海马葡萄糖摄取变化在电磁暴露致学习记忆损害中的作用及变化机理探讨

摘要

目的：随着科学技术飞速发展，电磁技术广泛应用于通讯、广播、医疗、科研、军事及多种家用电器，电磁辐射职业暴露人群增多，环境电磁辐射水平升高。电磁污染正突出为一个职业卫生和公共卫生问题，其对人群健康的影响备受关注，相应的生物效应及其机制成为亟待研究的科学问题。既往研究表明电磁暴露可以导致机体多个系统和器官功能异常，其中以中枢神经系统(CNS)的损伤尤为突出，电磁暴露致中枢神经系统损害早期表现为神经行为障碍，主要表现为学习记忆功能障碍。葡萄糖(Glucose，GLU)不仅是脑组织最主要的能量来源，而且对促进和维持学习记忆功能发挥重要作用，GLU 可以增强动物和人的学习记忆能力，多种认知障碍疾病伴随着大脑局部GLU代谢异常，且破坏脑GLU代谢可引起AD 样改变。本室前期研究表明，电磁暴露可以导致脑能量代谢障碍和脑脊液中未被代谢的GLU 增多。本研究旨在阐明电磁暴露对海马葡萄糖摄取的影响，明确GLU 干预处理对电磁暴露所致学习记忆能力损害的作用，并在此基础上探讨电磁暴露所致海马葡萄糖摄取改变的机理。
　　 方法：①大鼠连续电磁暴露模型：健康成年SD大鼠置于专用辐照盒内，在电磁暴露暗室内接受30mW/cm2 连续电磁暴露，暴露时间7d、14d、21d、28d，每天20min。
　　 ②采用Morris水迷宫实验检测大鼠连续电磁暴露28d后学习记忆功能，并通过训练前30min 给予大鼠500mg/kg的GLU 腹腔注射干预，观察葡萄糖摄入对电磁暴露后学习记忆功能影响。③通过海马切片组织培养，用液体闪烁计数法(LSC)检测连续电磁暴露7d、14d、21d、28d后基础状态下(无Ins 刺激)海马对3H-2-deoxy-D-glucose(3H-2DG)的摄取能力变化。④通过在人工脑脊液中加入胰岛素(Insulin，Ins)，LSC 法观察连续电磁暴露7d、14d、21d、28d后海马Ins 刺激的3H-2DG 摄取能力变化。⑤采用Westernblot 检测电磁暴露7d、14d、21d、28d后海马胰岛素受体(IR)、Akt、葡萄糖转运载体4(GLUT4)的蛋白表达水平，⑥第三脑室注射Insulin，采用Western blot 检测电磁暴露7d、14d、21d、28d后海马Akt 磷酸化水平和GLUT4 转位变化。
　　 结果：① 30mW/cm2 电磁波连续暴露28d后，暴露组大鼠与对照组相比寻找平台的潜伏期延长，在目的象限的停留时间缩短，跨越虚拟平台的次数减少(p<0.05)。GLU干预组大鼠寻找平台的潜伏期明显短于暴露组(p<0.05)，在目的象限的停留时间、跨越虚拟平台的次数较暴露组明显提高(p<0.05)，GLU 干预组寻找平台的潜伏期、在目标象限停留时间和跨越平台的次数与对照组相比均无明显差异。②电磁波连续暴露7d、14d、21d、28d后大鼠海马对3H-2DG的摄取随暴露时间延长逐步降低，暴露28d组大鼠海马对3H-2DG的摄取明显低于对照组(p<0.05)。③电磁暴露7d、14d、21d、28d后大鼠海马Ins 刺激的3H-2DG 摄取逐步降低，对照组和暴露7d、14d组海马Ins 刺激的3H-2DG 摄取显著高于基础水平(p<0.05)，暴露21d和28d组大鼠海马Ins 刺激的3H-2DG 摄取较基础状态无显著差异，但均明显低于对照组(p<0.05)。④电磁暴露21d和28d组大鼠海马IR蛋白表达较对照组下降(p<0.05)，电磁暴露28d组较对照组海马Akt蛋白表达下降(p<0.05)，各组GLUT4蛋白表达无明显差异。⑤电磁暴露21d和28d组大鼠海马Ins 刺激的Akt 磷酸化水平较对照组明显降低(p<0.05)，电磁暴露28d组大鼠海马Ins 刺激的GLUT4 转位较对照组明显降低(p<0.05)，暴露各组基础状态的Akt 磷酸化水平和GLUT4 转位与对照组无明显差异。
　　 结论：①连续、低强度电磁暴露可以导致大鼠学习记忆功能降低，给予葡萄糖干预可以减轻电磁暴露所导致的学习记忆功能损害。②连续电磁暴露可导致大鼠海马在基础状态下和胰岛素刺激状态下对葡萄糖的摄取能力降低，且胰岛素刺激的葡萄糖摄取下降尤为突出，这是连续电磁暴露致大鼠学习记忆功能障碍的原因之一。③连续电磁暴露可致海马胰岛素信号通路分子IR、Akt蛋白表达下降，胰岛素刺激的Akt 磷酸化水平和GLUT4 转位率降低，这些改变可能与连续低强度电磁暴露所致海马胰岛素刺激的葡萄糖摄取功能障碍有关。

目录

文摘

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声明

前 言

第一部分 电磁暴露后海马葡萄糖摄取变化与学习记忆功能障碍的关系研究

第二部分 电磁暴露对海马胰岛素信号分子及GLUT4 的影响

全文总结

致 谢

参考文献

文献综述

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