CUX2-OGG1信号通路在电磁辐射神经认知损伤敏感性中的作用及机制研究

Central nervous system is one of the most sensitive organs to electromagnetic radiation which is easily attacked by oxidative stress. 8-oxoG DNA glycosylase (OGG1) is a specific enzyme which induces the incision and repair of 8-oxoG. Recent studies reported that Cut homeodomain transcription factor (CUX2) could bind to OGG1 directly and regulate the BER activity of OGG1. However, the role of CUX2-OGG1 signal pathway is unraveled yet. Together with our findings that electromagnetic radiation could induce DNA base oxidative injury by oxidative stress, and OGG1 douwnregulation could sensitize neuronal cells to the DNA damage induced by electromagnetic radiation, this study is to explore the effects of electromagnetic exposure on neurocognition and neuronal cells in mice. By using Morris water maze, immunohistochemistry, HPLC, alkaline comet assay, gene knockout animals, siRNA, this study is to elucidate the role of CUX2-OGG1 signal pathway in the sensitivity of neuronal system to the electromagnetic exposure. This will provide new experimental evidence to the sensitivity mechanism of CNS to electromagnetic exposure and try to find possible methods to protect from electromagnetic toxicity.

中枢神经系统（CNS）是电磁辐射敏感系统之一。CNS易受氧化应激反应攻击，8-氧鸟嘌呤DNA糖苷酶（OGG1）是切除修复8-oxoG的特异性酶，近来研究发现Cut同源结构域转录因子（CUX2）可直接结合OGG1，调节其碱基切除修复活性，但CUX2-OGG1信号通路在电磁辐射致神经认知损伤中的作用目前尚不清楚。结合前期研究发现电磁辐射可能通过氧化应激反应引起DNA碱基氧化损伤，下调OGG1表达可增加神经细胞对电磁辐射DNA损伤的敏感性，本研究拟应用Morris水迷宫、免疫组化、HPLC、碱性彗星实验、基因敲除动物模型、siRNA等实验手段，明确电磁暴露对小鼠神经认知功能及神经细胞的影响，阐明CUX2-OGG1信号通路的变化特征及其在电磁辐射神经系统DNA损伤敏感性中的作用。通过本项目研究，可为阐明CNS电磁辐射敏感性机制提供新的实验证据，探讨防护电磁神经毒性的可能途径。

随着通讯技术的日益发达和普及，生活环境中用于手机通讯的射频电磁辐射背景越来越复杂，强度也逐渐增高，由此带来的射频电磁辐射的健康影响问题成为公众关注的焦点。中枢神经系统（CNS）是电磁辐射的敏感系统之一，射频电磁辐射对神经行为功能的影响以及对神经发育的影响是本领域关切的关键科学问题。本项目研究通过以6周龄小鼠及培养的海马神经元和Neuro-2a细胞为模型研究了900 MHz射频电磁辐射对神经系统的效应特点。研究发现，4 W/kg射频电磁辐射连续辐照4周，可引起动物空间学习记忆能力下降，海马脑区CA1区神经元树突棘生长抑制，突触素蛋白表达显著下调。细胞水平通过细胞活力检测、线粒体膜电位及分裂融合相关蛋白检测，发现900 MHz射频电磁辐射对神经细胞活力、线粒体功能无显著影响。应用碱性彗星电泳和光镜观察发现，射频电磁辐射对Neuro-2a细胞DNA碱基造成氧化性损伤，并对原代培养的海马神经元和Neuro2a细胞的突起生长产生明显影响。在细胞水平抑制OGG1表达后，细胞对电磁辐射的损伤敏感性显著上升，表现为电磁辐射致神经细胞DNA碱基氧化性损伤的阈值下降，且同等剂量的电磁暴露在OGG1表达抑制的细胞中能够引起更为严重的损伤，提示OGG1在调节神经细胞电磁损伤敏感性中的重要作用。而与神经突起生长相关的RAP1信号通路相关基因的筛查发现，电磁辐射对RAP1信号相关基因和蛋白表达无显著影响，提示电磁辐射不是通过影响RAP1信号通路抑制神经突起的生长。因此，还需进一步研究探索参与电磁辐射影响神经突起生长的相关信号和机制。通过本研究，明确了900 MHz射频电磁辐射对动物神经行为的影响特征及对神经细胞功能的效应特点，揭示了OGG1在神经细胞电磁辐射敏感性中的重要作用，可望为进一步探索神经系统响应电磁辐射位点和电磁神经防护提供科学依据。