抗辐灵活性成分对Nrf2-Keap1信号通路激活在微波辐射后神经细胞损伤的保护作用研究

发布时间：2018-10-05 07:12

【摘要】：随着微波技术在工业、医疗、通讯、军事及生活等各个领域的广泛应用,人类越来越多地暴露于微波辐射之中。微波辐射生物学效应及机制日渐成为研究热点,其对神经、心血管、免疫及生殖等多个系统的影响也越来越受到重视。研究表明,微波辐射可引起多种生物学效应,并对人类健康产生影响。中枢神经系统是微波辐射最为敏感的靶部位,微波辐射对其最显著的影响是对学习和记忆功能的损害,但相关的损伤机制尚未阐明,且存有不少争议,尤其是微波辐射对神经细胞的实时效应以及神经细胞突起影响鲜有研究。抗辐灵(Kang-fu-ling,KFL)是本课题组针对微波辐射的生物损伤特点,研发的抗微波辐射损伤的中药复方,其对微波辐射致脑损伤是否有保护作用及其机制,尤其是基于其对核因子E2相关因子2(nuclear factor-E2-related factor 2,Nrf2)-Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白1(Kelch-like epichlorohydrin-associated protein 1,Keap1)信号通路激活调控在微波辐射后神经细胞损伤的保护作用研究尚述空白。本研究首先以大鼠原代海马神经元及类神经元大鼠嗜铬细胞瘤细胞系(rat pheochromocytoma cell line,PC12)细胞作为研究对象,利用适用于激光共聚焦实时观察的脉冲微波辐射装置,并结合微速摄影(time-lapse)技术,采用Fluo4和重组钙指示剂质粒RP研究了电磁辐射与神经细胞的早期相互作用,即各亚细胞结构(胞浆、线粒体及胞核)[Ca2+],以期探寻微波辐射致神经细胞损伤的机制。采用比吸收率(special absorption rate,SAR)为4 W/kg的微波辐射神经元及PC12细胞,结果显示海马神经元及类神经元PC12细胞的[Ca2+]均未见明显变化;采用平均功率密度为30m W/cm2高功率微波(high power microwave,HPM)辐射后即刻,大鼠原代海马神经元和PC12细胞的活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平均显著上升,此外30m W/cm2 HPM辐射原代海马神经元会导致其突起减少变短,表明该条件微波辐射可引起神经细胞氧化应激性损伤,并且能够抑制原代海马神经元突起生长。本研究在复制微波辐射致脑损伤模型的基础上,通过Morris水迷宫检测大鼠学习和记忆能力、HE检测海马组织学以及电镜观察超微结构明确了KFL对抗微波辐射致脑损伤的保护作用。并从抗氧化方面分析KFL抗微波辐射损伤机制。结果发现,KFL及其活性成分抗辐灵甲醇提取物(methanol fraction of Kang-fu-ling,KFL-M)均具有较高的体外清除自由基活性,并且其能够很好的抑制微波辐射造成的神经细胞氧化应激性损伤。Nrf2-Keap1信号通路是细胞对抗氧化应激最重要的细胞防御机制,Nrf2通过与胞浆蛋白Keap1以及抗氧化元件(antioxidant response element,ARE)相互作用,能够启动下游编码抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的基因表达,发挥细胞保护作用。谷氨酰半胱氨酸连接酶(glutamate cysteine ligase,GCL)、1型血红素氧化酶(heme oxygenase-1,HO-1)、还原型辅酶Ⅰ醌类氧化还原酶(NADPH quinone oxidoreductase,NQO1)、硫氧还蛋白还原酶1(thioredoxin Reductase 1,Txnrd1)、过氧化物酶基因1(peroxiredoxin 1,Prdx1)等都是该通路的下游产物。本研究通过Western Blot检测该通路关键蛋白Nrf2的核、浆蛋白分布及q PCR检测通路下游产物m RNA表达水平发现,KFL及KFL-M能够激活Nrf2-Keap1信号通路,并且促进其下游编码抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的基因表达(HO-1,NQO1,GSTmu3)。激活Nrf2-Keap1信号通路增强抗氧化能力应该是KFL发挥抗微波辐射致神经损伤的主要机制之一。为了进一步揭示Nrf2-Keap1信号通路对微波辐射致神经细胞损伤的保护作用,本研究采用过表达Nrf2蛋白及Keap1蛋白的方法,从而激活和抑制Nrf2-Keap1信号通路,发现激活Nrf2-Keap1信号通路可以抑制微波辐射导致的PC12细胞氧化应激,而抑制Nrf2-Keap1信号通路则会加重微波辐射导致的PC12细胞氧化应激,使PC12细胞对微波辐射更为敏感。利用该信号通路激动剂t-BHQ激活PC12细胞和大鼠原代海马神经元Nrf2-Keap1信号通路也同样能抑制微波辐射导致的氧化应激,并且能够逆转微波辐射导致的神经元突起生长障碍。本论文研究了微波辐射对神经细胞影响的实时生物效应,进行了KFL对微波辐射致脑损伤的保护作用,并对其机制进行了探讨。在此基础上,深入研究了Nrf2-Keap1信号通路对微波辐射造成的神经细胞氧化应激损伤的调控机制。该研究为利用该通路作为防治微波辐射造成神经损伤的靶点、为抗微波辐射损伤药物的寻找提供了新的思路和方向。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国人民解放军军事医学科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R594.8

