微波辐射和超重协同作用对大鼠骨代谢的影响及相关机制

发布时间：2020-02-05 23:21

【摘要】：微波辐射可引起热效应损伤,因其辐射强度、时间及空间不同,可使生物体致死、致残、致伤,由于其损伤的广泛性和复杂性,已越来越引起人们的高度关注。日常生活中微波辐射及超重现象日益增加,微波热疗逐渐被用于放射线疗法,并且随着长期星际间任务的来临,宇宙生物学成为新的研究领域,致力于评估重力改变和微波辐射对人类健康的影响,目前的研究重点已转向双因素协同作用对机体的损伤效应研究。目前,微波辐射和超重分别对组织损伤已有报道,但除本课题组的研究外,未见关于微波辐射和超重环境协同效应的报道,亦无林蛙油作为辐射防护剂的报道。本实验制备超重环境和微波辐射双因素协同作用损伤的动物模型,同时进行林蛙油干预,并检测各项指标。实验结果表明：超重环境和微波辐射协同作用使大鼠爬杆高度、血清乙酰胆碱转移酶和胆碱酯酶活性显著降低,对大鼠的运动及中枢神经系统造成影响；并对肝脏、心脏、肾脏、骨骼肌等多器官系统造成损害,导致大鼠血清丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶、肌酸激酶、异柠檬酸脱氢酶、羟丁酸脱氢酶活性及尿素氮含量显著增高；且使大鼠总抗氧化能力显著降低；而林蛙油对超重环境和微波辐射协同作用的损伤具有明显防护作用。为了探讨微波辐射和超重环境双因素协同作用对骨代谢的影响,本实验制备超重环境和微波辐射双因素协同作用损伤的动物模型,并分别进行林蛙油及角鲨烯干预,而后对骨代谢相关指标进行检测。实验结果表明：微波辐射和超重环境协同作用,可导致大鼠血清及骨组织骨钙素含量、碱性磷酸酶活性及降钙素含量降低,引起血清钙、磷含量升高及骨组织钙、磷含量降低,并导致血清及骨组织羟脯氨酸含量升高及抗酒石酸酸性磷酸酶和酸性磷酸酶活性降低。微波辐射和超重环境协同作用可能通过抑制成骨作用及增强溶骨作用,并减少骨钙化的原料,从而导致骨代谢紊乱,林蛙油和角鲨烯干预具有一定的保护效应,且林蛙油的作用优于角鲨烯。微波辐射对细胞信号转导的影响已逐渐成为研究的热点,目前与微波辐射损伤有关的细胞信号转导通路主要包括MAPKs、JAK/STAT、PKC、GPCR、GluR及NF-κB等信号转导途径,尚无BMP/LIMK信号转导途径相关报道。BMPs调节多种细胞内过程,包括细胞分化和迁移等,BMPs的信号由BMPR转导,LIMK1与BMPRⅡ胞内段的尾部作用时,可抑制激酶活性。目前研究证明,Cofilin是LIMK1在细胞内唯一已知的基质。Cofilin是Actin去聚合/丝切因子家族蛋白的一员,主要功能是加强Actin的动力,帮助细胞的移动及驱化性。Actin通过解聚、聚合的动态变化,维持细胞形态、极性、促进细胞游走、胞质分裂,参与胚胎发生、器官形成等多种生理及病理过程。为进一步明确微波辐射和超重环境双因素协同作用对骨代谢影响的分子生物学机制,本实验选择BMP/LIMK1信号转导通路进行研究,并观察林蛙油和角鲨烯干预的效果。实验结果表明：微波辐射和超重环境协同作用导致BMPs及BMPR Ⅱ蛋白含量及基因表达降低,引起其信号转导通路下游的LIMK1激活,p-LIMK增加,导致p-Cofilin含量增加,破坏磷酸化与去磷酸化Cofilin之间的平衡,影响细胞骨架的分布和聚合,进而抑制成骨细胞和破骨细胞的增殖和分化,破坏了骨代谢的平衡。林蛙油和角鲨烯对超重辐射所致BMPs和BMPR Ⅱ降低及LIMK1和Cofilin过度激活的损伤具有保护作用,但林蛙油的保护效应更显著。本课题首次就微波辐射和超重环境双因素协同作用及林蛙油干预对骨代谢的影响及BMP/LIMK1信号转导通路相关机制进行研究,为临床骨科防治超重环境下微波辐射伤的深入研究提供参考依据,为骨质疏松症等的病因和防治措施研究及促进骨损伤愈合的研究提供理论支持和实验依据。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：R142

【相似文献】