電磁場(chǎng)對(duì)不同遺傳背景細(xì)胞基因組穩(wěn)定性的影響研究.pdf

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

2、致癌性的金標(biāo)準(zhǔn)。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?yàn)殡姶艌?chǎng)的效應(yīng)比較微弱，另一方面是不同的研究采用了不同的生物學(xué)系統(tǒng)、電磁場(chǎng)暴露參數(shù)、檢測(cè)方法等。為了解決這一問(wèn)題，我們實(shí)驗(yàn)室曾在相同的實(shí)驗(yàn)條件下研究了電磁場(chǎng)對(duì)不同種類細(xì)胞DNA損傷的影響，發(fā)現(xiàn)效應(yīng)存在差異;進(jìn)一步的研究顯示，射頻電磁場(chǎng)雖然能夠?qū)е虏糠旨?xì)胞DNA雙鏈斷裂早期標(biāo)志物γH2AX焦點(diǎn)形成增加，但并未產(chǎn)生顯著的DNA片段化，不僅說(shuō)明其對(duì)細(xì)胞DNA的影響具有細(xì)

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(fù)。由于不同種類細(xì)胞具有不同的遺傳背景，認(rèn)為遺傳背景的不同可能是電磁場(chǎng)遺傳毒性效應(yīng)差異性的原因之一;同時(shí)，由于正常細(xì)胞能夠快速修復(fù)電磁場(chǎng)引發(fā)的DNA損傷，推測(cè)DNA損傷修復(fù)缺陷的細(xì)胞可能會(huì)對(duì)電磁場(chǎng)更加敏感。本學(xué)位論文針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題，通過(guò)檢測(cè)DNA單、雙鏈斷裂損傷的彗星實(shí)驗(yàn)和檢測(cè)早期DNA雙鏈斷裂損傷的γH2AX焦點(diǎn)形成實(shí)驗(yàn)研究了50 Hz工頻(ELF)和1800 MHz射頻（RF）電

4、磁場(chǎng)對(duì)來(lái)源于同種組織的、但遺傳背景不同的同類細(xì)胞，以及對(duì)野生型和遺傳缺陷型細(xì)胞DNA損傷的影響，并進(jìn)一步分析了其后續(xù)對(duì)細(xì)胞周期和活力的影響。
　　150Hz或1800 MHz電磁場(chǎng)對(duì)人胎盤絨癌細(xì)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(xì)胞株，但來(lái)源于不同的個(gè)體，其遺傳背景不同。
　　1.工頻電磁場(chǎng)效應(yīng)研究
　　堿性彗星實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與假暴露組相比，JAR細(xì)胞內(nèi)DNA片段化水平經(jīng)2

5、.0 mT50 Hz工頻電磁場(chǎng)暴露1或12小時(shí)后沒(méi)有顯著變化（暴露組Olive尾矩/假暴露組Olive尾矩平均值:1小時(shí)組，0.91±0.18，P＞0.05;12小時(shí)組，0.92±0.25，P＞0.05)（下同），經(jīng)暴露24或36小時(shí)后顯著升高（24小時(shí)組:1.34±0.14，P＜0.05;36小時(shí)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(xì)胞內(nèi)DNA片段化水平經(jīng)工頻電磁場(chǎng)暴露1小時(shí)后顯著降低(0

6、.48±0.08，P＜0.05)，但經(jīng)暴露12、24或36小時(shí)后均沒(méi)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(diǎn)形成實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與假暴露組相比，JAR細(xì)胞內(nèi)γH2AX焦點(diǎn)形成經(jīng)2.0 mT50 Hz工頻電磁場(chǎng)暴露1或24小時(shí)后均沒(méi)有顯著變化（平均焦點(diǎn)數(shù):1小時(shí)組，假暴露組6.85±0.40與暴露組6.82±0.64，P＞0.05;24小時(shí)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(xì)胞內(nèi)γH2AX焦點(diǎn)形成經(jīng)工頻電磁場(chǎng)暴露1或24小時(shí)后也均沒(méi)有顯著變化（1小時(shí)組:5.63±0.43與5.51±0.54，P＞0.05;24小時(shí)組:6.75±0.16與7.34±0.41，P＞0.05）。
　　2.射頻電磁場(chǎng)效應(yīng)研究
　　堿性彗星實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與假暴露組相比，JAR細(xì)胞內(nèi)DNA片段化水平經(jīng)4.0 W/kg1