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 姜槐;;微波辐射对作业人员健康的影响[J];浙江医科大学学报;1982年S2期

2 靳国家;;射频和微波辐射的迅速增加对人健康的危害性[J];铁道劳动卫生通讯;1984年03期

3 刘文魁;郑河新;彭素兰;张志栋;王芳芳;赵文英;;连续微波辐射对动物骨髓微核细胞检出率的影响[J];职业医学;1985年06期

4 唐国汉,黎世林;手持移动电话在信号不同强度环境下微波辐射的调查[J];中国公共卫生;2001年05期

5 姜涛;微波辐射对生物细胞的影响[J];中国预防医学杂志;2004年01期

6 张涛;姜凤超;蒋云霞;陈阳建;;微波辐射催化下一步合成红霉胺衍生物[J];中国药师;2006年08期

7 ;微波辐射对人体健康的影响[J];国外医学参考资料(卫生学分册);1976年01期

8 ;微波辐射卫生标准研究[J];浙江医科大学学报;1979年02期

9 金石正;低强度微波辐射的安全性[J];国外医学(物理医学与运动医学分册);1982年02期

10 姜槐;叶国钦;汪行华;华金中;李宁谷;;微波辐射对兔脑电定量和心率的影响[J];浙江医科大学学报;1982年S2期

相关会议论文 前10条

1 刘志昂;曹步清;万海珍;李全岳;贾永峰;;微波辐射对人体血液生化指标的影响[A];第十届全军检验医学学术会议论文汇编[C];2005年

2 袁修干;徐向东;杨春信;;微波辐射与人体热调节[A];第二届全国人—机—环境系统工程学术会议论文集[C];1995年

3 周建峰;支三军;韦长梅;朱建宝;;微波辐射下一步合成2-芳基-4,5-二苯基咪唑[A];第三届全国有机化学学术会议论文集（上册）[C];2004年

4 潘文干;吕士杰;罗军;田雪光;;微波辐射对大鼠外周血淋巴细胞的影响[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

5 徐培基;;射频及微波辐射对生殖和发育的影响[A];第五届全国优生科学大会论文汇编[C];2000年

6 葛朝丽;彭瑞云;;微波辐射防护研究进展[A];第八届全国生物医学体视学学术会议、第十一届全军军事病理学学术会议、第七届全军定量病理学学术会议论文（摘要）汇编[C];2012年

7 王振占;姜景山;孙波;董晓龙;阎敬业;;海面风场的极化微波辐射测量技术原理和应用分析[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年

