出生缺陷问题已成为影响人口质量的重要原因之一。引起出生缺陷的因素众多,其中医源性因素不容忽视。x射线、CT的等临床诊断手段以及某些药物(如抗肿瘤药)已被证实有致畸、流产等影响,而像磁共振成像技术(Magnetic Resonance Imaging, MRI)目前还不确定对胚胎发育是否有影响。MRI是一种基于磁场,收集磁共振产生的信号并重建图像的成像技术,是继CT后医学影像学的又一重大进步。 CT产生的电离辐射可引起原子构象不可逆转的改变,造成生物分子离子化或共价键的断裂；MRI产生的电磁辐射只是改变了原子的位置,不会改变生物分子的结构、组成、特性,因而被认为是一种相对安全的成像技术。此外,MRI因其成像灵活性,病人易接受性,可同时评估病理性和生理性参数,无创等特点已成为医学成像的重要方法之一,被广泛应用于临床诊断、科学研究等方面,极大地推动了影像医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。但在早期,因MRI成像速度慢,对动态物体易产生伪影,设备价格高昂等原因限制了该技术在妇产科领域,特别是产科的应用,故未引起研究者对MRI技术对胎儿生长发育影响的足够关注。如今,由于MRI技术本身的进步、发展和普及,在妇产科领域应用越来越广泛,并作为重要手段应用于妊娠中、晚期产前诊断,为出生缺陷控制发挥了重要的作用。但也因其广泛的使用,有越来越多的孕早期胚胎被不可避免地暴露于MRI环境下,包括亚临床妊娠的妇女。因此,MRI对胚胎和早中孕期胎儿的安全性问题越来越受人关注。MRI的胚胎安全风险来源于三个方面：强大的静磁场(Static Magnetic Fields,SMF)、随时间变化的梯度磁场(Gradient Magnetic Field, GMF)及脉冲射频磁场(Radio-Frequency Pulse, RFP)。其中,SMF的危害主要有生物学效应、投射效应,GMF的可能危害主要有：噪声、电生物效应、外周神经刺激等,而RFP主要危害是热效应。迄今,对MRI胚胎安全性的研究多为低、中强度SMF的单因素影响研究。GMF和RFP对胚胎影响的研究很少,三种不同磁场的叠加对胚胎影响的研究更少,且研究结果不尽一致,缺乏对三种磁场联合效应的综合了解。而且随着MRI技术不断完善,为追求更高的空间分辨率、更短的扫描时间,更高强度的磁场必将会被应用,故有关强磁场的安全性的研究刻不容缓。本研究以小鼠10.5dpc (days post coitus)为模型,短时间暴露于工作状态下1.5T MRI,并通过胚胎宫内发育指标评估以及基于TMT标记法和LC-MS/MS的蛋白组学法高通量筛选出受MRI暴露影响的差异表达蛋白,研究1.5TMRI对孕早期胚胎发育的影响；在此基础上,通过分析重要分子的表达水平变化,进一步从分子水平角度分析MRI暴露对胚胎发育过程中哪些重要生物分子的丰度有影响；在体外,我们通过分析细胞增殖、周期、迁移和亚细胞结构进一步研究工作状态下的1.5TMRI暴露对细胞生理特性的影响。本研究旨在多角度探寻MRI对胚胎发育和细胞的影响以及分子机理,为临床安全合理使用MRI技术提供更充分的科学依据。第一部分1.5T MRI暴露下胚胎宫内发育及蛋白组学分析目的：以10.5dpc孕鼠为模型,短时间暴露工作状态下1.5T MRI后通过测量胚胎宫内发育指标以及蛋白组学分析研究MRI暴露对胚胎发育的影响。方法：构建10.5dpc孕鼠,暴露于工作状态下1.5T MRI 15min、30min、60min,于18.5dpc剖官测量鼠胚宫内发育指标；于暴露后4小时和24小时解剖孕鼠,提取胚胎总蛋白,进行基于TMT标记法和LC-MS/MS的蛋白组学分析。