1、目的和意義：隨著微波技術(shù)的廣泛應用和信息時代的到來，人們暴露于微波輻射的機會與日俱增，各種通訊設(shè)施和醫(yī)療設(shè)備的影響尤為突出。微波的生物效應及其機制研究是目前生物電磁學的前沿課題。微波輻射具有明顯的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷效應，海馬是最敏感的靶區(qū)，但其致傷機制未明。線粒體結(jié)構(gòu)和功能與能量代謝密切相關(guān)，也是微波輻射最早累及的靶點之一，而HIF-la/ERK信號通路可能在微波輻射致海馬神經(jīng)元線粒體損傷過程中發(fā)揮重要作用。因此，研究微波輻射致海馬線粒體

2、損傷中HIF-la/ERK信號通路的改變及意義，將為深入研究微波輻射損傷機制和防治措施提供新靶標和思路，對于平時作業(yè)人員的衛(wèi)生防護和現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭中作戰(zhàn)人員的安全保障具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　 材料和方法：(1)采用2.5、5和10mW/cm2的微波輻射192只二級雄性Wistar大鼠，輻射時間為6min/次，5次/w，連續(xù)輻射lm。大鼠于輻射后6h、7d、14d、lm、2m和6m，采用Morris水迷宮檢測其學習和記憶能

3、力：通過HE、尼氏體染色和電鏡觀察海馬組織結(jié)構(gòu)和線粒體超微結(jié)構(gòu)的變化；采用高效液相色譜法檢測海馬組織中氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)含量的變化；采用Real-time PCR檢測海馬組織中hif-10[mRNA表達；通過Western Blot、免疫組織化學和圖像分析等手段檢測海馬組織中HIF-Ia、ERKl/2和p-ERKl/2表達。(2)采用30roW/cra2微波輻射經(jīng)NGF誘導的PC12細胞5min，通過電鏡、Luminometer、多功能酶

4、標儀、熒光顯微鏡等技術(shù)，觀察PC12細胞線粒體結(jié)構(gòu)和功能變化；采用Real-time PCR、WestemBlot、免疫細胞化學和圖像分析等技術(shù)，檢測PC12細胞中hif-la mRNA、HIF-Ia、ERK通路分子(ERKl/2、p-ERKl/2、Raf,p-c-Raf和p-MEKl/2)、HIF-1靶基因(VEGF)、能量代謝相關(guān)基因(COX I和COXⅣ)的表達變化；通過U0126和HIF-Ia高表達質(zhì)粒的干預等手段，研究微波輻射

5、后ERK通路對HIF-Ia的調(diào)控作用以及HIF-Ia對PC12細胞線粒體功能的影響。
　　 實驗結(jié)果：(1)大鼠學習記憶能力和氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)變化：輻射后7d，10mW/cm2組大鼠平均逃避潛伏期顯著長于假輻射組(P<0.05)；輻射后14d，5和10mW/cm2組大鼠平均逃避潛伏期明顯延長(P<0.05)；輻射后lm，各輻射組與假輻射組相比，平均逃避潛伏期均延長(P<0.05或P

6、h、14d和2m，海馬4種氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)含量均明顯增加（P<0.05或P<0.01）；10 mW/cm2微波輻射后6h，GABA含量降低(P<0.05)；輻射后14d和2m，Asp和Glu含量均降低(P<0.05或P<0.01)。(2)大鼠海馬組織結(jié)構(gòu)和線粒體超微結(jié)構(gòu)變化：2.5、5和10mW/cm2微波輻射后6m內(nèi)，大鼠海馬組織見水腫、疏松，神經(jīng)元呈不同程度的變性、壞死，血管周間隙增寬。2.5和5mW/cm2輻射后7d見海馬損傷，I

7、m損傷最為嚴重，2m呈恢復趨勢，2.5 mW/cm2輻射后6m恢復，而5mW/cm2組仍見部分組織損傷；10mW/cm2組海馬結(jié)構(gòu)損傷發(fā)生早（輻射后6h），7d和14d損傷最重，6m仍未恢復。各輻射組尼氏體數(shù)量均呈不同程度減少，以10mW/cm2組最重，其變化規(guī)律與HE染色結(jié)果基本一致。5roW/cra2組輻射后6m內(nèi)，大鼠海馬線粒體腫脹、嵴斷裂，可見線粒體空化和畸形的線粒體；輻射后6h即見損傷，lm最重，6m呈恢復趨勢。(3)大鼠海馬

