工頻磁場誘導FL細胞膜受體聚簇的鞘脂類代謝機制研究.pdf

1、工頻磁場是一類由50 Hz或60 Hz交變電流所產生的極低頻電磁場，它通常存在于工農業(yè)電器設備、家用電器及輸變電設施周圍。伴隨電力與電器設備的廣泛應用而日益增強的工頻磁場已經成為繼水、空氣和固體垃圾污染之后的第四大環(huán)境污染源。 作為一類普遍存在的物理刺激因子，有研究表明，工頻磁場可誘導生物體產生多種效應，但是外界電磁場究竟是通過何種機制將自身的物理信號傳達給生物體，并產生相應的生物學效應，成為生物電磁學研究領域一個亟待解決的難題

2、．在以往的研究中發(fā)現(xiàn)，一定強度的50 Hz工頻磁場可誘導細胞膜表面的受體發(fā)生聚簇，包括細胞表皮生長因子受體(EGFR)和腫瘤壞死因子受體(TNFR)等。同時，在同等強度下，工頻磁場能夠磷酸化胞內應激活化蛋白激酶(SAPK)和P38絲裂原活化蛋白激酶(P38MAPK)兩種關鍵酶。因此，我們推測細胞膜，尤其是細胞膜受體，可能是電磁場作用于細胞并發(fā)生生物信號轉導的主要位點之一． 研究表明，受體聚簇及其后續(xù)信號的轉導與細胞膜的脂筏結構(

3、Lipid rafts)以及一種與鞘脂類代謝密切相關的酸性鞘磷脂酶(ASM)具有密切的關系。配體誘導的受體聚簇往往是膜受體及其下游信號通路激活的基礎，它的發(fā)生遵循如下機制：受體與配體結合，使胞內ASM激活并轉位至胞膜上，水解脂筏中的鞘磷脂產生神經酰胺，導致脂筏結構的融合，最終使脂筏上相應的受體產生聚簇現(xiàn)象。該機制的闡明為研究各種非配體因素如何作用于靶細胞膜受體的機制提供了新的思路。大量研究表明多種非配體的刺激因素能誘導細胞特定的受體產生

4、聚簇，這其中就包括與工頻磁場同為非電離輻射的紫外線UV-C，以及電離輻射γ射線等物理刺激因素，并且這些聚簇現(xiàn)象的產生與配體誘導的受體聚簇遵循了相似的機制。進一步的研究則表明，脂筏結構，特別是其中主要的結構成分鞘脂類物質在其中發(fā)揮了重要的作用。作為細胞膜的基本組成成分，鞘脂類物質由一分子長鏈脂肪酸、一分子鞘氨醇或其衍生物及一分子極性頭醇而組成，其種類包括鞘磷脂、神經酰胺、神經節(jié)苷脂等。目前，隨著對細胞膜信號通路研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)鞘脂類物

5、質在細胞信號轉導等諸多方面也同樣扮演著重要的角色，研究人員也不再單純地認為它們僅僅作為細胞的結構組分，在揭示受體聚簇及其后續(xù)信號轉導的機制研究中通常受到格外的重視。 為了解工頻磁場誘導的細胞受體聚簇是否遵循相同的機制，本研究論文以強度為0.4 mT的工頻磁場輻照處理人羊膜(FL)細胞，利用激光共聚焦顯微鏡免疫熒光技術較系統(tǒng)地分析細胞膜脂筏結構與受體聚簇以及酸性鞘磷脂酶之間的相互關系，并首次引入脂類組學(Lipidomies)的高

6、通量技術研究工頻磁場對FL細胞鞘脂類代謝的影響。 觀察脂筏結構在工頻磁場誘導FL細胞受體聚簇現(xiàn)象中的作用本部分研究采用免疫組織化學技術結合激光共聚焦顯微鏡觀察，同時引入脂筏結構的抑制劑——制酶菌素(Nystatin)以研究脂筏結構與工頻磁場誘導的細胞膜受體聚簇的關系。實驗細胞分為Nystatin預處理組和非預處理組，各組又分別設假輻照組，DMSO溶劑對照組，50 Hz 0.4 mT磁場輻照組和表皮生長因子(EGF)陽性對照組，輻

7、照時間為15 min。其中預處理組在各種因素處理前先以60 μg/ml的Nystatin處理1h。結果顯示FL細胞經表皮生長因子EGF和0.4 mT工頻磁場輻照處理15 min后均能觀察到較為明顯的EGF受體聚簇現(xiàn)象，圍繞細胞表面呈明亮的綠色光點，或形成光帶；而假輻照組與DMSO溶劑對照組中FITC綠色熒光標記的EGF受體呈散在均勻分布，無明顯的聚簇現(xiàn)象。當細胞經過Nystatin預處理1h后，脂筏結構遭到破壞，細胞受體聚簇現(xiàn)象均消失或

8、有所減弱。表明0.4 mT工頻磁場誘導的FL細胞受體聚簇與脂筏結構具有密切的相關性。觀察酸性鞘磷脂酶ASM在工頻磁場作用下的轉位并與脂筏結構共定位現(xiàn)象本部分研究同樣采用免疫組織化學技術結合激光共聚焦顯微鏡觀察方法，將細胞分為假輻照組，50Hz 0.4 mT；磁場輻照組和EGF陽性對照組，輻照時間為15min，結果顯示陽性對照組和磁場輻照組中Cy3標記的ASM和FITC標記的脂筏結構在細胞膜表面形成特定的富集區(qū)域，并且產生共定位現(xiàn)象，而在

9、假輻照組中基本處于均勻分布狀態(tài)。經細胞計數(shù)，采用Student's T檢驗顯示輻照組與假輻照組之間差異有顯著統(tǒng)計學意義。表明0.4 mT工頻磁場可以誘導FL細胞ASM發(fā)生轉位，并與脂筏結構共定位。 工頻磁場輻照對FL細胞鞘脂類代謝的影響本部分研究應用脂類組學高通量質譜分析的方法對工頻磁場作用下FL細胞鞘脂類代謝的影響進行探索。FL細胞經0.4 mT工頻磁場分別輻照5，15和30 min后與假輻照組細胞一同收集，提取細胞鞘脂樣品，

10、采用基質輔助激光解離——飛行時間質譜技術(MALDI-TOF-MS)分析細胞內鞘脂類物質含量的改變。結果顯示:0.4 mT工頻磁場作用下出現(xiàn)質荷比m／z 704的峰值，顯示有新的神經酰胺產生，代表鞘磷脂的m／z 727的峰值在磁場處理30 min后消失。經0.4 mT工頻磁場分別輻照15 min和30 min后還出現(xiàn)一類鞘糖脂物質(CMH)。進一步對所有峰值進行定量分析，發(fā)現(xiàn)代表神經酰胺的m／z 509，m／z 611以及m／z 705

11、三個的質譜峰在經磁場輻照后表達量上升，其中，m／z 705在各輻照時間下與假輻照組相比差異均有顯著統(tǒng)計學意義。m／z 509與m／z611分別在15 min、30 min和5 min、30 min與假輻照比差異有顯著統(tǒng)計學意義。代表鞘磷脂(sphingomyline，SM)的質譜峰在表達量的變化上不具規(guī)律性。該部分結果顯示工頻磁場作用下可部分增加神經酰胺的生成。 結論： 基于本研究條件下所獲得的結果，得出以下結論：