结果：1.10.5dpc孕鼠暴露于工作状态下1.5T MRI 15min、30min、60min后,至18.5dpc剖官观察鼠胚宫内发育情况,发现均不影响着床总数、胎窝总重、胎盘总重,胚胎存活率、死亡率和吸收率,活胎胎重、身长和尾长等指标。2.与对照组相比,1.5T MRI暴露15min、30min、60min后4小时收集的实验组蛋白水平上调2倍以上的分别有12个、15个、52个,上调1.5倍以上的分别有104个、82个、162个,下调1/2以上的分别有3个、1个、8个,下调1/3以上的分别有43个、5个、124个；1.5T MRI暴露15min、30min、60min后24小时收集的实验组蛋白水平上调2倍以上的分别有36个、30个、26个,上调1.5倍以上的分别有105个、128个、122个,下调1/2以上的分别有17个、36个、44个,下调1/3以上的分别有82个、193个、309个。3.取MRI暴露60min后24小时的鼠胚蛋白,蛋白组学筛选到122个上调1.5倍以上的差异表达蛋白,GO分析主要涉及的生物学过程有RNA剪切,mRNA代谢过程,心脏收缩,血液循环等,主要参与的信号通路有RNA剪接,心肌收缩,肥厚型心肌病(HCM),扩张型心肌病；蛋白组学筛选到309个下调1/3以上的差异表达蛋白,GO分析主要涉及的生物学过程有转运、细胞分裂、蛋白代谢、RNA代谢等,主要参与的信号通路泛素化介导的蛋白降解、亨廷顿、细胞周期等。结论：1.10.5dpc小鼠胚胎暴露于1.5TMRI 15min,30min,60min后均未发现着床总数、胎窝总重、胎盘总重,胚胎存活率、死亡率和吸收率,活胎胎重、身长和尾长等指标的改变。2.蛋白组学分析,发现MRI暴露导致众多的差异表达蛋白,这些差异表达蛋白参与的信号通路主要有RNA剪接、泛素化介导的蛋白降解途径等,这些信号通路在胚胎发育、机体功能建立和维持方面均有重要作用。第二部分1.5T MRI暴露对小鼠胚胎钙调蛋白和剪接因子影响的分析目的：利用传统分子生物学方法进一步验证蛋白组学鉴定到的胚胎短期暴露在工作状态下的1.5TMRI后差异表达的重要分子钙调蛋白和部分剪接因子的差异表达情况。方法：构建10.5dpc孕鼠,暴露于工作状态下1.5T MRI 15min、30min、60min,于暴露后4小时和24小时解剖孕鼠,通过荧光定量PCR和Western blot等方法验证钙调蛋白和剪接因子的差异表达情况。结果：1.荧光定量PCR结果显示,10.5dpc孕鼠暴露于工作状态下1.5T MRI 15min、 30min、60min,于暴露后24小时解剖孕鼠,发现同时表达钙调蛋白的三个基因转录水平均有显著上调。2.10.5dpc孕鼠暴露于工作状态下1.5T MRI 15min,30min,60min,于暴露后4小时和24小时解剖孕鼠,经蛋白组学鉴定到59个具有重要分子功能的剪接因子或与剪接相关的蛋白分子,热图分析发现MRI暴露后4小时获取的胚胎组织相比,24小时获取的胚胎组织的剪接因子蛋白质相对变化水平更显著,其中24小时获取的胚胎组织组中有25个剪接因子差异表达增加在1.2倍以上。3.选取其中8个基因(SCAF11, SR3B6, SRSF1, SRSF3, SRSF4, SRSF5, SRSF6, SRSF7)作荧光定量PCR鉴定,结果显示10.5dpc孕鼠暴露于工作状态下1.5TMRI 15min、30min、60min,于暴露后24小时解剖孕鼠,这8个基因均有一定程度转录水平上升,其中Sf3b6和Srsf7的30min和60mmin组与对照组相比基因转录水平有显著差异,Srsf5和Srsf7的15min组与对照组相比基因转录水平有显著差异。4.选取SRSF1,SRSF3, SRSF4和SRSF64个蛋白作Western blot鉴定,结果显示10.5dpc孕鼠暴露于工作状态下1.5T MRI 15min,30min,60min,于暴露后24小时解剖孕鼠,这四个蛋白均有显著降低。