電磁場對不同遺傳背景細胞基因組穩(wěn)定性的影響研究.pdf

1、電力和移動通信給人類生活帶來了翻天覆地的變化，然而，由它們產(chǎn)生的電磁場（EMFs）也相應地成為環(huán)境中增長最快的污染因素之一，其對人類健康的影響越來越受到人們的重視和關(guān)注。部分流行病學研究表明，電磁場可能與腫瘤發(fā)生相關(guān)，國際癌癥研究署(IARC)據(jù)此將工頻電磁場和射頻電磁場列為人類可疑致癌物。但是，由于缺乏實驗室研究證據(jù)的支持，電磁場與腫瘤的關(guān)系并沒有確立。
　　DNA損傷是腫瘤發(fā)生的關(guān)鍵事件，因此，電磁場的遺傳毒性是判斷其是否具有

2、致癌性的金標準。遺憾的是，這方面的研究結(jié)果缺乏一致性，其主要原因一方面是因為電磁場的效應比較微弱，另一方面是不同的研究采用了不同的生物學系統(tǒng)、電磁場暴露參數(shù)、檢測方法等。為了解決這一問題，我們實驗室曾在相同的實驗條件下研究了電磁場對不同種類細胞DNA損傷的影響，發(fā)現(xiàn)效應存在差異;進一步的研究顯示，射頻電磁場雖然能夠?qū)е虏糠旨毎鸇NA雙鏈斷裂早期標志物γH2AX焦點形成增加，但并未產(chǎn)生顯著的DNA片段化，不僅說明其對細胞DNA的影響具有細

3、胞種類依賴性，而且提示由它引發(fā)的DNA損傷能夠被快速修復。由于不同種類細胞具有不同的遺傳背景，認為遺傳背景的不同可能是電磁場遺傳毒性效應差異性的原因之一;同時，由于正常細胞能夠快速修復電磁場引發(fā)的DNA損傷，推測DNA損傷修復缺陷的細胞可能會對電磁場更加敏感。本學位論文針對這兩個問題，通過檢測DNA單、雙鏈斷裂損傷的彗星實驗和檢測早期DNA雙鏈斷裂損傷的γH2AX焦點形成實驗研究了50 Hz工頻(ELF)和1800 MHz射頻（RF）電

4、磁場對來源于同種組織的、但遺傳背景不同的同類細胞，以及對野生型和遺傳缺陷型細胞DNA損傷的影響，并進一步分析了其后續(xù)對細胞周期和活力的影響。
　　150Hz或1800 MHz電磁場對人胎盤絨癌細胞JAR和JEG-3基因組穩(wěn)定性的影響。JAR和JEG-3都是源自人胎盤滋養(yǎng)層的細胞株，但來源于不同的個體，其遺傳背景不同。
　　1.工頻電磁場效應研究
　　堿性彗星實驗結(jié)果顯示，與假暴露組相比，JAR細胞內(nèi)DNA片段化水平經(jīng)2

5、.0 mT50 Hz工頻電磁場暴露1或12小時后沒有顯著變化（暴露組Olive尾矩/假暴露組Olive尾矩平均值:1小時組，0.91±0.18，P＞0.05;12小時組，0.92±0.25，P＞0.05)（下同），經(jīng)暴露24或36小時后顯著升高（24小時組:1.34±0.14，P＜0.05;36小時組:1.67±0.40，P＜0.05）;在同樣的條件下，與假暴露組相比，JEG-3細胞內(nèi)DNA片段化水平經(jīng)工頻電磁場暴露1小時后顯著降低(0

6、.48±0.08，P＜0.05)，但經(jīng)暴露12、24或36小時后均沒有顯著變化(依次為1.14±0.23、1.24±0.14和1.36±0.19, P＞0.05)。
　　γH2AX焦點形成實驗結(jié)果顯示，與假暴露組相比，JAR細胞內(nèi)γH2AX焦點形成經(jīng)2.0 mT50 Hz工頻電磁場暴露1或24小時后均沒有顯著變化（平均焦點數(shù):1小時組，假暴露組6.85±0.40與暴露組6.82±0.64，P＞0.05;24小時組，假暴露組7.42

7、±0.50與暴露組7.24±0.57，P＞0.05）（下同）;在相同的條件下，與假暴露組相比，JEG-3細胞內(nèi)γH2AX焦點形成經(jīng)工頻電磁場暴露1或24小時后也均沒有顯著變化（1小時組:5.63±0.43與5.51±0.54，P＞0.05;24小時組:6.75±0.16與7.34±0.41，P＞0.05）。
　　2.射頻電磁場效應研究
　　堿性彗星實驗結(jié)果顯示，與假暴露組相比，JAR細胞內(nèi)DNA片段化水平經(jīng)4.0 W/kg1

