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极低频电磁场(extremelylowfrequencyelectromagneticfield,简称ELF-EMF)是指频谱在300Hz以下的电磁场,其发出的非电离辐射以非热效应为主,主要由电力供应设备、电脑、手机及各种家用电器产生,是与我们的日常生活和工作最为密切的电磁场之一。近年来大量研究指出,ELF-EMF对人体的神经系统、心血管系统、免疫系统和生殖系统等均产生不良影响,尤其中枢神经系统对ELF-EMF极为敏感,但目前对ELF-EMF的研究仍集中在对健康风险的评估阶段,缺少评估后防护措施的研究报道,基于此,本论文以莲房原花青素(lotusseedpodprocyanidins,简称LSPC)为实验材料,以海马神经元为细胞模型,以小鼠为动物模型研究ELF-EMF对脑氧化应激损伤及LSPC的预防作用。旨在为ELF-EMF的膳食防护提供理论参考,主要研究内容如下:
1.LSPC对极低频电磁场致海马神经元氧化应激损伤的预防作用
(1)以原代培养的Sprague-Dawley(简称SD)大鼠(新生24h内)海马神经元为细胞模型,通过优化辐射场强(2~10mT)和辐射时间(30~90min),建立ELF-EMF致海马神经元细胞损伤模型的条件为:磁场强度8mT下连续辐射90min。
(2)经2.5~10μg/mLLSPC预先孵育的神经元细胞,其生存率与LSPC浓度存在剂量-效应关系,其中10μg/mLLSPC预处理组细胞生存率为93.45%,与辐射对照组相比存在极显著差异(P<0.01)。LSPC对正常神经元生长无影响。
(3)经吖啶橙/溴乙啶和Hoechst33342染色预处理前后的神经元细胞,发现经ELF-EMF辐射的细胞形态发生显著变化,部分细胞出现死亡;经LSPC预处理的细胞受损较小,与细胞生存率检测结果一致。
(4)LSPC预处理后,能显著改善细胞内SOD活力、降低MDA、ROS和Ca2+含量,并存在剂量-效应关系,其中10μg/mL组预防效果最显著,使细胞内SOD活力提高了47.49%,MDA、ROS和Ca2+含量分别下降了54.25%、28.11%和29.10%。
2.LSPC对极低频电磁场致脑线粒体氧化应激损伤的预防作用
(1)以雄性ICR小鼠为模型动物,建立动物体内ELF-EMF损伤模型,其条件为50Hz,场强8mT,连续辐射28天,每天4h。LSPC预防组在辐射前15天灌胃给药,剂量为60、90和120mg/kg·bw·day,观察ELF-EMF对小鼠脑线粒体的影响以及LSPC的预防作用。
(2)与对照组相比,模型组小鼠脑线粒体SOD活性和抗O2-能力下降,ROS和Ca2+含量上升,经LSPC预处理能改善上述指标,其中120mg/kg·bw组效果最佳,使小鼠脑线粒体活力升高,SOD活性增强了15.00%,抗O2能力提高了19.21%,ROS和Ca2+含量分别下降了36.33%和17.48%。
(3)60~120mg/kg·bw的LSPC预处理能改善线粒体功能,并存在剂量-效应关系,其中120mg/kg·bw组作用最明显,使线粒体膜电位增加了25.58%、膜通透性趋于正常,呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ的活性分别提高了25.70%、27.30%和27.73%。
体内外实验结果表明,LSPC对ELF-EMF致海马神经元和脑线粒体损伤有显著的预防作用,其机制可能与LSPC抑制ELF-EMF导致的氧化损伤及降低胞内Ca2+有关。