ELF-EMF诱导ROS积蓄对神经元氧化损伤、凋亡和miRNA的影响及LSPCs的调控作用

摘要

极低频电磁场（extremely low frequency electromagnetic field，ELF-EMF）是由电力供应（高压输电线）和各类家用电器产生的电磁场（0～300 Hz）。中枢神经系统对ELF-EMF高度敏感，极易产生氧化应激，导致活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）大量积蓄，进而引起神经退行性疾病的发生与发展等。目前研究仍集中在ELF-EMF的危险评估和物理防护上，极少关注饮食调整对ELF-EMF的预防作用和机制的研究。基于此，本论文在前期研究基础上，研究ELF-EMF（50 Hz、8 mT下辐照90 min）引发ROS积蓄在海马神经元氧化应激损伤和凋亡过程中的角色、对microRNA（miRNA）的影响及莲房原花青素（procyanidins from lotus seedpod，LSPCs）的预防和调控作用。主要研究内容和结果如下：
　　1.ELF-EMF诱导ROS积蓄介导海马神经元氧化损伤及LSPCs的预防作用
　　以ROS抑制剂N-乙酰基-L-半胱氨（N-acetyl-L-cystein，NAC）为对照，研究ELF-EMF引发ROS积蓄在海马神经元氧化应激损伤过程中的角色及LSPCs的预防作用。结果，ELF-EMF诱导海马神经元ROS积蓄，主要是线粒体来源的H2O2和O·2?；引起抗氧化酶活力降低、脂质过氧化物丙二醛（MDA）含量增高；与正常组相比，ELF-EMF组SOD-1、SOD-2和GSH-Px蛋白表达量显著降低（P<0.01）；经LSPCs预处理可有效清除神经元内过量的ROS，提高抗氧化酶活力。以上说明，LSPCs对ELF-EMF诱导ROS积蓄介导的氧化应激具有预防作用。
　　2.ELF-EMF诱导ROS积蓄介导海马神经元凋亡及LSPCs的预防作用
　　以ROS抑制剂NAC和caspase抑制剂Z-VAD-FMK作为对照，研究ELF-EMF引发ROS积蓄在海马神经元凋亡过程中的角色及LSPCs的预防作用。结果，ELF-EMF诱导海马神经元ROS积蓄，导致细胞出现凋亡形态，线粒体膜电位仅为正常组的0.71倍，胞内游离Ca2+浓度是正常组的1.55倍，细胞阻滞在S期，Cytochrome C蛋白表达量是正常组的1.64倍，抗凋亡蛋白Bcl-xl表达降低了57.14%，Bcl-2/Bax比值降低了71.14%，caspase-3和-9均被激活，以上指标与正常组相比均具有显著性差异（均为P<0.01）；经LSPCs、NAC和Z-VAD-FMK 预处理，上述指标均得到有效改善。以上说明，ROS参与神经元凋亡的全过程，而且LSPCs对ELF-EMF诱导ROS积蓄介导的神经元凋亡具有预防作用。
　　3.ELF-EMF对海马神经元miRNA表达的影响及LSPCs的调控作用
　　miRNA芯片分析显示，与正常组比较，ELF-EMF组有7个miRNA上调，3个miRNA下调（P<0.05）；与ELF-EMF组比较，ELF-EMF+LSPCs组有18个miRNA上调，16个miRNA下调（P<0.05）。其中rno-miR-6215、rno-miR-338-5p、rno-miR-451-5p和rno-miR-132-3p在ELF-EMF辐照后的海马神经元中表达水平显著上调（Fold change>1.5）；经LSPCs预处理后rno-miR-338-5p和rno-miR-451-5p在神经元内的表达显著下调（Fold change<0.66），rno-miR-6215和rno-miR-132-3p的表达无显著差异；rno-miR-153-3p和rno-miR-449a-5p在ELF-EMF辐照后表达显著下调（Fold change<0.66）；经LSPCs预处理，表达均显著上调，（Fold change>1.5）；利用靶基因生物信息学GO和KEGG Pathway分析表明，ELF-EMF诱导差异表达的miRNA所调控的靶基因主要涉及神经营养因子信号通路、Wnt信号通路、MAPK信号通路；LSPCs能通过上述信号、途径和/或通路调控miRNA的表达。

目录

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缩写词表

第一章 绪论

1.1 极低频电磁场及其生物学效应

1.2 miRNA研究概况

1.3 莲房原花青素

1.4 本论文的研究目的、意义及研究内容

第二章 ELF-EMF诱导ROS积蓄介导海马神经元氧化损伤及LSPCs的预防作用

引言

2.1 实验材料

2.2 实验方法

2.3 结果与分析

2.4 本章小结

第三章 ELF-EMF诱导ROS积蓄介导海马神经元凋亡及LSPCs的预防作用

引言

3.1 实验材料

3.2 实验方法

3.3 结果与分析

3.4 本章小结

第四章 ELF-EMF对海马神经元miRNA表达的影响及LSPCs的调控作用

引言

4.1 实验材料

4.2 实验方法

4.3 结果与分析

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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