工頻磁場(chǎng)對(duì)人晶狀體上皮細(xì)胞DNA損傷修復(fù)的影響及噪聲磁場(chǎng)干預(yù).pdf

1、隨著電力事業(yè)的發(fā)展和家用電器的增多,人體暴露于頻率為50Hz(或60 Hz)的極低頻電磁場(chǎng)(extremely low frequency electromagnetic fields,ELF EMF),即工頻磁場(chǎng)的強(qiáng)度及時(shí)間不斷增加,因此,揭示工頻磁場(chǎng)對(duì)人體健康的影響成為目前重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題。流行病學(xué)調(diào)查研究顯示工頻磁場(chǎng)與白血病、乳腺癌等疾病發(fā)生率增高有關(guān)聯(lián),國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)已經(jīng)將這類(lèi)磁場(chǎng)列為可疑致癌物,但至今尚無(wú)確切的

2、實(shí)驗(yàn)證據(jù)。DNA作為生物體內(nèi)最重要的遺傳物質(zhì),易受內(nèi)外因素襲擊而產(chǎn)生DNA損傷或修復(fù)缺陷,最終可能導(dǎo)致腫瘤等疾病的發(fā)生,因此工頻磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞DNA損傷修復(fù)的影響成為評(píng)價(jià)工頻磁場(chǎng)健康風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵事件之一。三十年來(lái),研究者們對(duì)于工頻磁場(chǎng)的DNA損傷效應(yīng)進(jìn)行了研究,但至今為此,尚無(wú)確切結(jié)論。近年來(lái),研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)DNA雙鏈發(fā)生斷裂(DNA double-strand breaks,DSBs)時(shí),在DSBs處的組蛋白H2AX被迅速磷酸化為γH2AX,并

3、募集損傷修復(fù)相關(guān)蛋白,如BCAR1,53BP1等聚集在DSBs處,形成焦點(diǎn)結(jié)構(gòu)。研究證明γH2AX焦點(diǎn)數(shù)與DSBs數(shù)存在著1:1的關(guān)系。由于γH2AX焦點(diǎn)結(jié)構(gòu)在DSBs出現(xiàn)時(shí)就迅速形成,可作為檢測(cè)DSBs的一個(gè)早期敏感指標(biāo),可能更有利于揭示電磁場(chǎng)這種環(huán)境“弱”作用因子對(duì)DNA的效應(yīng)。Litovitz等提出的時(shí)空相干理論認(rèn)為,只有時(shí)間和空間均相干的磁場(chǎng)才能引發(fā)生物學(xué)效應(yīng),時(shí)間上不相干的磁場(chǎng)則不能產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。在時(shí)空相干的磁場(chǎng)上疊加一個(gè)空

4、間相干,而時(shí)間上不相干的噪聲磁場(chǎng)可以削弱或完全阻斷時(shí)空相干磁場(chǎng)引起的生物學(xué)效應(yīng)。提示該噪聲磁場(chǎng)可成為有效防護(hù)電磁場(chǎng)危害效應(yīng)的途徑之一。本學(xué)位論文采用彗星試驗(yàn)及γH2AX免疫熒光法觀察0.4 mT50 Hz工頻磁場(chǎng)對(duì)人晶狀體上皮細(xì)胞(human lens epithelia cells,hLECs)DNA損傷修復(fù)的影響,以及噪聲磁場(chǎng)的干預(yù)作用,為工頻磁場(chǎng)的健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù),并探索可能的防護(hù)措施。10.4 mT50Hz工頻磁場(chǎng)對(duì)hL

5、ECs DNA損傷的影響采用堿性彗星試驗(yàn)和γH2AX免疫熒光法來(lái)觀察0.4mT50Hz工頻磁場(chǎng)對(duì)hLECs DNA損傷的影響。細(xì)胞分為假輻照組、工頻磁場(chǎng)輻照2h組、工頻磁場(chǎng)輻照6h組、工頻磁場(chǎng)輻照12h組、工頻磁場(chǎng)輻照24h組、工頻磁場(chǎng)輻照48h組和陽(yáng)性對(duì)照組(0.1μmol/L4NQO作用1h)。每組兩個(gè)平行樣品,共做三次重復(fù)。將細(xì)胞分別暴露于實(shí)驗(yàn)室自行設(shè)計(jì)的工頻輻照系統(tǒng)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的sXc-ELF工頻磁場(chǎng)輻照系統(tǒng)中,采用強(qiáng)度為0.4

6、mT的50 Hz工頻磁場(chǎng)連續(xù)輻照。輻照結(jié)束后,分別進(jìn)行堿性彗星試驗(yàn)和γH2AX免疫熒光法檢測(cè)。堿性彗星試驗(yàn)中,細(xì)胞經(jīng)鋪膠后,在堿性環(huán)境中裂解、DNA解旋、電泳,然后用中和緩沖液中和、甲醇固定,澳化乙錠(EB)染色后在熒光顯微鏡下進(jìn)行觀察。每個(gè)樣品至少檢測(cè)50個(gè)細(xì)胞,采取尾長(zhǎng)和尾矩作為評(píng)價(jià)DNA損傷的兩項(xiàng)指標(biāo)。結(jié)果顯示,陽(yáng)性對(duì)照組尾長(zhǎng)及尾矩與假輻照組比較,有顯著性的增高(P<0.05);工頻磁場(chǎng)輻照不同時(shí)間,尾長(zhǎng)、尾矩隨著輻照時(shí)間的延長(zhǎng)有

