脂筏在电磁辐射影响神经突起生长中的作用和机理研究

Lipid rafts are membrane microdomains enriched with sphingomyelin and cholesterol which act as a platform that mediates multiple cellular signal pathway. They play an important role in neurite outgrowth, growth, and maintenance. Previous study revealed that electromagnetic irradiation could induce activation of acid sphingomyelinase which catalyze sphingomyelin into ceramide. This process interrupted the lipid rafts structure as sphingomyelin is one of the major components of lipid rafts. However, Whether lipid rafts are involved in the effects of electromagnetic irradiation on neurite growth remains unclear.This study will apply western-blot, immunocytochemical staining, confocal microscopy, and RNAi to investigate the effects of electromagnetic irradiation on neurite growth, and to observe structure and locolization of lipid rafts. This research is designed to elucidate the critical role of lipid rafts in the regulation of neurite growth in response to electromagnetic irradiation and related molecular mechanisms.

脂筏是富含鞘磷脂和胆固醇的膜微结构域，是耦联细胞信号的平台，在神经突起的长出、生长、维持过程中起重要调控作用，BDNF-TrkB信号通路是以脂筏作为信号平台的代表，在神经突起生长过程中至关重要。前期研究发现，电磁辐射活化神经元酸性鞘磷脂酶，催化脂筏关键成分鞘磷脂的水解，这一过程可能影响脂筏的结构，但电磁辐射是否改变脂筏结构和成分，而干扰神经突起生长过程，导致神经发育的异常，目前尚不清楚。本项目将应用western-blot、激光共聚焦等方法，通过观察神经突起生长变化，深入解析神经突起中脂筏结构、位置的变化，实验阐明脂筏在电磁辐射影响神经突起生长中的重要作用及其调控的分子机制。

随着移动通讯器材和方式的普及，用于手机通讯频段的射频电磁辐射的神经系统效应是生物电磁学领域的热点问题。在神经发育过程中，神经突起的生长是决定神经功能的重要环节之一。脂筏在神经突起的长出、生长、维持过程中起重要调控作用，BDNF-TrkB信号通路是以脂筏作为信号平台的代表，在神经突起生长过程中至关重要。本研究对比了工频和射频电磁辐射对神经细胞突起生长的影响，发现工频电磁辐射促进突起生长，而射频电磁辐射抑制突起生长，明确了射频电磁辐射对神经细胞生长、DNA完整性及神经突起生长的影响特点，结果发现射频电磁辐射不影响神经细胞活力，但可引起细胞DNA碱基的氧化性损伤，并干扰神经细胞突起生长。进一步的机制研究发现，在神经分化过程中，BDNF对tau蛋白在细胞内的形态和分布的调节是影响神经细胞形态的重要因素，BDNF上调tau的蛋白表达，并下调tau蛋白Ser262磷酸化，从而促进神经突起的生长。本研究明确了不同频段电磁辐射对神经突起生长的影响特点，并揭示了BDNF信号在神经突起生长中的作用机制，为进一步阐明电磁辐射神经效应机制提供了科学依据。通过本项目研究，发表SCI收录论文2篇，目前投稿SCI论文1篇，培养博士研究生1名，参加国际会议交流1次。