8 孙晓萌;张志涛;王轶鹏;许强;;微波消解-原子荧光光谱法测定大蒜和富硒大蒜中硒含量[A];第十届中国化学会分析化学年会暨第十届全国原子光谱学术会议论文摘要集[C];2009年

9 杨春霞;王陆瑶;周荫庄;李艳军;;微波辐射的生物效应[A];中国化学会全国微波化学学术研讨会论文摘要集[C];2005年

10 李琳;张桂英;蔡妙颜;;微波辐射对植物油过氧化值影响的研究[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

相关重要报纸文章 前10条

1 欣欣;微波辐射有害人体 使用之时尽量远离[N];福建科技报;2004年

2 广雨;微波环保领域显身手[N];经济参考报;2001年

3 王西秦;西安秦岭百草探索防微波辐射新路[N];科技日报;2007年

4 郭燕春;手机微波辐射是否致病[N];中国商报;2000年

5 解放军总医院第一附属医院神经外科主任 李安民　整理 张献怀;手机尽量少用为妙[N];健康报;2010年

6 晓文;微波技术应用于环保领域备受青睐[N];中国机电日报;2001年

7 ;美教授推翻微波炉致癌论[N];中国中医药报;2002年

8 荆菁;现代生活的“流行”病[N];市场报;2002年

9 中国航天报社 记者　 张国栋 通讯员　 申屠燕冬;小小“连心卡”连着大型号[N];中国航天报;2006年

10 古月;“隐形”微波炉“现身”[N];山西科技报;2000年

相关博士学位论文 前10条

1 王云刚;受载煤体变形破裂微波辐射规律及其机理的基础研究[D];中国矿业大学;2008年

2 倪炜;空中目标微波辐射特性及检测方法研究[D];华中科技大学;2012年

3 秦粉菊;微波辐射对雄性大鼠生殖系统的昼夜时间毒性及分子机制[D];苏州大学;2014年

4 庞锋;蒸汽爆破—微波辐射联合预处理玉米秸秆的研究[D];天津大学;2012年

5 刘秀红;2450MHz微波辐射的损伤机理及生物学防护作用研究[D];第一军医大学;2002年

6 胡韶华;抗辐灵活性成分对Nrf2-Keap1信号通路激活在微波辐射后神经细胞损伤的保护作用研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2015年

7 李静;基于NKG2D在安多霖保护微波辐射致免疫损伤中的作用机制研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2012年

8 乔思默;磷酸化突触素Ⅰ及其相关激酶在微波辐射致氨基酸递质释放异常中的作用研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2014年

9 刘燕青;HCN4在微波辐射致大鼠窦房结损伤中的作用研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2013年

10 赵黎;HIF-1α/ERK通路在微波辐射致海马神经元线粒体损伤中的作用研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈雪丽;微波辐射下高温焦油脱水的研究[D];辽宁科技大学;2006年

2 贡桂霞;微波辐射无催化剂条件下含氧、氮杂环化合物的合成[D];苏州大学;2009年

3 张文辉;微波辐射对小鼠免疫功能的影响[D];河北医科大学;2003年

4 余颖;微绿球藻的微波辐射效应及其作用机制[D];福建师范大学;2006年

5 王金成;微波辐射处理染料活性艳蓝KN-R的研究[D];大连理工大学;2001年

6 姚斌伟;抗辐灵对微波辐射致雄性大鼠生殖损伤的保护作用及机制研究[D];中国人民解放军军事医学科学院;2014年

7 闵瑞;微波耦合酶催化反应中酶的光谱特性研究[D];江南大学;2008年

8 姜伟;防微波辐射混纺织物的生产工艺与性能研究[D];江南大学;2008年

9 甘灰炉;微波在植物纤维加工中的应用[D];天津科技大学;2009年

10 李长风;3mm微波辐射成像系统的研制[D];华中科技大学;2004年

，

本文编号：2252481