低剂量微波辐射通过活性氧诱导适应性反应中的NF-κB信号通路研究

Our earlier studies found that pre-exposure of low dose microwave radiation could induce the adaptive response, which then reduce γ-rays induced damages to animals，but the undelying mechanism remains unclear. This project study the role of NF-κB signaling pathway in adaptive response induced by low dose microwave radiation via ROS. First, cell model of adaptive response induced by low dose microwave radiation will be established with bone marrow stromal cells of mice. Secondly,the relationship of low dose microwave radiation, ROS production, activation of ATM caused by DNA damages, activation of NF-κB, and up-regulation of target genes of NF-κB(MnSOD、Bcl-2、Cyclin-D1 and Ku genes) with adaptive response will be studied. Our research results will help to clarify the mechanism of low dose microwave-induced adaptive response, correctly evaluate the health effects of low doses microwave radiation, eliminate public fears on the health harzards of electromagnetic radiation, and provide experimental basis for clinical application of adaptive response in alleviating damages of normal tissues induced by ionizing radiation during tumor radiotherapy.

我们前期的研究发现，低剂量微波辐射能够诱导适应性反应，表现出有益的拮抗效应。本项目拟在前期研究的基础上，进一步阐明低剂量微波辐射诱导适应性反应的分子机制。以原代小鼠骨髓基质细胞为研究对象，建立低剂量微波辐射诱导适应性反应模型，通过研究低剂量微波辐射、活性氧的产生、DNA损伤引起的ATM活化、 NF-κB的活化及其调节的效应基因（MnSOD、Bcl-2、Cyclin-D1和Ku基因）表达上调和适应性反应之间的相关性，阐明低剂量微波辐射通过活性氧诱导适应性反应的NF-κB通路。低剂量微波辐射适应性反应机制的阐明对于正确评价低剂量微波辐射的健康影响，消除公众对电磁辐射健康影响的心理恐慌具有实际意义，对于应用低剂量微波辐射减轻肿瘤放化疗对正常组织的损伤作用也具有临床参考价值。

微波辐射的生物效应包括热效应和非热效应，微波辐射的健康影响是指辐射作用于人体后对其器官、组织和细胞结构和功能的影响，这种影响可能是有益的，也可能是有害的。有关低剂量微波辐射生物效应对机体健康影响的研究报道非常多，但是研究结果不一致，甚至相互矛盾。这种不确定性导致了公众对微波暴露健康影响的困惑，也不利于微波暴露卫生标准的制定和微波污染的管理。因此研究低剂量微波生物效应的细胞和分子机制，尤其是非热效应的机制，对于理解微波生物效应机制和正确认识微波的健康危害具有重要意义。文献报道和我们的前期研究结果表明，低剂量微波辐射能够诱导适应性反应，拮抗随后大剂量电离辐射损伤，表现出有益的健康效应，但是其机制还不清楚。. 本项目以原代小鼠骨髓基质细胞为研究对象，在前期研究结果的基础上，建立了低剂量微波辐射拮抗大剂量电离辐射诱导的DNA损伤、细胞周期阻滞及细胞凋亡的适应性反应细胞模型，研究低剂量微波辐射、ROS产生、ATM基因表达、NF-κB活化以及NF-κB调节的效应基因表达上调的相关性，阐明了低剂量微波辐射通过活性氧诱导适应性反应的NF-κB信号通路。. 用碱性单细胞凝胶电泳实验和γ-H2AX焦点形成试验检测细胞DNA单、双链损伤发现，预先给予900MHz、120μW/cm2低剂量微波辐射能够诱导小鼠骨髓基质细胞产生适应性反应，减轻γ射线致小鼠骨髓基质细胞DNA单链和双链损伤。其机制为低剂量微波辐射能够刺激细胞产生活性氧，活性氧在细胞内累积引起DNA损伤并激活DNA损伤感受器ATM，进而活化NF-κB。NF-κB活化后可以使得凋亡相关基因Bax表达升高，Bcl-2表达降低，周期相关基因CyclinD1表达升高，CyclinB1表达降低。说明低剂量微波辐射可能通过上调Bax、下调Bcl-2诱导细胞凋亡以及通过上调CyclinD1、下调CyclinB1阻滞细胞周期、抑制细胞生长。. 本项目通过研究低剂量电磁辐射与活性氧的产生、NF-κB的活化和其调节的效应基因表达之间的联系，为阐明低剂量微波辐射诱导适应性反应的机制和正确评价低剂量微波辐射的健康危害积累了科学证据。