工頻磁場對人晶狀體上皮細(xì)胞DNA損傷修復(fù)的影響及噪聲磁場干預(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(extremely low frequency electromagnetic fields,ELF EMF),即工頻磁場的強(qiáng)度及時(shí)間不斷增加,因此,揭示工頻磁場對人體健康的影響成為目前重要的公共衛(wèi)生問題。流行病學(xué)調(diào)查研究顯示工頻磁場與白血病、乳腺癌等疾病發(fā)生率增高有關(guān)聯(lián),國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)已經(jīng)將這類磁場列為可疑致癌物,但至今尚無確切的

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,因此工頻磁場對細(xì)胞DNA損傷修復(fù)的影響成為評價(jià)工頻磁場健康風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵事件之一。三十年來,研究者們對于工頻磁場的DNA損傷效應(yīng)進(jìn)行了研究,但至今為此,尚無確切結(jié)論。近年來,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DSBs的一個(gè)早期敏感指標(biāo),可能更有利于揭示電磁場這種環(huán)境“弱”作用因子對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才能引發(fā)生物學(xué)效應(yīng),時(shí)間上不相干的磁場則不能產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。在時(shí)空相干的磁場上疊加一個(gè)空

4、間相干,而時(shí)間上不相干的噪聲磁場可以削弱或完全阻斷時(shí)空相干磁場引起的生物學(xué)效應(yīng)。提示該噪聲磁場可成為有效防護(hù)電磁場危害效應(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工頻磁場對人晶狀體上皮細(xì)胞(human lens epithelia cells,hLECs)DNA損傷修復(fù)的影響,以及噪聲磁場的干預(yù)作用,為工頻磁場的健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù),并探索可能的防護(hù)措施。10.4 mT50Hz工頻磁場對hL

5、ECs DNA損傷的影響采用堿性彗星試驗(yàn)和γH2AX免疫熒光法來觀察0.4mT50Hz工頻磁場對hLECs DNA損傷的影響。細(xì)胞分為假輻照組、工頻磁場輻照2h組、工頻磁場輻照6h組、工頻磁場輻照12h組、工頻磁場輻照24h組、工頻磁場輻照48h組和陽性對照組(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)和國際標(biāo)準(zhǔn)的sXc-ELF工頻磁場輻照系統(tǒng)中,采用強(qiáng)度為0.4

6、mT的50 Hz工頻磁場連續(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。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50個(gè)細(xì)胞,采取尾長和尾矩作為評價(jià)DNA損傷的兩項(xiàng)指標(biāo)。結(jié)果顯示,陽性對照組尾長及尾矩與假輻照組比較,有顯著性的增高(P<0.05);工頻磁場輻照不同時(shí)間,尾長、尾矩隨著輻照時(shí)間的延長有

7、增高趨勢,但與假輻照組比較,差異沒有顯著性。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200個(gè)細(xì)胞的γH2AX焦點(diǎn),焦點(diǎn)超過3個(gè)的細(xì)胞被定義為γH2AX焦點(diǎn)陽性細(xì)胞。采用γH2AX焦點(diǎn)陽性細(xì)胞率和細(xì)胞平均焦點(diǎn)數(shù)作為評價(jià)細(xì)胞DNA損傷程度的指標(biāo)。結(jié)果顯示,陽性對照組細(xì)胞采用4NQO處理1h后,

8、γH2AX焦點(diǎn)陽性細(xì)胞率同假輻照組比較顯著升高(P<0.01);工頻磁場連續(xù)輻照細(xì)胞2、6、12h后,γH2AX焦點(diǎn)陽性細(xì)胞率及細(xì)胞平均焦點(diǎn)數(shù)同假輻照組比較,無顯著性差異(P>0.05);而工頻磁場連續(xù)輻照細(xì)胞24h或48h后,γH2AX焦點(diǎn)陽性細(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工頻磁場輻照系

9、統(tǒng),采用0.4 mT50 Hz工頻磁場連續(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)立平行對照,重復(fù)三次。結(jié)果顯示,工頻磁場連續(xù)輻照細(xì)胞48h后,孵育不同時(shí)間,各假輻照間無顯著差異;結(jié)束輻照后孵育1h或2h與輻照48h組比較,γH2AX焦點(diǎn)陽性細(xì)胞率及細(xì)胞平均焦點(diǎn)數(shù)無顯著差異(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噪聲磁場對工頻磁場誘導(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、工頻磁場輻照24h組、工頻疊加噪聲磁場輻照24h組、工頻磁場輻照48h組、工頻疊加噪聲磁場輻照48h組,細(xì)胞暴露于自制工頻輻照系統(tǒng)或噪聲磁場暴露系統(tǒng),采用0.4 mT50 Hz工頻磁場或疊加相同強(qiáng)度的噪聲磁場連續(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,工頻磁場單獨(dú)輻照24h或48h組

11、的γH2AX陽性細(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);而工頻磁場疊加噪聲磁場輻照24h或48h組與工頻磁場單獨(dú)輻照24h或48h組比較,γH2AX陽性細(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,而工頻磁場長時(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