长期环境电磁辐射对SRA01/04和Balb/c 3T3细胞生物学特性的影响及机制探讨

摘要

各种家用电器、输电线路等产生的工频电磁场和移动通讯设备产生的射频电磁场是日常生活中最常见的两类电磁辐射。由于二者的辐射强度越来越大,人们暴露在其中的时间越来越长,有关这两类电磁场对人体健康的影响已经受到广泛关注。流行病学研究结果发现,长期暴露在包括工频电磁场在内的极低频电磁场中的人们易患白血病,脑瘤及乳腺癌,而长期手机辐射则与听神经瘤和脑胶质瘤发生密切相关,因此,国际癌症研究机构(IARC)分别于2002年和2011年将极低频电磁场和射频电磁场列为人类可疑致癌物。目前,关于这两类电磁辐射致癌效应的研究尚缺乏足够的实验依据。体外细胞转化实验是模拟整体致癌启动和促进过程的一种体外实验方法。研究表明,体外培养细胞其细胞形态、周期、增殖和凋亡等生物学特性的改变与细胞的恶性转化密切相关,但迄今为止,有关长期环境电磁辐射对哺乳类细胞生物学特性的影响研究尚未见报道。为了探讨工频电磁场和射频电磁场与肿瘤发生的关系,本实验以对电磁辐射较为敏感的两种细胞株人眼晶状体上皮细胞(SRA01/04)和小鼠胚成纤维细胞(Balb/c3T3)为研究对象,观察了50Hz工频电磁场和1950MHz射频电磁场长期暴露对SRA01/04和Balb/c3T3细胞形态、周期、增殖、凋亡、迁移力以及恶性转化能力的影响进行了研究,明确了本实验条件下的电磁辐射对SRA01/04和Balb/c3T3细胞生物学特性的影响,并探讨了其相关机制。
　　方法:
　　将处于指数生长期的SRA01/04和Balb/c3T3细胞假暴露或暴露于磁场强度为2.3mT,频率为50Hz的工频电磁场中,每天连续暴露2h,每周暴露5天,连续暴露11周;将处于指数生长期的SRA01/04和Balb/c3T3细胞假暴露或暴露于频率为1950MHz,比吸收率(Specificabsorptionrate,SAR)为2.79W/kg的射频电磁场中,每天暴露1h,每周暴露5天(周一至周五),连续暴露4周。暴露结束后立即收集细胞,相关检测方法和指标如下:
　　1.利用MTT法检测细胞存活力
　　2.利用流式细胞术检测细胞周期与凋亡
　　3.利用免疫蛋白印迹法(WesternBlot)检测蛋白表达水平
　　4.利用划痕实验检测细胞迁移能力
　　5.利用软琼脂克隆和平板克隆实验检测细胞的恶性转化能力
　　结果:
　　1.工频电磁场暴露11周,与假暴露组相比,SRA01/04细胞形态变圆,部分细胞可见异染色体边集,Balb/c3T3细胞形态无明显改变。射频电磁场暴露4周,SRA01/04细胞和Balb/c3T3细胞形态无明显变化。
　　2.MTT结果显示:与假暴露组相比,SRA01/04细胞经工频电磁场暴露4周,细胞存活力明显降低(p<0.05),暴露6周后细胞存活力恢复至假辐照水平,直至暴露10周,细胞存活力无明显改变(p>0.05),暴露11周后细胞存活力明显升高(p<0.05);Balb/c3T3细胞经工频电磁场暴露4周,细胞存活力明显降低(p<0.05),随着暴露时间延长,存活力下降更明显,这种趋势一直持续至暴露11周后(p<0.05)。射频电磁场辐照4周,与假暴露组相比,两种细胞的存活力均无明显变化(p>0.05)。
　　3.流式对细胞周期的检测结果显示:与假暴露组相比,SRA01/04细胞经工频电磁场暴露4周,处于S期的细胞比例明显减少(p<0.05),处于G1期的细胞比例明显增大(p<0.05),暴露6、8、10周细胞周期分布无明显变化(p>0.05),暴露11周后处于S期的细胞比例增大,处于G1期的细胞比例减小(p<0.05);Balb/c3T3细胞经工频电磁场暴露4、8、10、11周后周期结果均显示处于S期的细胞比例减少(p<0.05)。与假暴露组相比,射频电磁场暴露4周后,细胞周期分布无明显变化(p>0.05)。
　　4.蛋白免疫印迹(Westernblot)结果显示:与假暴露组相比,经工频电磁场暴露11周,SRA01/04细胞增殖细胞核抗原(ProliferatingCellNuclearAntigen,PCNA)和CyclinD1蛋白水平明显增加(p<0.05),Balb/c3T3细胞PCNA和CyclinD1蛋白水平明显下降(p<0.05)。
　　5.流式对细胞凋亡的检测结果显示,与假暴露组相比,经工频电磁场暴露11周,SRA01/04细胞和Balb/c3T3细胞凋亡水平均未发生明显改变(p>0.05)。同样,经射频电磁场暴露4周,与假暴露组相比,两种细胞的凋亡水平也未发生明显改变(p>0.05)。
　　6.划痕实验结果显示:与假暴露组相比,SRA01/04细胞和Balb/c3T3细胞经工频电磁场暴露11周,细胞迁移能力无明显变化(p>0.05)。
　　7.软琼脂克隆形成实验结果显示:SRA01/04细胞和Balb/c3T3细胞经工频电磁场暴露11周,假暴露组和暴露组均未见克隆形成。
　　8.平板克隆形成实验结果显示:工频电磁场暴露11周,SRA01/04细胞和Balb/c3T3细胞未在平板上形成Ⅲ型转化灶(即转化细胞克隆)。
　　结论:
　　1.11周工频电磁场暴露对SRA01/04和Balb/c3T3细胞的生物学特性可产生不同程度的影响,且细胞种类不同,工频电磁场引起的生物学效应也有差异。
　　2.PCNA和CyclinD1参与了工频电磁场诱导的细胞增殖和周期分布的改变。
　　3.11周工频电磁场暴露不能诱导SRA01/04和Balb/c3T3细胞的恶性转化。
　　4.4周射频电磁场暴露对SRA01/04和Balb/c3T3细胞的增殖、细胞周期分布和凋亡没有明显影响。

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缩略语表

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前言

文献回顾

正文

第一部分 50Hz工频电磁场对SRA01/04和Balb/c 3T3细胞生物学特性的影响及机制探讨

1 前言

2 材料

3 方法

4 结果

5 讨论

第二部分1 9 5 0 M H z射频电磁场对S R A 0 1/0 4和Balb/c 3T3细胞生物学特性的影响

1 前言

2 材料

3 方法

4 结果

5 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