非热射频辐射通过调节钙离子（Ca2+）的外流来促进造血干细胞和前体细胞的活性

《Stem Cell Research & Therapy》：Nonthermal radiofrequency radiation promotes hematopoietic stem and progenitor cells function by regulating Ca2+ efflux

非热性2856 MHz射频电磁场（RFR）通过增强质膜流动性激活钙离子 ATP 酶（PMCA），促使细胞外 Ca2? 外流，维持造血干细胞低代谢状态，从而提升其集落形成活性和辐射后再生能力，PMCA 抑制剂可逆转此效应。

　　

摘要

背景

造血干细胞和祖细胞（HSPCs）对血液的生成和再生至关重要。尽管已知它们的功能受到多种物理信号的调控，但广泛存在的射频电磁场（RF-EMF），尤其是通过非热射频辐射（RFR）机制的影响，仍知之甚少。

方法

我们进行了体外集落形成单位（CFU）测定和体内竞争性移植实验，以评估RFR是否会影响造血功能的恢复能力。随后，通过持续监测小鼠的外周血液、HSPCs数量和集落形成单位，评估了RFR预处理对电离辐射引起的造血损伤的影响。利用多种梯度和非竞争性小鼠移植模型，研究了RFR对放射防护单位频率的影响。Seahorse XF测定用于表征细胞的能量代谢状态，而特定的荧光探针通过流式细胞术检测不同细胞区室中的钙离子（Ca²⁺）水平。转录组分析用于揭示潜在的机制。在RFR暴露之前，先用质膜Ca²⁺-ATP酶（PMCA）抑制剂预处理HSPCs，然后进行Seahorse测定、CFU测定和竞争性移植实验，以比较PMCA抑制剂是否能够消除RFR引起的HSPCs功能变化。为了研究RFR通过增强PMCA活性来诱导Ca²⁺外流的机制，我们进行了荧光恢复后光漂白（FRAP）实验来检测膜流动性。

结果

非热2856 MHz RFR增强了HSPCs的集落形成活性和恢复能力，同时没有影响其多谱系分化的平衡。RFR预处理加速了电离辐射后的造血恢复，并提高了放射防护单位频率。从机制上看，RFR增加了质膜流动性，从而增强了PMCA的活性，导致Ca²⁺外流增加和细胞内Ca²⁺水平降低。这些细胞变化最终有助于维持HSPCs处于低代谢状态，从而提高了它们的功能能力。通过药理学抑制PMCA，可以消除这种功能增强和代谢抑制的效果。

结论

我们的结果首次证明了非热RFR能够改善HSPCs的功能。其中心机制是RFR引起的质膜流动性，激活了PMCA，从而加速了Ca²⁺的外流，并使HSPCs保持在一个代谢静止的状态。这项工作为电磁场生物学以及辐射引起的造血损伤的潜在移植策略提供了重要的见解。