發(fā)布時間：2018-10-05 07:12

【摘要】：隨著微波技術在工業(yè)、醫(yī)療、通訊、軍事及生活等各個領域的廣泛應用,人類越來越多地暴露于微波輻射之中。微波輻射生物學效應及機制日漸成為研究熱點,其對神經(jīng)、心血管、免疫及生殖等多個系統(tǒng)的影響也越來越受到重視。研究表明,微波輻射可引起多種生物學效應,并對人類健康產(chǎn)生影響。中樞神經(jīng)系統(tǒng)是微波輻射最為敏感的靶部位,微波輻射對其最顯著的影響是對學習和記憶功能的損害,但相關的損傷機制尚未闡明,且存有不少爭議,尤其是微波輻射對神經(jīng)細胞的實時效應以及神經(jīng)細胞突起影響鮮有研究�？馆楈`(Kang-fu-ling,KFL)是本課題組針對微波輻射的生物損傷特點,研發(fā)的抗微波輻射損傷的中藥復方,其對微波輻射致腦損傷是否有保護作用及其機制,尤其是基于其對核因子E2相關因子2(nuclear factor-E2-related factor 2,Nrf2)-Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關蛋白1(Kelch-like epichlorohydrin-associated protein 1,Keap1)信號通路激活調(diào)控在微波輻射后神經(jīng)細胞損傷的保護作用研究尚述空白。本研究首先以大鼠原代海馬神經(jīng)元及類神經(jīng)元大鼠嗜鉻細胞瘤細胞系(rat pheochromocytoma cell line,PC12)細胞作為研究對象,利用適用于激光共聚焦實時觀察的脈沖微波輻射裝置,并結合微速攝影(time-lapse)技術,采用Fluo4和重組鈣指示劑質(zhì)粒RP研究了電磁輻射與神經(jīng)細胞的早期相互作用,即各亞細胞結構(胞漿、線粒體及胞核)[Ca2+],以期探尋微波輻射致神經(jīng)細胞損傷的機制。采用比吸收率(special absorption rate,SAR)為4 W/kg的微波輻射神經(jīng)元及PC12細胞,結果顯示海馬神經(jīng)元及類神經(jīng)元PC12細胞的[Ca2+]均未見明顯變化;采用平均功率密度為30m W/cm2高功率微波(high power microwave,HPM)輻射后即刻,大鼠原代海馬神經(jīng)元和PC12細胞的活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平均顯著上升,此外30m W/cm2 HPM輻射原代海馬神經(jīng)元會導致其突起減少變短,表明該條件微波輻射可引起神經(jīng)細胞氧化應激性損傷,并且能夠抑制原代海馬神經(jīng)元突起生長。本研究在復制微波輻射致腦損傷模型的基礎上,通過Morris水迷宮檢測大鼠學習和記憶能力、HE檢測海馬組織學以及電鏡觀察超微結構明確了KFL對抗微波輻射致腦損傷的保護作用。并從抗氧化方面分析KFL抗微波輻射損傷機制。結果發(fā)現(xiàn),KFL及其活性成分抗輻靈甲醇提取物(methanol fraction of Kang-fu-ling,KFL-M)均具有較高的體外清除自由基活性,并且其能夠很好的抑制微波輻射造成的神經(jīng)細胞氧化應激性損傷。Nrf2-Keap1信號通路是細胞對抗氧化應激最重要的細胞防御機制,Nrf2通過與胞漿蛋白Keap1以及抗氧化元件(antioxidant response element,ARE)相互作用,能夠啟動下游編碼抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的基因表達,發(fā)揮細胞保護作用。谷氨酰半胱氨酸連接酶(glutamate cysteine ligase,GCL)、1型血紅素氧化酶(heme oxygenase-1,HO-1)、還原型輔酶Ⅰ醌類氧化還原酶(NADPH quinone oxidoreductase,NQO1)、硫氧還蛋白還原酶1(thioredoxin Reductase 1,Txnrd1)、過氧化物酶基因1(peroxiredoxin 1,Prdx1)等都是該通路的下游產(chǎn)物。本研究通過Western Blot檢測該通路關鍵蛋白Nrf2的核、漿蛋白分布及q PCR檢測通路下游產(chǎn)物m RNA表達水平發(fā)現(xiàn),KFL及KFL-M能夠激活Nrf2-Keap1信號通路,并且促進其下游編碼抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的基因表達(HO-1,NQO1,GSTmu3)。激活Nrf2-Keap1信號通路增強抗氧化能力應該是KFL發(fā)揮抗微波輻射致神經(jīng)損傷的主要機制之一。為了進一步揭示Nrf2-Keap1信號通路對微波輻射致神經(jīng)細胞損傷的保護作用,本研究采用過表達Nrf2蛋白及Keap1蛋白的方法,從而激活和抑制Nrf2-Keap1信號通路,發(fā)現(xiàn)激活Nrf2-Keap1信號通路可以抑制微波輻射導致的PC12細胞氧化應激,而抑制Nrf2-Keap1信號通路則會加重微波輻射導致的PC12細胞氧化應激,使PC12細胞對微波輻射更為敏感。利用該信號通路激動劑t-BHQ激活PC12細胞和大鼠原代海馬神經(jīng)元Nrf2-Keap1信號通路也同樣能抑制微波輻射導致的氧化應激,并且能夠逆轉(zhuǎn)微波輻射導致的神經(jīng)元突起生長障礙。本論文研究了微波輻射對神經(jīng)細胞影響的實時生物效應,進行了KFL對微波輻射致腦損傷的保護作用,并對其機制進行了探討。在此基礎上,深入研究了Nrf2-Keap1信號通路對微波輻射造成的神經(jīng)細胞氧化應激損傷的調(diào)控機制。該研究為利用該通路作為防治微波輻射造成神經(jīng)損傷的靶點、為抗微波輻射損傷藥物的尋找提供了新的思路和方向。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R594.8

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