微波辐射致大鼠海马组织差异表达的microRNA与学习记忆关系的研究

作     者：孙成峰 

作者单位：安徽医科大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗庆良;彭瑞云

授予年度：2013年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071009[理学-细胞生物学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

主      题：微波 大鼠 海马 miRNAs 学习和记忆 

摘      要：目的意义：微波技术广泛应用于通讯、广播和医疗等领域，给人们生活带来便利的同时也对人们的健康造成了潜在危害。研究表明，微波具有明显的中枢神经系统损伤效应，海马是微波辐射的敏感脑区，学习记忆能力障碍是微波辐射致海马损伤的重要表现形式，但其作用机制尚未明确。微小RNA（microRNA，miRNA）是一类内源性小分子非编码RNA，参与细胞分裂增殖、凋亡、发育、分化和代谢等几乎所有重要的生命活动。已有研究表明，脑特异表达miRNA作为效应子参与成熟神经元生物学进程，包括神经系统的发育分化、突触可塑性等。但是，微波辐射后海马组织内差异表达的miRNA及其与学习记忆功能的关系研究尚未见报道。因此，研究微波辐射后大鼠海马组织的miRNA表达谱改变及其在学习记忆能力变化中的作用，对阐明微波辐射脑损伤机制及寻找敏感靶标具有重要意义。 材料方法：（1）采用平均功率密度为30mW/cm2微波辐射58只二级雄性Wistar大鼠，辐射时间为10min/次，隔天辐射1次，共辐射3次。于微波辐射后6h、1d、7d、14d和28d，采用Morris水迷宫观察学习与记忆功能变化;采用高效液相色谱法分析海马组织中4种氨基酸类神经递质含量的变化;通过光镜和电镜观察海马组织学与超微结构改变;（2）采用Exqion公司的miRCURYTMLNAmiRNA芯片，检测大鼠海马组织的miRNA表达谱，以变化差异在1.5倍以上且具有统计学意义（P1.5，P1.5，P0.05），其中2个miRNA显著上调，16个miRNA显著下调。（3）差异表达的miRNA靶基因预测及功能分析：辐射后7d，miRbase、miRanda和miRDB数据库分别预测到44639个、29918个和7324个靶基因，三个数据库预测到的共同靶基因有931个;辐射后14d，miRbase、miRanda和miRDB数据库分别预测到6780个、6705个和2273个靶基因，三个数据库预测到的共同靶基因有155个。所预测的靶基因功能各异，主要涉及学习记忆、能量代谢、增殖与死亡、应激、细胞周期、信号传导、血脑屏障、离子通道等。靶基因参与的信号通路主要包括神经营养因子信号通路、昼夜节律和安非他明成瘾、三羧酸循环、突触囊泡循环、长时程抑制、色氨酸代谢、Ca2+信号通路、5-羟色胺能突触传递和多巴胺能突触传递等。（4）差异表达miRNA的Real-time PCR验证结果：对差异表达的miRNAs中rno-miR-125b-5p、rno-miR-338、rno-miR-125a-5p、rno-miR-181a、rno-miR-9以及rno-let-7b检测结果均与芯片结果一致。（5）已验证的miRNA与学习记忆功能关系分析：rno-miR-125b-5p、rno-miR-338、rno-miR-125a-5p、rno-miR-181a、rno-miR-9以及rno-let-7b可通过靶基因作用于离子通道、神经递质分泌传递、线粒体活性、细胞凋亡和信号转导等，最终影响学习记忆能力。 结论：（1）30mW/cm2的微波辐射可导致大鼠学习记忆能力障碍，海马神经递质代谢紊乱，海马组织和超微结构损伤。表明成功建立了微波辐射致大鼠海马损伤的动物模型。（2）30mW/cm2微波辐射后，大鼠海马组织百余个miRNAs的表达出