8、組織中hif-la mRNA和HIF-Ia蛋白變化：大鼠海馬hif-1a mRNA于2.5mW/cm2組未見明顯改變；5mW/cm2組于輻射后14d明顯增加(P<0.01)，輻射后lm恢復；lOmW/cm2組均低于假輻射組，以6h(P<0.01)、lm(P<0.05)和2m(P<0.05)減少顯著。大鼠海馬組織中HIF-1a蛋白于2.5mW/cm2輻射后6h和lm增加(P<0.05或P<0.01)，5mW/cm2輻射后lm增加(P．<0

9、．Ol)，10mW/cm2輻射后14d～2m降低(P<0.05或P<0.01)。(4)大鼠海馬組織中ERK1/2和p-ERKI/2表達變化：2.5、5和10mW/cm2微波輻射后2m內(nèi)，大鼠海馬ERKl/2未見明顯改變。假輻射組p-ERKl/2于海馬神經(jīng)元胞漿中呈弱陽性；2.5mW/cm2輻射后2m內(nèi)，p-ERKl/2表達無明顯變化；5mW/cm2輻射后7d-lm，p-ERKl/2于海馬神經(jīng)元胞漿和胞核中呈陽性或強陽性(P<0.05或P

10、

11、P<0.05)；輻射后1～24h，ROS均顯著高于假輻射組(P

12、2表達變化：30mW/cm2微波輻射后lh，PC12細胞中p-ERKl/2蛋白顯著增加(P<0.05)，30mW/cm2微波輻射后1～24h，PC12細胞中ERKl/2、Raf,p-c-Raf和p-MEKl/2蛋白均無明顯改變。(8) PC12細胞HIF-I靶基因VEGF和能量代謝基因cox I和Ⅳ表達變化：VEGF、COX I和Ⅳ蛋白變化與上述HIF-Ia變化呈現(xiàn)一致性，即30mW/cm2微波輻射后6h，PC12細胞VEGF、cox

13、I和Ⅳ蛋白顯著減少(P<0.05)，輻射后12h明顯增加(P<0.05)。(9) U0126干預后ERKI/2、p-ERKI/2和HIF-la表達以及線粒體功能變化：101maol/l U0126干預2h經(jīng)30mW/cm2微波輻射后lh，PC12細胞中ERKl/2無明顯改變，p-ERKl/2和HIF-la明顯降低(P<0.05)；101amol/1 U0126干預2h經(jīng)30mW/cm2微波輻射后1—24h，PC12細胞線粒體ATP含量和

14、△n降低。(10) HIF-Ict高表達質(zhì)粒及U0126干預對30mW/cm2微波輻射后PCI2細胞線粒體功能的影響：經(jīng)G418篩選后，對照質(zhì)粒pEGFP-N1(N)和目的質(zhì)粒pEGFP-N1-HIF-1a(H)轉(zhuǎn)染PC12細胞效率大于90％;H組HIF-la表達顯著高于N組(P<0.01):30mW/cm2微波輻射后1～24h，H組線粒體AVm顯著升高(P<0．Ol)，SDH活性無明顯改變(P>0.05):10utmol/1 U012

15、6干預2h后經(jīng)30mW/cm2微波輻射1～24h，H組ATP含量抑制率低于N組，AtFm于輻射后lh和6h無明顯變化（P>0.05），輻射后12h和24h明顯升高(P<0.01)。
　　 結(jié)論：(1)2.5～10mW/cm2微波長期輻射可使大鼠海馬組織結(jié)構(gòu)尤其是線粒體結(jié)構(gòu)損傷，學習記憶能力下降，氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)紊亂；上述改變與微波輻射劑量呈正相關(guān)。(2)2.5和5mW/cm2微波長期輻射引起大鼠海馬組織中HIF-Ia表達增加，1

16、0mW/cm2微波輻射則使HIF-Ia表達降低；2.5-10mW/cm2微波長期輻射使p-ERKl/2表達增加，表明HIF-la和ERK通路參與微波輻射斂海馬線粒體損傷的病理生理過程；(3)30mW/cm2微波輻射使PC12細胞線粒體結(jié)構(gòu)損傷，ATP含量、SDH和COX活性及AtFm下降，ROS堆積；(4)30mW/cm2微波輻射可使PC12細胞HIF-Ia表達呈升高、降低再升高的波動性改變，其mRNA呈短暫升高，p-ERKl/2表達升

17、高。表明微波輻射可激活HIF-la和通過活化p-ERKl/2激活ERK通路。HIF-1的靶基因VEGF和能量代謝相關(guān)基因COX I和Ⅳ與H/F-1a的表達變化呈現(xiàn)一致性，表明上述基因表達參與微波輻射致線粒體損傷過程；(5) U0126抑制ERK通路，可引起30mW/cm2微波輻射后PC12細胞p-ERKl/2和HIF-la表達下降，ATP含量下降和△臥n降低，表明微波輻射后ERK信號通路正向調(diào)控HIF-la，ERK信號通路在微波輻射致線