-3、 cleaved-caspase-9、cleaved-PARP、Bax、Bcl-2蛋白表达量,MTT法测定细胞存活率,hoechst33258染色,荧光显微镜观察细胞核形态变化。结果表明：①镉暴露引起线粒体出现肿胀甚至空泡化,线粒体嵴减少甚至消失等形态变化,且呈现一定的剂量—效应、时间—效应关系；②镉可引起细胞内cleaved-caspase-3、cleaved-caspase-9、cleaved-PARP、Bax蛋白表达量上升,Bcl-2蛋白表达量下降。Z-VAD-fmk和BAPTA-AM能抑制细胞内cleaved-caspase-3、cleaved-caspase-9、 cleaved-PARP蛋白表达；③镉暴露可使细胞存活率降低,呈现剂量—效应、时间—效应关系。Z-VAD-fmk联合作用组和BAPTA-AM联合作用组与相应染毒组比较,细胞存活率呈现上升趋势；④镉暴露引起细胞核形态的变化,出现核皱缩、染色质致密浓染、核碎裂等典型的凋亡特征,这种变化呈现剂量—效应关系。Z-VAD-fmk和BAPTA-AM联合作用组相比于单独染毒组细胞核形态变化减少。结论：①不同浓度镉暴露可降低神经元存活率,引起细胞核与线粒体形态变化：②不同浓度和不同时间镉暴露可激活caspase-3、caspase-9、PARP,调节Bax和Bcl-2蛋白表达。③Z-VAD-fink可缓解镉引起的细胞存活率下降、细胞核形态变化和细胞内cleaved-caspase-3、cleaved-caspase-9、cleaved-PARP蛋白表达量升高等现象,提示caspase家族在镉致大脑皮质神经元凋亡过程中发挥重要作用。④BAPTA-AM可使凋亡细胞减少,细胞存活率上升,caspase-3、caspase-9、PARP蛋白激活量减少,提示钙离子超载在镉致大脑皮质神经元凋亡过程中发挥重要作用,且与神经元凋亡的线粒体途径关系密切。