BMPs在电磁脉冲致胚胎肢体畸形效应中的作用及机制研究

我室既往研究发现，一定条件的电磁脉冲（EMP）可明确导致：①小鼠胚胎肢体发育畸形率显著增加；②胚胎肢芽发育调控基因BMPs等表达改变；③胚胎肢芽细胞凋亡改变。BMPs是胚胎肢芽发育过程中重要的调控基因，且与该组织发育过程中的凋亡密切相关。为阐明BMPs对EMP致胚胎肢体畸形效应的作用机制，本课题将：①研究EMP影响胚胎肢芽BMPs表达的量效与时效关系，明确EMP对BMPs及其上下游基因的影响规律；②研究BMPs对胚胎肢芽细胞凋亡的影响，明确EMP改变胚胎肢芽细胞凋亡的分子机制；③通过对BMPs表达的阻断研究，明确EMP对BMPs及其上下游基因和肢芽细胞凋亡的影响，初步探明BMPs基因在电EMP致胚胎肢体畸形效应中的作用及其机制。本课题对于探索电磁辐射的生物致畸效应机理提供理论和实验依据，对提出新的电磁辐射防护措施，制定电磁脉冲卫生标准以及医学应用具有重要的意义。

本项目研究工作按计划进行，基本完成了计划研究内容，取得如下研究成果：. 1.本实验条件EMP辐照可引起胎盘重、胎鼠体重、身长以及尾长的降低，50、400 kV/m EMP辐照可导致死胎发生率的增高，100、200、400 kV/m EMP辐照则能导致胚胎出现明显的宫内发育迟缓。. 2.EMP辐照后，胚胎畸形发生率和雌雄比例具有升高的趋势，其中，畸胎主要表现为肢体和骨发育异常，例如：短指、短肢、无指、无前肢、枕骨发育不完全导致的脑膨出。400 kV/m EMP辐照产生的上述效应最为显著。. 3.本实验条件EMP辐照可明显促进小鼠胚胎肢芽细胞增殖和分化功能，其中50 kV/m EMP辐照作用最明显。. 4.本实验条件EMP辐照可增加和提前在体小鼠胚胎肢芽以及离体培养的胚胎肢芽细胞PCD的发生，并且其发生具有一定的部位选择性。. 5.本实验条件下的EMP辐照可增强BMP2、4的表达，并且具有一定的部位选择性。. 6.本实验条件下，BMP特异性抑制剂Noggin对EMP辐照器官形成期孕鼠，致其胎鼠肢体BMP2、4表达的促进作用受到显著抑制，并导致其下游基因FGF4、8的表达显著增加。. 7.本实验条件EMP辐照可导致胎鼠死胎、畸胎、生长受限的发生率显著升高，而使用BMP特异性抑制剂Noggin的孕鼠所产的胎鼠，其死胎、畸胎和生长受限发生率与对照组相比无显著差异。. 本课题实验结果说明，电磁脉冲辐照器官形成期孕鼠可导致胎鼠指（趾）畸形的发生率明显升高，其主要原因一方面与电磁脉冲辐照导致胎鼠肢芽发育过程中指（趾）间区细胞程序性死亡发生了变化密切相关，另一方面，也与电磁脉冲辐照导致胎鼠肢芽发育过程中指（趾）间区细胞BMPs表达增强，从而导致其下游基因表达发生改变有关，而BMPs在胎鼠肢芽发育过程中指（趾）间表达的增强又能够促进该部位细胞程序性死亡的增加，进而导致胎鼠指（趾）畸形的发生率进一步增加。而使用BMP特异性抑制剂Noggin的孕鼠所产的胎鼠，经电磁脉冲辐照导致的死胎、畸胎和生长受限发生率的升高现象得到抑制。因此，我们可以大致得出BMPs可能作为“靶基因”参与电磁脉冲致胚胎肢体畸形效应的结论。但其深入的机理还有待进一步的实验来探讨。. 发表SCI收录论文2篇（第1作者），EI收录论文2篇，参加国际学术会议1人次，指导硕士研究生1名。