50Hz工頻磁場(chǎng)暴露引起FL細(xì)胞線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換的生物學(xué)機(jī)制及效應(yīng).pdf

1、極低頻電磁場(chǎng)（extremely low frequency electromagnetic fields，ELF-EMF）一般指頻率為0-300 Hz的交變電磁場(chǎng)，其中頻率為50/60 Hz的磁場(chǎng)又稱為工頻磁場(chǎng)（magnetic fields，MF），可由各種家用電器以及高壓輸變電線路產(chǎn)生，廣泛存在于職業(yè)環(huán)境及日常生活環(huán)境中。自1979年，Leeper和Wertheimer首先報(bào)道MF暴露與兒童白血病發(fā)病率存在正相關(guān)，ELF-EMF對(duì)

2、人體的潛在危害日益受到人們的關(guān)注。此后，又有諸多研究報(bào)道ELF-EMF暴露與腫瘤，神經(jīng)系統(tǒng)疾病，不孕癥等疾病具有相關(guān)性。然而，到目前為止，ELF-EMF產(chǎn)生這些生物學(xué)效應(yīng)的機(jī)制尚不明確。
　　線粒體作為細(xì)胞的“能量工廠”，不僅能夠通過(guò)呼吸作用產(chǎn)生ROS，還能在維持離子濃度平衡中起著重要的作用。因此，線粒體極易成為外界刺激因素的一個(gè)作用位點(diǎn)。本課題組在前期的研究中發(fā)現(xiàn)，工頻磁場(chǎng)暴露可以引起線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換（mitochondria

3、l permeability transition，MPT）并伴隨細(xì)胞色素c(Cyt-c)的釋放，但并不引起細(xì)胞發(fā)生凋亡。線粒體具有雙層膜結(jié)構(gòu)，正常生理情況下，線粒體內(nèi)膜對(duì)離子高度不通透。然而在某些因素的作用下，可致線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔(mitochondrial permeability transition pore，mPTP)開(kāi)啟，從而允許分子量小于1500 Da的分子自由出入線粒體內(nèi)外膜，引起線粒體基質(zhì)腫脹及其結(jié)構(gòu)改變，并最終產(chǎn)

4、生一系列生物學(xué)效應(yīng)。
　　有研究表明，細(xì)胞內(nèi)有多種信號(hào)分子可介導(dǎo)mPTP的開(kāi)啟，從而誘導(dǎo)發(fā)生MPT，如Bcl-2蛋白家族，GSK-3β蛋白，ROS等，而誘導(dǎo)產(chǎn)生ROS是工頻磁場(chǎng)比較確定的效應(yīng)。因此，本學(xué)位論文首先探索了ROS等信號(hào)分子在工頻磁場(chǎng)暴露誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生MPT過(guò)程中的可能作用，以期揭示工頻磁場(chǎng)誘導(dǎo)細(xì)胞MPT的分子機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，工頻磁場(chǎng)暴露并不改變線粒體中Bcl-2，Bax蛋白的含量，但可以顯著增高細(xì)胞內(nèi)ROS水平并改變GS

5、K-3β磷酸化水平程度;用ROS清除劑NAC及GSK-3β抑制劑分別預(yù)處理細(xì)胞均可以抑制工頻磁場(chǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生的MPT;并且NAC預(yù)處理細(xì)胞能夠顯著抑制工頻磁場(chǎng)暴露后GSK-3β磷酸化的改變。以上結(jié)果提示，工頻磁場(chǎng)暴露引起細(xì)胞發(fā)生MPT由ROS/GSK-3β信號(hào)通路介導(dǎo)。
　　另外，前期研究發(fā)現(xiàn)工頻磁場(chǎng)暴露雖然誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生了MPT及Cyt-c的釋放，但并沒(méi)有引起細(xì)胞凋亡的發(fā)生，因此，推測(cè)工頻磁場(chǎng)暴露可能會(huì)改變細(xì)胞的狀態(tài)，從而影響細(xì)胞對(duì)外

6、界刺激因素的響應(yīng)。為此，本學(xué)位論文隨后探索了工頻磁場(chǎng)暴露與凋亡誘導(dǎo)劑staurosporine(STS)可能的聯(lián)合作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將細(xì)胞預(yù)暴露于工頻磁場(chǎng)可以顯著抑制低劑量STS誘導(dǎo)的細(xì)胞早期凋亡，并呈現(xiàn)出暴露時(shí)間窗效應(yīng)和功率窗效應(yīng)。MPT抑制劑CyclosporineA(CsA)預(yù)處理細(xì)胞可以抑制工頻磁場(chǎng)的抗凋亡作用，提示MPT在這一過(guò)程中起著重要的作用。同時(shí)，工頻磁場(chǎng)暴露可促進(jìn)線粒體ROS通過(guò)mPTP釋放到胞漿中并激活A(yù)kt信號(hào)通路。

7、而且，PI3K/Akt抑制劑能有效抑制MF的抗凋亡作用，提示Akt也參與了工頻磁場(chǎng)的抗凋亡過(guò)程。以上結(jié)果表明，工頻磁場(chǎng)暴露可誘導(dǎo)細(xì)胞線粒體內(nèi)ROS經(jīng)mPTP釋放到胞漿并激活A(yù)kt信號(hào)通路，從而影響細(xì)胞對(duì)外界的刺激因素的響應(yīng)。
　　綜上所述，本學(xué)位論文分別探討了工頻磁場(chǎng)暴露引起MPT的分子機(jī)制及其生物學(xué)效應(yīng)。結(jié)果顯示，細(xì)胞內(nèi)ROS/GSK-3β信號(hào)通路介導(dǎo)工頻磁場(chǎng)誘導(dǎo)的MPT發(fā)生過(guò)程;線粒體內(nèi)ROS可通過(guò)mPTP釋放到胞漿中并激活A(yù)