AMPK/mTOR通路对微波辐射引起大鼠心脏损伤和心肌细胞线粒体自噬的调控作用研究

【作者】 张静； 彭瑞云； 杨蕾蕾； 高亚兵； 姚斌伟； 董霁；

【机构】 军事医学科学院放射与辐射医学研究所；

【摘要】 【目的意义】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变化规律和调控的相关机制,为阐明微波辐射致心脏损伤的相关机制、敏感指标的靶向性选择和防治提出新思路。【材料方法】80只二级雄性Wistar大鼠随机分为2组:正常对照组和辐射对照组,采用平均功率密度为50 mW/cm²微波辐射大鼠15min。于辐射后1d¹2 m采用全自动血生化检测仪检测大鼠外周血中Ca²⁺、AST、CK和LDH含量;采用光镜和电镜观察辐射后大鼠心脏组织和超微结构的变化;采用多功能酶标仪和分光光度计检测大鼠心肌细胞线粒体功能;采用免疫印迹和免疫荧光法对辐射后大鼠心脏组织中自噬标志性蛋白LC3Ⅱ、Beclin1和AMPK/mTOR通路中重要分子p-AMPK、AMPK、p-mTOR和mTOR表达变化进行检测。【实验结果】（1）心脏功能改变:50mW/cm²的微波辐射后1d¹m、9m和12m,大鼠心脏功能受损,表现为:血清中Ca²⁺、AST和CK含量均显著升高（p<0.05或p<0.01）。（2）组织结构改变:辐射后1d,大鼠心肌纤维排列紊乱;损伤于辐射后7d最重,表现为心肌纤维波浪状排列,心肌细胞核固缩深染;3m⁹m损伤减轻呈恢复趋势,心肌纤维排列较整齐;辐射后12m表现为心肌纤维排列较整齐。（3）超微结构改变:辐射后1d,大鼠心肌线粒体内部空化、肿胀,心肌细胞核周间隙增宽;损伤于辐射后7d最重,表现为线粒体显著肿胀、空化甚至破裂,嵴断裂,线粒体发生自噬的现象;辐射后1m,可见心肌细胞核型不规整,自噬持续发生;3m⁹m损伤减轻呈恢复趋势,心肌纤维排列较整齐;辐射后12m表现为线粒体空化、肿胀。（4）线粒体功能改变:辐射后7d和9m,大鼠心肌细胞线粒体功能受伤,表现为Ca²⁺和ROS含量均显著升高,ATP含量显著降低（p<0.05或p<0.01）。（5）自噬标志物改变:辐射后1d、7d和9m,大鼠心肌细胞自噬标志性蛋白LC3Ⅱ和Beclin-1表达均显著升高（p<0.05或p<0.01）;（6）信号通路分子改变:辐射后1d⁹m,大鼠心脏组织中AMPK磷酸化水平升高（p<0.05或p<0.01）,mTOR磷酸化水平降低（p<0.05或p<0.01）。【结论】（1）微波辐射导致大鼠心脏功能发生异常改变、心脏组织和超微结构均出现损伤。（2）微波辐射导致大鼠心肌细胞线粒体功能障碍和结构损伤。（3）微波辐射可引发大鼠心肌细胞线粒体发生自噬。（4）线粒体能量代谢异常、ROS堆积、胞内钙超载是微波辐射致心脏损伤的重要机制。（5）AMPK/mTOR通路激活可能在微波辐射致大鼠心肌自噬中发挥重要调控作用。更多还原