8、800 MHz射頻電磁場暴露1小時后顯著降低（暴露組Olive尾矩/假暴露組Olive尾矩平均值:0.70±0.07，P＜0.05）（下同），經(jīng)暴露24小時后卻沒有顯著變化;在相同的條件下，與假暴露組相比，JEG-3細胞內(nèi)DNA片段化水平經(jīng)射頻電磁場暴露1小時后沒有顯著變化，但經(jīng)暴露24小時后則顯著升高。
　　γH2AX焦點形成實驗結(jié)果顯示，JAR細胞內(nèi)γH2AX焦點形成經(jīng)射頻電磁場暴露1小時后沒有顯著變化(平均焦點數(shù):假暴露組7

9、.45±0.31與暴露組7.74±1.27，P＞0.05)（下同），但經(jīng)暴露24小時后顯著下降;在相同的條件下，與假暴露組相比，JEG-3細胞內(nèi)γH2AX焦點形成經(jīng)射頻電磁場暴露1小時后沒有顯著變化，但經(jīng)暴露24小時后顯著增加。
　　基于以上的結(jié)果，進一步觀察了電磁場對細胞DNA損傷是否會改變細胞的周期與活力。實驗結(jié)果顯示，與假暴露組相比，JAR經(jīng)工頻電磁場暴露24小時后，處于G2/M期的細胞比例顯著升高，再培養(yǎng)24小時后，細胞活

10、力顯著下降;在相同的條件下，與假暴露組相比，JEG-3經(jīng)工頻電磁場暴露24小時后，細胞周期分布沒有顯著變化，活力也未發(fā)生顯著改變。
　　本部分研究結(jié)果表明，在我們的實驗條件下，工頻電磁場能導致JAR細胞發(fā)生DNA單鏈斷裂損傷，并導致G2/M阻滯和細胞活力下降，但對JEG-3細胞沒有顯著影響;射頻電磁場能減少JAR細胞內(nèi)本底DNA單、雙鏈斷裂損傷水平，卻導致JEG-3細胞DNA單、雙鏈斷裂損傷增加。250 Hz或1800 MHz電磁

11、場暴露對野生型和毛細血管擴張共濟失調(diào)突變基因（Atm）缺陷型小鼠胚胎成纖維細胞基因組穩(wěn)定性的影響。
　　ATM激酶是磷脂酰肌醇激酶相關(guān)激酶(PI3KK)超家族中一員，在細胞DNA損傷修復過程中起著非常重要的作用。一般認為，ATM缺失將導致細胞內(nèi)DNA易形成內(nèi)源性或外源性損傷，是研究弱環(huán)境因素遺傳毒性的良好模型。在本部分實驗中，采用野生型(Atm+/+)和Atm缺陷型(Atm-/-)小鼠胚胎成纖維細胞（MEF）為模型，探索電磁場對細

12、胞DNA的影響。
　　結(jié)論：
　　根據(jù)以上研究結(jié)果得出如下結(jié)論:
　　1)工頻電磁場或射頻電磁場對不同遺傳背景的人胎盤絨癌細胞以及野生型和DNA損傷修復缺陷性MEF的遺傳毒性存在差異。結(jié)合實驗室的系列研究結(jié)果，我們得出“同一頻率電磁場對不同種類細胞的效應可以不一樣，同種細胞對不同種類電磁場的響應也可以是不一樣”的結(jié)論;
　　2) JAR不僅響應工頻電磁場的刺激，而且出現(xiàn)明確的損傷效應，即導致該細胞G2/M阻滯和細

13、胞活力下降，可能是研究工頻電磁場效應機制的良好模型。
　　3)射頻電磁場能夠?qū)е翧tm-/-MEF發(fā)生DNA雙鏈斷裂損傷，而對Atm+/+ MEF卻沒有該效應，說明DNA修復缺陷的細胞對射頻電磁場較野生型更加敏感;
　　4)射頻電磁場對Atm+/+和Atm-/-MEF DNA損傷均呈現(xiàn)出先增加后減少的效應，一方面提示射頻電磁場導致的DNA損傷能夠被修復，另一方面提示射頻電磁場可能具有毒物興奮樣效應。
　　本學位論文主要