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随着电力事业的发展和家用电器的增多,人体暴露于频率为50Hz(或60 Hz)的极低频电磁场(extremely low frequency electromagnetic fields,ELF EMF),即工频磁场的强度及时间不断增加,因此,揭示工频磁场对人体健康的影响成为目前重要的公共卫生问题。流行病学调查研究显示工频磁场与白血病、乳腺癌等疾病发生率增高有关联,国际癌症研究机构(IARC)已经将这类磁场列为可疑致癌物,但至今尚无确切的实验证据。DNA作为生物体内最重要的遗传物质,易受内外因素袭击而产生DNA损伤或修复缺陷,最终可能导致肿瘤等疾病的发生,因此工频磁场对细胞DNA损伤修复的影响成为评价工频磁场健康风险的关键事件之一。三十年来,研究者们对于工频磁场的DNA损伤效应进行了研究,但至今为此,尚无确切结论。近年来,研究发现当DNA双链发生断裂(DNA double-strand breaks,DSBs)时,在DSBs处的组蛋白H2AX被迅速磷酸化为γH2AX,并募集损伤修复相关蛋白,如BCAR1,53BP1等聚集在DSBs处,形成焦点结构。研究证明γH2AX焦点数与DSBs数存在着1:1的关系。由于γH2AX焦点结构在DSBs出现时就迅速形成,可作为检测DSBs的一个早期敏感指标,可能更有利于揭示电磁场这种环境“弱”作用因子对DNA的效应。Litovitz等提出的时空相干理论认为,只有时间和空间均相干的磁场才能引发生物学效应,时间上不相干的磁场则不能产生生物学效应。在时空相干的磁场上叠加一个空间相干,而时间上不相干的噪声磁场可以削弱或完全阻断时空相干磁场引起的生物学效应。提示该噪声磁场可成为有效防护电磁场危害效应的途径之一。本学位论文采用彗星试验及γH2AX免疫荧光法观察0.4 mT 50 Hz工频磁场对人晶状体上皮细胞(human lens epithelia cells,hLECs)DNA损伤修复的影响,以及噪声磁场的干预作用,为工频磁场的健康风险评价提供实验依据,并探索可能的防护措施。1 0.4 mT 50Hz工频磁场对hLECs DNA损伤的影响采用碱性彗星试验和γH2AX免疫荧光法来观察0.4mT 50Hz工频磁场对hLECs DNA损伤的影响。细胞分为假辐照组、工频磁场辐照2h组、工频磁场辐照6h组、工频磁场辐照12h组、工频磁场辐照24h组、工频磁场辐照48h组和阳性对照组(0.1μmol/L 4NQO作用1h)。每组两个平行样品,共做三次重复。将细胞分别暴露于实验室自行设计的工频辐照系统和国际标准的sXc-ELF工频磁场辐照系统中,采用强度为0.4 mT的50 Hz工频磁场连续辐照。辐照结束后,分别进行碱性彗星试验和γH2AX免疫荧光法检测。碱性彗星试验中,细胞经铺胶后,在碱性环境中裂解、DNA解旋、电泳,然后用中和缓冲液中和、甲醇固定,澳化乙锭(EB)染色后在荧光显微镜下进行观察。每个样品至少检测50个细胞,采取尾长和尾矩作为评价DNA损伤的两项指标。结果显示,阳性对照组尾长及尾矩与假辐照组比较,有显著性的增高(P＜0.05);工频磁场辐照不同时间,尾长、尾矩随着辐照时间的延长有增高趋势,但与假辐照组比较,差异没有显著性。γH2AX免疫荧光法中,用鼠源抗γH2AX单克隆抗体为一抗,FITC标记的山羊来源抗鼠抗体为二抗,4,6-二咪基-4-联苯基吲哚(DAPI)标记细胞核,荧光显微镜下进行观察。每个样品至少检测200个细胞的γH2AX焦点,焦点超过3个的细胞被定义为γH2AX焦点阳性细胞。采用γH2AX焦点阳性细胞率和细胞平均焦点数作为评价细胞DNA损伤程度的指标。结果显示,阳性对照组细胞采用4NQO处理1h后,γH2AX焦点阳性细胞率同假辐照组比较显著升高(P＜0.01);工频磁场连续辐照细胞2、6、12h后,γH2AX焦点阳性细胞率及细胞平均焦点数同假辐照组比较,无显著性差异(P＞0.05);而工频磁场连续辐照细胞24h或48h后,γH2AX焦点阳性细胞率及细胞平均焦点数同假辐照组比较显著升高(P＜0.01,P＜0.05).2 0.4 mT 50Hz工频磁场辐照48h引起hLECs DNA损伤后的修复情况将细胞暴露于sXc-ELF工频磁场辐照系统,采用0.4 mT 50 Hz工频磁场连续辐照48h,辐照结束后继续孵育0、1、2、4h,进行γH2AX免疫荧光法分析,同时各时间点设立平行对照,重复三次。结果显示,工频磁场连续辐照细胞48h后,孵育不同时间,各假辐照间无显著差异;结束辐照后孵育1h或2h与辐照48h组比较,γH2AX焦点阳性细胞率及细胞平均焦点数无显著差异(P＞0.05);而结束辐照后孵育4h组与辐照48h组比较,γH2AX焦点阳性细胞率及细胞平均焦点数同假辐照组相比显著降低(P＜0.01,P＜0.05)。3噪声磁场对工频磁场诱导hLECs DNA损伤效应的干预作用将细胞分为5组,假辐照组、工频磁场辐照24h组、工频叠加噪声磁场辐照24h组、工频磁场辐照48h组、工频叠加噪声磁场辐照48h组,细胞暴露于自制工频辐照系统或噪声磁场暴露系统,采用0.4 mT 50 Hz工频磁场或叠加相同强度的噪声磁场连续辐照24h或48h。辐照结束后进行γH2AX免疫荧光法分析。结果显示,工频磁场单独辐照24h或48h组的γH2AX阳性细胞率及平均焦点数同假辐照组比较显著升高(P＜0.05);而工频磁场叠加噪声磁场辐照24h或48h组与工频磁场单独辐照24h或48h组比较,γH2AX阳性细胞率及平均焦点数显著降低(P＜0.05)。以上研究表明,0.4 mT 50 Hz工频磁场短时间(2、6、12 h)连续辐照不诱导hLECs DNA损伤,而工频磁场长时间(24h或48h)连续辐照能诱导hLECs DNA损伤,且这种损伤在辐照结束后4小时可以被部分修复;噪声磁场能够部分阻断工频磁场诱导的hLECs DNA损伤效应。