《Frontiers in Cell and Developmental Biology》：The effect of 4.3 GHz high-power microwave exposure on human corneal epithelial cells
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本研究系统探讨了4.3 GHz高功率微波（HPM）对人角膜上皮细胞（HCE-T）的非热生物效应，发现中等剂量（3.28 W/kg）暴露通过诱发早期活性氧（ROS）爆发、线粒体膜电位（ΔΨm）崩溃及AMPK-TSC2-mTOR通路抑制，导致细胞凋亡和增殖持续性抑制，为HPM眼部安全性评估提供了关键分子机制依据。
引言
高功率微波（HPM）通常指峰值功率超过100 MW、频率0.3–300 GHz的强电磁辐射，其生物效应机制涉及膜电位扰动、蛋白质构象变化及线粒体功能损伤。角膜作为直接暴露于外界环境的透明组织，对电磁辐射高度敏感，但HPM对其上皮细胞的影响尚不明确。本研究聚焦C波段（4.3 GHz）HPM，通过调控脉冲重复频率（对应平均比吸收率SAR为1.64、3.28和8.2 W/kg），系统评估HCE-T细胞的生物学响应。
材料与方法
微波暴露系统：采用峰值功率1.91 MW、脉宽100 ns的脉冲HPM发生器，通过电磁仿真确定培养皿底部SAR分布（环形均匀化设计）。温度监测显示仅8.2 W/kg组存在<1°C的瞬时温升，排除热效应主导。
细胞模型：人角膜上皮细胞（HCE-T）于DMEM培养基中培养，暴露20分钟后检测多个时间点（6/24/48 h）的细胞活性（CCK-8）、ROS水平（DCFH-DA探针）、线粒体膜电位（JC-10染色）、凋亡率（Annexin V-PE/7-AAD流式术）及转录组（RNA-seq）与蛋白表达（Western blot）。
结果
细胞活性与氧化应激：3.28 W/kg组在48 h仍呈现显著增殖抑制（活性降至对照93.2%），而低/高剂量组后期恢复。ROS在3.28 W/kg组6 h时达峰值（1.22倍），且24 h维持高位，提示中等剂量诱发持续性氧化损伤。
线粒体与凋亡：3.28 W/kg组早期（6 h）即出现最严重的线粒体膜电位崩溃（红/绿荧光比最低），24 h凋亡率最高（11.47% vs 对照8.45%）。
分子机制：转录组分析显示3.28 W/kg组显著富集于mTOR信号抑制、TSC2上调和Polycomb介导的染色质重塑。qPCR与Western blot验证AMPK磷酸化激活、TSC2表达上调及mTOR-ULK1轴抑制，尤以3.28 W/kg组变化最显著（p-AMPK/β-actin比值最高，p-mTOR最低）。
讨论
中等剂量HPM（3.28 W/kg）通过谐振式能量耦合（如电压门控钙通道或线粒体复合物）放大细胞内钙超载与电子泄漏，导致ROS爆发和线粒体凋亡通路激活。AMPK-TSC2-mTOR轴的抑制可能触发自噬性保护反应，但持续应激最终导向细胞周期阻滞。低剂量（1.64 W/kg）以DNA修复为主，高剂量（8.2 W/kg）则以代谢紊乱为特征且具可逆性，凸显剂量特异性效应的非线性规律。
结论与展望
脉冲重复频率是决定HPM生物效应的关键参数，3.28 W/kg暴露对人角膜上皮细胞损伤最显著。未来需在蛋白动态修饰、原代细胞及体内模型中深化机制研究，为HPM眼部防护标准提供依据。
