抗輻靈活性成分對(duì)Nrf2-Keapl信號(hào)通路激活在微波輻射后神經(jīng)細(xì)胞損傷的保護(hù)作用研究.pdf

1、隨著微波技術(shù)在工業(yè)、醫(yī)療、通訊、軍事及生活等各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人類越來越多地暴露于微波輻射之中。微波輻射生物學(xué)效應(yīng)及機(jī)制日漸成為研究熱點(diǎn)，其對(duì)神經(jīng)、心血管、免疫及生殖等多個(gè)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(xué)效應(yīng)，并對(duì)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(duì)其最顯著的影響是對(duì)學(xué)習(xí)和記憶功能的損害，但相關(guān)的損傷機(jī)制尚未闡明，且存有不少爭(zhēng)議，尤其是微波輻射對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的實(shí)時(shí)效應(yīng)以及神經(jīng)細(xì)

2、胞突起影響鮮有研究。抗輻靈（Kang-fu-ling，KFL）是本課題組針對(duì)微波輻射的生物損傷特點(diǎn)，研發(fā)的抗微波輻射損傷的中藥復(fù)方，其對(duì)微波輻射致腦損傷是否有保護(hù)作用及其機(jī)制，尤其是基于其對(duì)核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor-E2-related factor2，Nrf2)-Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Kelch-like epichlorohydrin-associated protein1，Keap1)信號(hào)通路

3、激活調(diào)控在微波輻射后神經(jīng)細(xì)胞損傷的保護(hù)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(xì)胞瘤細(xì)胞系(ratpheochromocytoma cell line，PC12)細(xì)胞作為研究對(duì)象，利用適用于激光共聚焦實(shí)時(shí)觀察的脈沖微波輻射裝置，并結(jié)合微速攝影(time-lapse)技術(shù)，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(xì)胞的早期相互作用，即各亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)（胞漿、線粒體及胞核）[Ca2+]，以期

4、探尋微波輻射致神經(jīng)細(xì)胞損傷的機(jī)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(xì)胞，結(jié)果顯示海馬神經(jīng)元及類神經(jīng)元PC12細(xì)胞的[Ca2+]均未見明顯變化;采用平均功率密度為30mW/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(xì)胞的活性氧(reactive oxygen species，ROS)水平均顯著上升

5、，此外30mW/cm2 HPM輻射原代海馬神經(jīng)元會(huì)導(dǎo)致其突起減少變短，表明該條件微波輻射可引起神經(jīng)細(xì)胞氧化應(yīng)激性損傷，并且能夠抑制原代海馬神經(jīng)元突起生長(zhǎng)。
　　本研究在復(fù)制微波輻射致腦損傷模型的基礎(chǔ)上，通過Morris水迷宮檢測(cè)大鼠學(xué)習(xí)和記憶能力、HE檢測(cè)海馬組織學(xué)以及電鏡觀察超微結(jié)構(gòu)明確了KFL對(duì)抗微波輻射致腦損傷的保護(hù)作用。并從抗氧化方面分析KFL抗微波輻射損傷機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，KFL及其活性成分抗輻靈甲醇提取物(methano

6、l 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(xì)胞氧化應(yīng)激性損傷。
　　Nrf2-Keap1信號(hào)通路是細(xì)胞對(duì)抗氧化應(yīng)激最重要的細(xì)胞防御機(jī)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(dòng)下游編碼抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的基因表達(dá)，發(fā)揮細(xì)胞保護(hù)作用。谷氨酰半胱氨

7、酸連接酶(glutamate cysteine ligase，GCL)、1型血紅素氧化酶(hemeoxygenase-1，HO-1)、還原型輔酶Ⅰ醌類氧化還原酶(NADPH quinoneoxidoreductase，NQO1)、硫氧還蛋白還原酶1(thioredoxin Reductase1，Txnrd1)、過氧化物酶基因1(peroxiredoxin1，Prdx1)等都是該通路的下游產(chǎn)物。本研究通過Western Blot檢測(cè)該通路

8、關(guān)鍵蛋白Nrf2的核、漿蛋白分布及qPCR檢測(cè)通路下游產(chǎn)物mRNA表達(dá)水平發(fā)現(xiàn)，KFL及KFL-M能夠激活Nrf2-Keap1信號(hào)通路，并且促進(jìn)其下游編碼抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的基因表達(dá)(HO-1，NQO1，GSTmu3)。激活Nrf2-Keap1信號(hào)通路增強(qiáng)抗氧化能力應(yīng)該是KFL發(fā)揮抗微波輻射致神經(jīng)損傷的主要機(jī)制之一。
　　為了進(jìn)一步揭示Nrf2-Keap1信號(hào)通路對(duì)微波輻射致神經(jīng)細(xì)胞損傷的保護(hù)作用，本研究采用過表達(dá)Nrf2蛋白

9、及Keap1蛋白的方法，從而激活和抑制Nrf2-Keap1信號(hào)通路，發(fā)現(xiàn)激活Nrf2-Keap1信號(hào)通路可以抑制微波輻射導(dǎo)致的PC12細(xì)胞氧化應(yīng)激，而抑制Nrf2-Keap1信號(hào)通路則會(huì)加重微波輻射導(dǎo)致的PC12細(xì)胞氧化應(yīng)激，使PC12細(xì)胞對(duì)微波輻射更為敏感。利用該信號(hào)通路激動(dòng)劑t-BHQ激活PC12細(xì)胞和大鼠原代海馬神經(jīng)元Nrf2-Keap1信號(hào)通路也同樣能抑制微波輻射導(dǎo)致的氧化應(yīng)激，并且能夠逆轉(zhuǎn)微波輻射導(dǎo)致的神經(jīng)元突起生長(zhǎng)障礙。