基于AMPK/mTOR通路调控在微波辐射引起心肌细胞线粒体自噬中作用的基础研究

In the new era of development of science, microwaves are widely associated with our daily life and numerous working environment. It has become the important factors to cause the damage of health. A number of studies have been reported that microwaves can injure the myocardial cells, presenting obvious changes in mitochondrion. So far, whether the microwave exposure could induce myocardial autophagy, especially the role of remains unclear for the AMPK/mTOR pathway in that.Therefore, based on the previous study, as the starting point of AMPK/mTOR pathway and deeply investigated the mechanisms of microwave exposure induced myocardial mitochondria autophagy. Firstly, establish the animal model for the influences of myocardial mitochondria by microwave and investigate the changes of the structure and function for myocardial mitochondrial, especially the effects of myocardial mitochondrial autophagy and the expressions of LC3Ⅱ, Beclin1. Secondly, detect the expressions of AMPK, p-AMPK, mTOR and p-mTOR, then investigate the relationship between the changes of AMPK/mTOR pathway and myocardial mitochondrial autophagy after microwave radiation. At last, the role of autophagy in AMPK/mTOR pathway after microwave radiation will be investigated through in vitro cell experiments. This study will intend to explore the underlying mechanisms for microwave exposure induced heart damage, screening sensitive diagnostic index and provide a new pathway for prevention and cure.

微波辐射广泛存在于人们的日常生活和工作环境中，已成为重要健康危害因素。研究表明，微波辐射可造成心肌细胞损伤，尤以线粒体的损伤最为显著。然迄今，微波辐射是否能够引发心肌线粒体自噬尚未见报道, 尤其是基于AMPK/mTOR通路调控在其中作用研究尚属空白。为此，本项目拟在既往研究基础上，以AMPK/mTOR通路调控为切入点，探讨微波辐射致心肌细胞线粒体自噬的机制。首先，建立微波辐射致心肌细胞线粒体损伤动物模型，研究辐射对心肌线粒体结构和功能，尤其是对自噬及其标志性分子LC3Ⅱ、Beclin1表达的影响；其次，对AMPK/mTOR通路中重要分子进行检测，探讨微波辐射后上述通路改变及其与心肌细胞线粒体自噬之间的关系；最后，在建立微波辐射致体外心肌细胞损伤的基础上，探讨mTOR通路调控在心肌细胞自噬中的作用。本研究为阐明微波辐射致心脏损伤的分子机制、筛选敏感诊断指标和探寻防治靶点提供新的思路。

心脏是微波辐射敏感的靶器官之一，微波辐射可造成心脏功能和结构的损伤，但损伤机制未明。线粒体是微波辐射最早累及的研究靶点，既往研究多关注于微波辐射致脑中线粒体变化，对于微波辐射致心肌细胞线粒体损伤的相关研究较少，且长期动态的观察研究未见报道。心脏组织中，心肌线粒体结构和能量代谢的异常可直接引发心肌细胞出现自噬的现象，也可导致心肌缺血、心脏衰竭等多种心脏疾病。而与能量代谢相关的AMPK/mTOR通路可能在微波辐射致大鼠心肌细胞线粒体细胞自噬中发挥重要作用。因此，本课题以AMPK/mTOR通路调控为切入点，研究AMPK/mTOR通路在微波辐射致大鼠心脏损伤和心肌细胞线粒体自噬中的改变、调控及其意义，为探寻损伤机制提供新思路。.本项目主要研究发现：（1）5 mW/cm2微波辐射对大鼠心脏结构和功能未见明显影响；10和50 mW/cm2微波辐射导致大鼠心脏功能障碍、组织学和超微结构损伤，表现为：血清中Ca2+、AST、CK和LDH含量显著升高；心肌纤维排列紊乱，心肌细胞核固缩、深染；线粒体空化、肿胀，糖原颗粒减少，溶酶体出现。且此改变与辐射剂量呈正相关。（2）10和50 mW/cm2微波辐射导致大鼠心肌细胞线粒体功能障碍和超微结构损伤，表现为线粒体内ATP含量降低，ROS大量堆积， Ca2+超载；心肌线粒体空化、肿胀、内部被底物降解、外部被双层膜结构包裹等现象。且此改变与辐射剂量呈正相关。（3）10和50 mW/cm2 微波微波辐射可引发大鼠心肌细胞线粒体发生自噬，表现为自噬标志性蛋白LC3Ⅱ和Beclin-1含量均显著升高。AMPK/mTOR通路活化可能是引发心肌细胞粒体发生自噬的机制。（4）自噬抑制剂可部分改善微波辐射所致的心肌细胞损伤，表现为加入3-MA后，心肌细胞中自噬水平降低，AMPK/mTOR通路中重要分子表达下调，细胞活力升高，呈恢复性改变。.本研究发表中文核心期刊论文1篇，在投SCI论文2篇，获中国体视学会科技进步一等奖1项；参加国内学术会议2次，大会报告1篇，获优秀论文1篇；申请国家发明专利1项，培养博士生1名。本研究将为阐明微波辐射致心脏损伤的分子机制、筛选敏感诊断指标和探寻防治靶点提供新的思路，具有重要的理论意义和实际应用价值。.关键词：微波；心脏；心肌细胞；线粒体；自噬；AMPK/mTOR通路