5. 收取不同时期(9.5/10.5/11.5/12.5/13.5/14.5/15.5/16.5/17.5dpc)小鼠胚胎组织,Western blot检测发现9.5dpc时,SRSF1, SRSF3和SRSF6的蛋白表达均较弱,而SRSF4相对处于较高的丰度。在10.5dpc至14.5dpc期间,SRSF1, SRSF3, SRSF4和SRSF6均保持在相对稳定且表达水平较高的阶段,之后蛋白的表达水平均有不同程度下调。6.将10.5dpc孕鼠暴露于MRI下60min,并在MRI暴露后12h/24h/48h/72h时期收集小鼠胚胎组织,Western blot检测发现SRSF1, SRSF3, SRSF4和SRSF6的蛋白水平MRI暴露后一定时间内均能有所恢复,其中SRSF1和SRSF3在MRI暴露后24小时蛋白下降显著,并在48小时显著恢复；SRSF4在MRI暴露后12小时即开始下降,24小时有一定程度恢复,而在48小时显著恢复；SRSF6在MRI暴露后48小时呈显著下调,在72小时有一定程度恢复。结论：1.10.5dpc小鼠胚胎暴露于工作状态下1.5TMRI 60min,可引起钙调蛋白基因的转录水平上调,提示MRI暴露可能干扰了胚胎组织钙调蛋白介导的信号转导通路。2.选取其中八个剪接因子的基因做荧光定量PCR验证,提示小鼠胚胎组织经过MRI暴露后部分剪接因子的表达发生变化,这有可能影响胚胎组织可变剪接的调控过程,甚至影响胚胎发育。3. Western blot检测发现SRSF1, SRSF3, SRSF4和SRSF6的蛋白水平在MRI暴露后24小时均有下降并在暴露后一定时间内有所恢复,提示在分子水平MRI短期暴露对胚胎确有一定影响,且这种影响是可逆的。4. SRSF1, SRSF3, SRSF4和SRSF6蛋白水平在胚胎发育不同时期高度动态,提示其蛋白水平根据胚胎发育状况和阶段严格受到机体严密调控,在胚胎发育某阶段蛋白水平上调或下调均有可能影响胚胎的正常发育。第三部分1.5T MRI暴露对细胞生理特性的影响目的：为进一步研究工作状态下1.5TMRI的生物学效应,我们在细胞水平通过检测细胞增殖、周期、迁移、亚细胞结构等生理特性的改变为深入研究探讨MRI安全性提供理论依据。方法：利用自制恒温箱实现细胞短期暴露于工作状态下1.5T MRI,通过流式细胞术、WST-1法、细胞划痕实验和透射电子显微镜检测细胞在MRI暴露后周期、增殖、迁移以及亚细胞结构等的变化情况。结果：1.WST-1法检测细胞增殖结果显示,经MRI暴露60min后的Swan71细胞生长较对照组细胞生长明显减慢,差异在暴露后24h开始体现,第48h两组生长速度差异显著(P=0.005634),第96h两组细胞密度相差一倍,P=0.00007。2.流式细胞术结果显示,MRI暴露60min后Swan71细胞周期分布与正常对照组相比无统计学差异(P>0.5)。3.细胞划痕实验结果显示,SiHa细胞在MRI暴露60mmin后细胞迁移速度相比于对照组有明显减慢。随机统计对照组20个位置细胞的迁移情况,发现24小时后平均迁移65.271μm,而随机统计实验组22个位置的细胞迁移情况,发现24小时候平均迁移45.94μm,两组比较有显著统计学差异(P<0.001)4.透射电子显微镜结果显示,经MRI暴露60min后的Swan71细胞核轻度固缩,核周隙存在,核仁轻度团聚；线粒体肿胀明显,变大变圆,质膜完整,基质变浅、嵴变短变少;粗面内质网未扩张成囊状或者小泡。结论：1.1.5T MRI暴露60mmin后降低人滋养细胞Swan71的细胞增殖速度,但并不影响细胞周期分布。2.1.5T MRI暴露60mmin后降低SiHa细胞的迁移能力。3.1.5T MRI暴露60min后影响人滋养细胞Swan71的亚细胞结构,引起细胞线粒体肿胀。