莲房原花青素对极低频电磁场致脑海马和线粒体氧化应激损伤的预防作用

摘要

极低频电磁场(extremelylowfrequencyelectromagneticfield，简称ELF-EMF)是指频谱在300Hz以下的电磁场，其发出的非电离辐射以非热效应为主，主要由电力供应设备、电脑、手机及各种家用电器产生，是与我们的日常生活和工作最为密切的电磁场之一。近年来大量研究指出，ELF-EMF对人体的神经系统、心血管系统、免疫系统和生殖系统等均产生不良影响，尤其中枢神经系统对ELF-EMF极为敏感，但目前对ELF-EMF的研究仍集中在对健康风险的评估阶段，缺少评估后防护措施的研究报道，基于此，本论文以莲房原花青素(lotusseedpodprocyanidins，简称LSPC)为实验材料，以海马神经元为细胞模型，以小鼠为动物模型研究ELF-EMF对脑氧化应激损伤及LSPC的预防作用。旨在为ELF-EMF的膳食防护提供理论参考，主要研究内容如下:
　　 1.LSPC对极低频电磁场致海马神经元氧化应激损伤的预防作用
　　 (1)以原代培养的Sprague-Dawley（简称SD）大鼠（新生24h内）海马神经元为细胞模型，通过优化辐射场强(2～10mT)和辐射时间(30～90min)，建立ELF-EMF致海马神经元细胞损伤模型的条件为:磁场强度8mT下连续辐射90min。
　　 (2)经2.5～10μg/mLLSPC预先孵育的神经元细胞，其生存率与LSPC浓度存在剂量-效应关系，其中10μg/mLLSPC预处理组细胞生存率为93.45％，与辐射对照组相比存在极显著差异(P＜0.01)。LSPC对正常神经元生长无影响。
　　 (3)经吖啶橙/溴乙啶和Hoechst33342染色预处理前后的神经元细胞，发现经ELF-EMF辐射的细胞形态发生显著变化，部分细胞出现死亡;经LSPC预处理的细胞受损较小，与细胞生存率检测结果一致。
　　 (4)LSPC预处理后，能显著改善细胞内SOD活力、降低MDA、ROS和Ca2+含量，并存在剂量-效应关系，其中10μg/mL组预防效果最显著，使细胞内SOD活力提高了47.49％，MDA、ROS和Ca2+含量分别下降了54.25％、28.11％和29.10％。
　　 2.LSPC对极低频电磁场致脑线粒体氧化应激损伤的预防作用
　　 (1)以雄性ICR小鼠为模型动物，建立动物体内ELF-EMF损伤模型，其条件为50Hz，场强8mT,连续辐射28天，每天4h。LSPC预防组在辐射前15天灌胃给药，剂量为60、90和120mg/kg·bw·day，观察ELF-EMF对小鼠脑线粒体的影响以及LSPC的预防作用。
　　 (2)与对照组相比，模型组小鼠脑线粒体SOD活性和抗O2-能力下降，ROS和Ca2+含量上升，经LSPC预处理能改善上述指标，其中120mg/kg·bw组效果最佳，使小鼠脑线粒体活力升高，SOD活性增强了15.00％，抗O2能力提高了19.21％，ROS和Ca2+含量分别下降了36.33％和17.48％。
　　 (3)60～120mg/kg·bw的LSPC预处理能改善线粒体功能，并存在剂量-效应关系，其中120mg/kg·bw组作用最明显，使线粒体膜电位增加了25.58％、膜通透性趋于正常，呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ的活性分别提高了25.70％、27.30％和27.73％。
　　 体内外实验结果表明，LSPC对ELF-EMF致海马神经元和脑线粒体损伤有显著的预防作用，其机制可能与LSPC抑制ELF-EMF导致的氧化损伤及降低胞内Ca2+有关。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 极低频电磁场的生物学效应

1．1．1 极低频电磁场概述

1．1．2 极低频电磁场的生物学效应

1．2 极低频电磁场对神经系统的影响

1．2．1 极低频电磁场对神经行为的影响

1．2．2 ELF-EMF对神经系统氧化应激的影响

1．3 线粒体损伤与氧化应激的研究进展

1．3．1 线粒体结构和功能概述

1．3．2 线粒体膜电位与氧化应激

1．3．3 线粒体呼吸链与氧化应激

1．3．4 线粒体钙离子与氧化应激

1．4 原花青素研究现状

1．4．1 原花青素的结构和分布

1．4．2 原花青素的抗氧化活性

1．4．3 原花青素的抗辐射作用

1．5 本课题研究目的和意义

第二章 LSPC对极低频电磁场致海马神经元氧化应激损伤的预防作用

引言

2．1 实验材料

2．1．1 实验动物

2．1．2 实验试剂

2．1．3 实验仪器

2．2 实验方法

2．2．1 主要试剂的配制

2．2．2 辐射装置和方法

2．2．3 LSPC的提取

2．2．4 海马神经元的分离和培养

2．2．5 细胞损伤模型的建立

2．2．6 细胞存活率测定

2．2．7 LSPC对ELF-EMF致海马神经元损伤的预防作用

2．2．8 海马神经元形态学观察

2．2．9 细胞中SOD活力和MDA含量的测定

2．2．10 细胞内ROS含量测定

2．2．11 细胞内Ca2+含量测定

2．2．12 数据统计

2．3 结果与分析

2．3．1 ELF-EMF致海马神经元细胞损伤模型

2．3．2 LSPC对ELF-EMF致海马神经元细胞损伤的预防作用

2．3．3 海马神经元的普通显微镜形态

2．3．4 AO/EB双染细胞形态

2．3．5 Hoechst 33342染色观察细胞核形态

2．3．6 LSPC对ELF-EMF致海马神经元SOD活力和MDA含量的影晌

2．3．7 海马神经元内ROS含量及分布

2．3．8 海马神经元内Ca2+分布及含量

2．4 讨论

第三章 LSPC对极低频电磁场致脑线粒体氧化应激损伤的预防作用

引言

3．1 实验材料

3．1．1 实验动物

3．1．2 实验试剂

3．1．3 实验仪器

3．2 实验方法

3．2．1 主要试剂的配制

3．2．2 辐射装置和分组

3．2．3 小鼠脑线粒体的提取

3．2．4 线粒体活力测定

3．2．5 电子显微镜观察

3．2．6 线粒体蛋白含量测定

3．2．7 线粒体SOD活性测定

3．2．8 线粒体ROS含量测定

3．2．9 线粒体内抗O2ˉ能测定

3．2．10 线粒体Ca2+含量测定

3．2．11 线粒体膜电位测定

3．2．12 线粒体膜通透性测定

3．2．13 线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ测定

3．2．14 数据统计

3．3 结果与分析

3．3．1 ELF-EMF对小鼠脑重和体重的影响

3．3．2 脑线粒体活力比较

3．3．3 线粒体超微结构的电子显微镜观察

3．3．4 LSPC对脑线粒体SOD活力的影响

3．3．5 LSPC对脑线粒体ROS含量的影响

3．3．6 LSPC提高脑线粒体抗O2ˉ能力

3．3．7 LSPC对脑线粒体Ca2+含量的影响

3．3．8 LSPC对脑线粒体膜电位的影响

3．3．9 LSPC对脑线粒体膜通透性的影响

3．3．10 LSPC对线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ活性的影响

3．4 讨论

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．1．1 LSPC对ELF-EMF致海马神经元氧化应激损伤的预防作用

4．1．2 LSPC对ELF-EMF致脑线粒体氧化应激损伤的预防作用

4．1 展望

参考文献

致谢

在校期间发表论文