8、800 MHz射頻電磁場(chǎng)暴露1小時(shí)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(shí)后卻沒(méi)有顯著變化;在相同的條件下，與假暴露組相比，JEG-3細(xì)胞內(nèi)DNA片段化水平經(jīng)射頻電磁場(chǎng)暴露1小時(shí)后沒(méi)有顯著變化，但經(jīng)暴露24小時(shí)后則顯著升高。
　　γH2AX焦點(diǎn)形成實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，JAR細(xì)胞內(nèi)γH2AX焦點(diǎn)形成經(jīng)射頻電磁場(chǎng)暴露1小時(shí)后沒(méi)有顯著變化(平均焦點(diǎn)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(shí)后顯著下降;在相同的條件下，與假暴露組相比，JEG-3細(xì)胞內(nèi)γH2AX焦點(diǎn)形成經(jīng)射頻電磁場(chǎng)暴露1小時(shí)后沒(méi)有顯著變化，但經(jīng)暴露24小時(shí)后顯著增加。
　　基于以上的結(jié)果，進(jìn)一步觀察了電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞DNA損傷是否會(huì)改變細(xì)胞的周期與活力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與假暴露組相比，JAR經(jīng)工頻電磁場(chǎng)暴露24小時(shí)后，處于G2/M期的細(xì)胞比例顯著升高，再培養(yǎng)24小時(shí)后，細(xì)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(chǎng)暴露24小時(shí)后，細(xì)胞周期分布沒(méi)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(shí)驗(yàn)條件下，工頻電磁場(chǎng)能導(dǎo)致JAR細(xì)胞發(fā)生DNA單鏈斷裂損傷，并導(dǎo)致G2/M阻滯和細(xì)胞活力下降，但對(duì)JEG-3細(xì)胞沒(méi)有顯著影響;射頻電磁場(chǎng)能減少JAR細(xì)胞內(nèi)本底DNA單、雙鏈斷裂損傷水平，卻導(dǎo)致JEG-3細(xì)胞DNA單、雙鏈斷裂損傷增加。250 Hz或1800 MHz電磁

11、場(chǎng)暴露對(duì)野生型和毛細(xì)血管擴(kuò)張共濟(jì)失調(diào)突變基因（Atm）缺陷型小鼠胚胎成纖維細(xì)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(xì)胞DNA損傷修復(fù)過(guò)程中起著非常重要的作用。一般認(rèn)為，ATM缺失將導(dǎo)致細(xì)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(shí)驗(yàn)中，采用野生型(Atm+/+)和Atm缺陷型(Atm-/-)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞（MEF）為模型，探索電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)

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(chǎng)或射頻電磁場(chǎng)對(duì)不同遺傳背景的人胎盤絨癌細(xì)胞以及野生型和DNA損傷修復(fù)缺陷性MEF的遺傳毒性存在差異。結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的系列研究結(jié)果，我們得出“同一頻率電磁場(chǎng)對(duì)不同種類細(xì)胞的效應(yīng)可以不一樣，同種細(xì)胞對(duì)不同種類電磁場(chǎng)的響應(yīng)也可以是不一樣”的結(jié)論;
　　2) JAR不僅響應(yīng)工頻電磁場(chǎng)的刺激，而且出現(xiàn)明確的損傷效應(yīng)，即導(dǎo)致該細(xì)胞G2/M阻滯和細(xì)

13、胞活力下降，可能是研究工頻電磁場(chǎng)效應(yīng)機(jī)制的良好模型。
　　3)射頻電磁場(chǎng)能夠?qū)е翧tm-/-MEF發(fā)生DNA雙鏈斷裂損傷，而對(duì)Atm+/+ MEF卻沒(méi)有該效應(yīng)，說(shuō)明DNA修復(fù)缺陷的細(xì)胞對(duì)射頻電磁場(chǎng)較野生型更加敏感;
　　4)射頻電磁場(chǎng)對(duì)Atm+/+和Atm-/-MEF DNA損傷均呈現(xiàn)出先增加后減少的效應(yīng)，一方面提示射頻電磁場(chǎng)導(dǎo)致的DNA損傷能夠被修復(fù)，另一方面提示射頻電磁場(chǎng)可能具有毒物興奮樣效應(yīng)。
　　本學(xué)位論文主要