7、增高趨勢(shì),但與假輻照組比較,差異沒(méi)有顯著性。γH2AX免疫熒光法中,用鼠源抗γH2AX單克隆抗體為一抗,FITC標(biāo)記的山羊來(lái)源抗鼠抗體為二抗,4,6-二咪基-4-聯(lián)苯基吲哚(DAPI)標(biāo)記細(xì)胞核,熒光顯微鏡下進(jìn)行觀察。每個(gè)樣品至少檢測(cè)200個(gè)細(xì)胞的γH2AX焦點(diǎn),焦點(diǎn)超過(guò)3個(gè)的細(xì)胞被定義為γH2AX焦點(diǎn)陽(yáng)性細(xì)胞。采用γH2AX焦點(diǎn)陽(yáng)性細(xì)胞率和細(xì)胞平均焦點(diǎn)數(shù)作為評(píng)價(jià)細(xì)胞DNA損傷程度的指標(biāo)。結(jié)果顯示,陽(yáng)性對(duì)照組細(xì)胞采用4NQO處理1h后,

8、γH2AX焦點(diǎn)陽(yáng)性細(xì)胞率同假輻照組比較顯著升高(P<0.01);工頻磁場(chǎng)連續(xù)輻照細(xì)胞2、6、12h后,γH2AX焦點(diǎn)陽(yáng)性細(xì)胞率及細(xì)胞平均焦點(diǎn)數(shù)同假輻照組比較,無(wú)顯著性差異(P>0.05);而工頻磁場(chǎng)連續(xù)輻照細(xì)胞24h或48h后,γH2AX焦點(diǎn)陽(yáng)性細(xì)胞率及細(xì)胞平均焦點(diǎn)數(shù)同假輻照組比較顯著升高(P<0.01,P<0.05).20.4 mT50Hz工頻磁場(chǎng)輻照48h引起hLECs DNA損傷后的修復(fù)情況將細(xì)胞暴露于sXc-ELF工頻磁場(chǎng)輻照系

9、統(tǒng),采用0.4 mT50 Hz工頻磁場(chǎng)連續(xù)輻照48h,輻照結(jié)束后繼續(xù)孵育0、1、2、4h,進(jìn)行γH2AX免疫熒光法分析,同時(shí)各時(shí)間點(diǎn)設(shè)立平行對(duì)照,重復(fù)三次。結(jié)果顯示,工頻磁場(chǎng)連續(xù)輻照細(xì)胞48h后,孵育不同時(shí)間,各假輻照間無(wú)顯著差異;結(jié)束輻照后孵育1h或2h與輻照48h組比較,γH2AX焦點(diǎn)陽(yáng)性細(xì)胞率及細(xì)胞平均焦點(diǎn)數(shù)無(wú)顯著差異(P>0.05);而結(jié)束輻照后孵育4h組與輻照48h組比較,γH2AX焦點(diǎn)陽(yáng)性細(xì)胞率及細(xì)胞平均焦點(diǎn)數(shù)同假輻照組相比

10、顯著降低(P<0.01,P<0.05)。3噪聲磁場(chǎng)對(duì)工頻磁場(chǎng)誘導(dǎo)hLECs DNA損傷效應(yīng)的干預(yù)作用將細(xì)胞分為5組,假輻照組、工頻磁場(chǎng)輻照24h組、工頻疊加噪聲磁場(chǎng)輻照24h組、工頻磁場(chǎng)輻照48h組、工頻疊加噪聲磁場(chǎng)輻照48h組,細(xì)胞暴露于自制工頻輻照系統(tǒng)或噪聲磁場(chǎng)暴露系統(tǒng),采用0.4 mT50 Hz工頻磁場(chǎng)或疊加相同強(qiáng)度的噪聲磁場(chǎng)連續(xù)輻照24h或48h。輻照結(jié)束后進(jìn)行γH2AX免疫熒光法分析。結(jié)果顯示,工頻磁場(chǎng)單獨(dú)輻照24h或48h組

11、的γH2AX陽(yáng)性細(xì)胞率及平均焦點(diǎn)數(shù)同假輻照組比較顯著升高(P<0.05);而工頻磁場(chǎng)疊加噪聲磁場(chǎng)輻照24h或48h組與工頻磁場(chǎng)單獨(dú)輻照24h或48h組比較,γH2AX陽(yáng)性細(xì)胞率及平均焦點(diǎn)數(shù)顯著降低(P<0.05)。以上研究表明,0.4 mT50 Hz工頻磁場(chǎng)短時(shí)間(2、6、12 h)連續(xù)輻照不誘導(dǎo)hLECs DNA損傷,而工頻磁場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間(24h或48h)連續(xù)輻照能誘導(dǎo)hLECs DNA損傷,且這種損傷在輻照結(jié)束后4小時(shí)可以被部分修復(fù);噪