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肺癌是常见且死亡率较高的恶性肿瘤,严重威胁人类的健康。尽管外科手术和多种新型化疗药物已相继用于临床治疗,但临床预后很差。据统计肺癌的联合化疗有效率仅为 14%～40%。极低频磁场(extremely low frequency magnetic field,ELF-MF)是指频率低于300Hz的磁场。我们前期优化了抑制肿瘤细胞增殖的ELF-MF强度和作用时间,筛选了 ELF-MF的抗瘤谱,并证实了 ELF-MF能抑制肝癌及黑色素瘤动物模型中的肿瘤生长。然而ELF-MF具体的抗肿瘤机制尚不明确。微小RNA(miRNA)广泛参与细胞的各种生物学过程。非小细胞肺癌的病理进程也涉及多种miRNA的异常表达。肿瘤细胞的自噬水平低于相对应的正常细胞。通常认为,自噬是保守的细胞防御机制,而在一定条件下肿瘤细胞的自噬性细胞死亡可被激活。有趣的是,研究发现电磁场可通过调控miRNA促进神经细胞瘤的自噬发生,缓解神经变性疾病的进程。因此,我们猜想ELF-MF可能通过miRNA调控肿瘤自噬,从而影响肿瘤的发生和发展。本研究以小鼠lewis肺癌肿瘤模型和体外非小细胞肺癌细胞系为研究对象,分析了 ELF-MF对非小细胞肺癌自噬的作用;筛选了在ELF-MF作用下表达变化的miRNA;探索了 ELF-MF通过miRNA调控细胞自噬性死亡的作用机制。1.发现ELF-MF能够诱导肺癌细胞自噬性死亡的发生我们在体内动物肿瘤模型和体外肿瘤细胞中分别研究了 ELF-MF对肿瘤自噬的作用。将Lewis癌细胞(LLC)接种于C57/B6小鼠右腋皮下构建肺癌体内模型。小鼠分为四组:对照组、Sham MF肿瘤组(假磁组)、ELF-MF肿瘤组(真磁组)和顺铂阳性对照组。Sham MF肿瘤组和MF肿瘤组小鼠在第10天至30天每天分别进行假磁和真磁场处理,每天2小时,30天后处死小鼠。体外对A549和LLC细胞进行假磁和真磁场处理,分别在2天,4天和6天时获取细胞。结果表明,与Sham ELF-MF组相比,ELF-MF组小鼠肿瘤明显减小;免疫组化结果显示,ELF-MF处理后的肿瘤细胞表达Ki67阳性率降低。进一步发现,ELF-MF可促进肿瘤组织中自噬体膜上的标记蛋白LC3B和自噬重要相关蛋白Beclin1和ATG5在蛋白水平的表达增强以及凋亡蛋白Caspase3和PARP的剪切体形成。组织病理检测结果显示,ELF-MF处理后的肿瘤组织表达LC3B和Cleaved caspase-3阳性率增加。体外实验结果表明,ELF-MF处理A549和LLC细胞2d、4d和6d后,细胞自噬相关蛋白LC3B,Beclin1和ATG5蛋白水平增加;Caspase-3的活性形式Cleaved Caspase-3表达量显著增加;凋亡蛋白标志物PARP裂解量升高,且呈时间依赖性。激光共聚焦显微镜观察结果也显示,ELF-MF处理后的A549和LLC细胞内自噬体聚集数目明显多于Sham ELF-MF组。上述结果说明,不论在体内还是体外肿瘤模型中,ELF-MF均可诱导肺癌细胞发生自噬性死亡。2.发现ELF-MF可通过上调miR-486表达诱导肿瘤自噬性死亡我们在肿瘤组织中检测了 ELF-MF对肺癌相关的miRNA表达的影响,发现ELF-MF处理可影响肿瘤组织中miR-223、miR-92a及miR-486的表达水平,其中ELF-MF对miR-486的上调作用最显著。ELF-MF处理也可呈时间依赖性地上调A549和LLC细胞中miR-486的表达水平,且在ELF-MF处理6天时miR-486表达水平最高。进一步发现,在A549和LLC细胞中高表达miR-486可增强细胞的自噬和凋亡水平;通过siRNA干扰自噬蛋白ATG5,使得细胞自噬功能缺失后,过表达miR-486对细胞生长的影响明显减弱。反之,利用siRNA抑制A549和LLC细胞中miR-486,发现ELF-MF对肿瘤细胞的自噬诱导作用明显减弱。这些结果提示,miR-486可能是ELF-MF诱导肺癌细胞发生自噬的关键分子。3.证明MiR-486可通过靶向BCAP并抑制AKT/mTOR信号通路调控肺癌细胞的自噬性死亡我们利用网站预测了 miR-486的靶基因,发现磷酸肌3激酶接头蛋白1(phosphoinositide-3-kinase adaptor protein1,BCAP)3’UTR 区有 miR-486 的结合位点,且ELF-MF处理可以降低BCAP在细胞中的表达水平。进一步利用双荧光素酶报告基因技术在293T细胞中验证了 miR-486和BCAP的靶向性。A549细胞中高表达miR-486能显著抑制BCAP的mRNA和蛋白水平。进一步发现在A549细胞中高表达miR-486,或在A549细胞中抑制BCAP,均能抑制p-AKT和p-mTOR的表达。综上所述,本研究发现,ELF-MF可引起肺癌动物模型和肺癌细胞的自噬性死亡;ELF-MF提高小鼠肺癌组织和体外肺癌细胞高表达miR-486;过表达miR-486可通过靶向蛋白BCAP及抑制AKT/mTOR通路的活化促进肺癌细胞的自噬性死亡;本研究为解释磁场对肿瘤的生物效应提出了新的理论依据。