电磁辐射暴露诱发细胞恶性转化作用机制及电磁防护研究

发布时间：2020-04-09 09:08

【摘要】：电磁辐射正在改变人类生存环境的物理性质,人类暴露于电磁辐射的强度、时间和复杂性与日俱增,对人类健康的危害也日益彰显。深入研究电磁辐射损伤效应,阐明损伤机理,提出危害防治措施,是目前亟待解决的重要问题。本文主要从电磁辐射对致病性病毒的激活作用,长期电磁辐射致细胞恶性转化作用,长期电磁辐射致细胞恶性转化作用基因表达谱分析,维生素C、维生素E和富氢水的电磁辐射防护作用,进行了深入研究。主要研究内容如下:(1)研究了1800 MHz电磁暴露对EB病毒激活作用。研究表明,暴露于SAR值为4.0 W/kg的1800 MHz电磁辐射,在辐照2h/d,持续辐照2、5、8天,均未能显著激活Raji细胞中的EB病毒,EB病毒激活关键基因表达量未有显著变化;1800 MHz电磁辐射能明显激活B95-8细胞中的EB病毒,EB病毒激活相关关键基因表达量显著增加,并且基因表达随着电磁辐射辐照时间增长而表达量显著升高。(2)研究了SAR值为8.0 W/kg的长期1800 MHz电磁暴露致Balb/c-3T3细胞恶性转化作用。研究表明表明,暴露于1800 MHz电磁辐射40天、60天和80天时,细胞增殖能力显著增强,细胞周期分布发生一定变化,细胞克隆形成能力和迁移能力大大增强。暴露40天、60天的Balb/c-3T3细胞的细胞发生恶性转化,能够在SCID小鼠体内形成肿瘤。暴露80天的Balb/c-3T3细胞具有一定恶性转化能力,这种能力尚不能在SCID小鼠体内形成肿瘤。(3)研究了长期1800 MHz电磁暴露过程致Balb/c-3T3细胞恶性转化作用机制研究。在暴露40天、60天和80天过程中,持续变化显著的基因为Angpt4、P2rx3和Ctca。其他表达显著改变的基因为:Dhcr24、Temem200b、Mvd、Tubb2b、Kdm7a、Ermp1、Lss和Ltbp4。找出了基因编码蛋白作用网络中关键基因Ubc。对暴露40天、60天和80天的差异表达显著的基因表达基因数量、基因功能、基因富集性进行分析,找出变化基因所参与的生物过程、所在细胞位置和具有的分子功能;通过GOEAST分析发现,细胞暴露40天时,1800MHz电磁辐射主要通过影响细胞的有机物代谢,来影响的基因位置锁定为内质网,主要参与影响蛋白质合成的过程。当Balb/c-3T3细胞暴露于1800 MHz电磁辐射60天时,主要影响细胞核中反应过程,对核苷酸的结合功能产生显著性影响,最终影响嘌呤、核糖核苷和ATP结合功能。暴露80天时,不仅能够影响RNA代谢,还能通过影响高分子代谢和DNA代谢两种途径对DNA复制过程产生显著性影响,同时也对细胞凋亡和分化有一定作用。找出变化基因编码蛋白作用网络中的关键蛋白及关键信号通路,包括肿瘤相关信号通路、MAPK信号通路、p53信号通路、细胞骨架信号通路、细胞粘附信号通路等。其他涉及的通路还包括细胞周期、细胞凋亡、m TOR信号通路、JAK-Stat信号通路等。(4)研究维生素C、维生素E和富氢水的电磁防护作用。结果表明1800MHz电磁辐射暴露1h可引起Balb/c-3T3细胞的凋亡率降低,细胞周期分布无显著影响,细胞内活性氧含量升高。维生素C、维生素E和富氢水均能够显著降低Balb/c-3T3细胞的凋亡率和细胞内活性氧的含量。富氢水对Balb/c-3T3细胞的周期分布影响较大,引起G0/G1期比例下降,S期和G2/M期比例显著升高。(5)900 MHz电磁辐射长期辐照细胞能够诱导NIH/3T3细胞显著的早期和晚期凋亡。G0/G1期在12天内无明显变化,而S期在12天时出现明显阻滞。本文研究了短期电磁暴露细胞生物学效应、长期电磁暴露的细胞恶性转化作用及分子机制,研究了1800 MHz电磁辐射对致病性病毒的激活作用,以及维生素C、维生素E和富氢水的电磁防护作用。为后续进一步研究电磁暴露的细胞生物学效应机理研究及电磁防护产品的开发,提供了有效依据。
【图文】：

电磁辐射,信号途径,Bcl-2家族,诱导细胞凋亡

图 1-1 电磁辐射诱导细胞凋亡的信号途径Figure1-1 Apoptosis pathway involved with electromagnetic radiation exposur粒体诱发细胞凋亡途径粒体途径主要由 Bcl-2 家族来发挥作用。Bcl-2 成员（如 Bax、B-xS）促进凋亡，主要存在于细胞质或线粒体膜，其他成员（Bccl-2 和 Bag-1）抑制凋亡，则主要定位于线粒体外膜。电磁辐射伤后，Blc-2 家族促凋亡成员被激活[23-26]，构象改变致 BH3 结构磷酸化方式（Bid）或 Caspases 蛋白水解作用（Bad），并转移到胞色素 C（cyto-c）大量释放[27,28]，与 APf-1（Apoptotic ng factor 1）结合后，激活 procaspase-9，进而激活下游 Caspas亡。a2+增多诱发细胞凋亡途径生理状态下，Ca2+在维持细胞增殖、分裂、能量代谢和氧代谢等重要作用，因此细胞内 Ca2+维持稳定对于生命活动是至关重要的，电磁辐射可引起细胞内 Ca2+浓度升高，引起细胞内钙超载，促

细胞转化,实验结果,转化灶,细胞

转化实验结果图. A) 正常培养 40 天 Balb/c-3T3 细胞；B）1800 MHz c-3T3 细胞；C) 正常培养 60 天 Balb/c-3T3细胞；D）1800 MHz电磁暴细胞；E) 正常培养 80天 Balb/c-3T3 细胞；F）1800 MHz电磁暴露 83T3 细胞；-1 Micrographs of cell transformation. A) 40 d Sham Balb/c-3T3 cells; B)3; C) 60 d Sham Balb/c-3T3 cells; D)60 d Expo Balb/c-3T3; E) 80 d Shamcells; F) 80 d Expo Balb/c-3T3 cells;胞进行转化实验约 4 周时，对各组细胞产生的转化灶数量进 3-2 所示。自然培养 40 天、60 天和 80 天的 Balb/c-3T3 细胞刺激下，并未产生明显转化灶。而暴露于 1800 MHz 电磁辐Balb/c-3T3 细胞，则有明显转化灶形成。其转化灶的数量有随强而增加的趋势。暴露于 1800 MHz 电磁辐射 80 天的 Balb/显转化灶。结果表明，，1800 MHz 电磁辐射可能能够使 Balb/转化，且在促癌剂 TPA 的协同作用下，产生明显转化灶。一步研究转化灶细胞的恶性程度，用胰蛋白酶溶液将转化灶自然培养 40 天、60 天和 80 天的 Balb/c-3T3 细胞，以
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R14

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