HIF-1α/MAPK通路在微波辐射致海马线粒体损伤中的作用研究

基于HIF-1α/MAPK信号通路在微波辐射致海马神经元线粒体损伤中的重要意义，本课题拟在既往研究基础上，采用整体与离体实验相结合，综合运用病理学、分子生物学和细胞生物学等技术，深入研究HIF-1α/MAPK信号通路在微波辐射致海马神经元线粒体损伤中的作用及其机制。首先，建立辐射损伤动物和PC12细胞模型并观察线粒体结构和功能变化，检测HIF-1α及MAPK信号通路中Ras、Raf、MEK、ERK和p38MAPK等变化；其次，分别通过阻断MAPK通路关键分子ERK和p38MAPK，研究神经元中HIF-1α变化的机制；最后，通过siRNA和HIF-1α可控表达的质粒载体干涉HIF-1α表达，明确HIF-1α在微波辐射致线粒体损伤中的作用及其机制。本研究将为阐明微波辐射致海马损伤的分子机制提供理论依据，并为其防诊治提供新靶标和思路。

基于HIF-1α/MAPK信号通路在微波辐射致海马神经元线粒体损伤中的重要意义，本课题在既往研究基础上，采用整体与离体实验相结合，综合运用病理学、分子生物学和细胞生物学等技术，深入研究HIF-1α/MAPK信号通路在微波辐射致海马神经元线粒体损伤中的作用及机制。结果发现：① 2.5~10mW/cm2微波长期辐射可使大鼠海马组织结构尤其是线粒体结构损伤，学习记忆能力下降；上述改变与微波辐射剂量呈正相关。上述结果表明已成功建立微波辐射致大鼠海马神经元线粒体损伤的动物模型。② 2.5和5mW/cm2微波长期辐射引起大鼠海马组织中HIF-1α表达增加，10mW/cm2微波辐射则使HIF-1α表达降低，表明HIF-1α转录后调控或蛋白质翻译后修饰的改变参与了辐射损伤。2.5~10mW/cm2微波长期辐射使p-ERK1/2表达增加，表明ERK通路参与微波辐射致海马线粒体损伤的病理生理过程。③ 30mW/cm2微波辐射使PC12细胞线粒体结构损伤，ATP含量、SDH和COX活性及ΔΨm下降，ROS堆积。上述结果表明已成功建立微波辐射致PC12细胞线粒体损伤的细胞模型。④ 30mW/cm2微波辐射可使PC12细胞HIF-1α表达呈升高、降低再升高的波动性改变，其mRNA呈短暂升高，p-ERK1/2表达增加，表明微波辐射可激活HIF-1α和通过活化p-ERK1/2激活ERK通路。⑤ U0126抑制ERK通路，可引起30mW/cm2微波辐射后PC12细胞p-ERK1/2和HIF-1α表达下降，ATP含量下降和ΔΨm降低，表明微波辐射后ERK信号通路正向调控HIF-1α的表达，ERK信号通路的激活在微波辐射致线粒体损伤中发挥保护作用。⑥ HIF-1α高表达可使30mW/cm2微波辐射后PC12细胞ATP含量和ΔΨm明显升高，HIF-1α沉默可使30mW/cm2微波辐射后PC12细胞ATP含量明显降低，U0126抑制ERK通路后可降低HIF-1α高表达对PC12细胞ATP含量和ΔΨm的作用，表明HIF-1α正向影响微波辐射后PC12细胞线粒体功能，ERK通路对线粒体的作用是部分通过HIF-1α来实现的。.本研究首次阐明了HIF-1α/MAPK信号通路在微波辐射致海马神经元线粒体损伤中的作用及机制。HIF-1α及其相关信号分子可能成为评价微波辐射脑损伤的敏感指标，并为防诊治提供新靶标和思路