TXN2调控微波辐射致人晶状体上皮细胞氧化应激线粒体损伤的作用及机制

Previous studies have shown that mobile phone radiation induces mitochondria damage by oxidative stress in human lens epithelial cells (LECs). Meanwhile, we have firstly found that the down regulation of thioredoxin 2 (TXN2) activity induced mitochondria dysfunction and apoptosis in LECs after high concentration H2O2 treatment. To elucidate the role of TXN2 in regulation of mitochondria damage after microwave radiation in LECs and its underlying mechanism, this project will use the established microwave radiation induced LECs mitochondria damage model. With helps of Western blot (WB), overexpression plasmid, shRNA and mitochondria extract to investigate the effect of TXN2 protein in microwave radiation induced mitochondria damage and mtDNA damage; Also identify the protein-protein disulfide (PSSP) in TXN2 regulating mitochondria by mass spectrum (MS), and synthesize the TXN2 regulated PSSP by in vitro biochemical assay and evaluate their effects on mitochondria damage. This study will describe the role of TXN2 in microwave radiation induced mitochondria damage, castlight on the molecular mechanisms of mitochondria’s response to microwave radiation, and identify PSSP relating mitochondria. These expected findings will provide new therapeutic strategies for LECs damage by targeting microwave radiation, and will be beneficial to the population and communities.

本课题组前期实验表明手机频段微波辐射对人晶状体上皮细胞（LECs）产生氧化介导的线粒体损伤，并首次在高浓度氧化刺激LECs模型中发现硫氧还蛋白2（TXN2）的活性抑制导致线粒体功能障碍并引发细胞凋亡。为研究TXN2在LECs微波辐射后线粒体损伤中的作用并深入探索其机制，本项目拟通过建立的微波辐射LECs线粒体损伤模型，利用Western Blot、过表达质粒载体、干扰RNA、线粒体提取等技术首次探讨TXN2在微波辐射致LECs线粒体损伤和mtDNA损伤中的作用及调节；同时采用RP-HPLC-MS/MS质谱分析及鉴定，寻找受TXN2调控的特异性PSSP，为辐射后线粒体损伤的启动提供解释。本项目预期系统阐明TXN2调控LECs微波辐射后线粒体损伤的机理和分子机制，确定辐射后受TXN2调节线粒体损伤特异性的PSSP。有望为微波辐射性LECs损伤靶向TXN2防治提供理论依据，具有积极的社会意义。

本课题组前期实验表明手机频段微波辐射对人晶状体上皮细胞（LECs）产生氧化介导的线粒体损伤，并首次在高浓度氧化刺激LECs模型中发现硫氧还蛋白2（TXN2）的活性抑制导致线粒体功能障碍并引发细胞凋亡。.为研究TXN2在LECs微波辐射后线粒体损伤中的作用并深入探索其机制，本项目通过建立微波辐射LECs线粒体损伤模型，分析电磁（微波、太赫兹）辐照LECs所产生的生物学效应，并进一步分析TXN与微波辐射致人晶状体上皮细胞线粒体损伤过程伴随的细胞自噬的关系。本课题组利用细胞免疫荧光、Western Blot、过表达质粒载体、线粒体提取及线粒体ATP检测等方法和技术发现：.(1)1.8GHz微波辐照人晶状体上皮细胞0．5小时，1小时，1．5小时，发现随着辐照随着微波辐射强度以及作用的时间增加，LECs的ROS水平逐渐增加。选用适宜的辐照强度，进行时间梯度处理后，发现随着处理时间的延长，4W/kg微波辐射作用于LECs后ATP含量降低，提示1.8GHz微波辐射后LECs线粒体发生损伤。.(2)0.3THz、5mW/cm2太赫兹磁场分别辐照LECs 1min、5min和15min，发现，短时程（1min和5min）0.3THz辐射可诱导LECs细胞膜EGF受体聚簇，提示细胞膜受体可能是THz磁场的信号耦合位点。.(3)在微波辐射致人晶状体上皮细胞线粒体损伤过程中，伴随着细胞自噬。在细胞自噬过程中，TXNIP、TXN2表达量明显升高，而TXN1表达无变化，但其活性明显降低。.(4)构建稳定过表达TXN1的细胞系，通过Western blot、细胞活性检测发现，过表达TXN1后，细胞自噬水平提高，此时细胞活性丧失减少。说明过表达TXN1能够增加细胞自噬，但是该自噬对细胞具有保护作用。.(5)探索TXN1涉及的自噬调控机制发现TXN1对氧化应激诱导的人晶状体上皮细胞自噬调控发生在自噬的初始阶段。.本项目初步阐明TXN2调控LECs微波辐射后氧化应激致线粒体损伤的机理和涉及的自噬相关的分子机制，有望为电磁辐射性LECs损伤靶向TXN2防治提供理论依据，为制定有效的微波防护标准奠定实验基础，具有积极的社会意义。