5G 射频电磁场和 PARP1 是否干扰人类 iPS 细胞来源的多巴胺能神经元的发育？

《NeuroToxicology》：Are 5?G radiofrequency electromagnetic fields and PARP1 interfering with the development of human iPSC-derived dopaminergic neurons?

　　

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  PARP1 调节多巴胺能神经元的分化和成熟。
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  PARP1 缺失可能会改善突触功能。
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  电活动随成熟时间增加，尤其在 PARP1-KO 细胞中。
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  无论基因型如何，RF-EMF 均未改变神经发育标志物。

引言

移动通信技术的进步导致射频电磁场 (RF-EMF) 在日常环境中广泛存在，这主要由无线连接和数据流量的快速增长所驱动 (Schuz et al., 2022)。工作频率范围和网络部署策略的持续变化正在以复杂的方式重塑暴露模式，使得潜在健康风险的识别和评估变得复杂 (Bortkiewicz, 2019)。

尽管进行了大量研究，但健康顾虑依然存在，因为 RF-EMF 尚未被确凿地证明与不良人类健康结果有关，特别是关于神经系统、神经元发育和神经退行性过程 (FOEN, 2025, SSM, 2024)。有假设认为 RF-EMF 可能会影响年轻人的神经元发育 (Kim et al., 2021a, Setia et al., 2025)。然而，现有的证据体不允许得出确定的结论 (Bodewein et al., 2022)。

调查 RF-EMF 对神经元发育和功能影响的研究产生了混合的结果，一些研究显示神经发生、突触成熟、空间学习和记忆受损 (Kim et al., 2024, Singh et al., 2023, Wang et al., 2017)，而在其他研究在可比暴露条件下未发现可测量的缺陷 (Klose et al., 2014, Pophof et al., 2024, Shirai et al., 2017)。来自动物、细胞和人类研究的数据表明，RF-EMF 会影响脑结构 (例如海马体) 的形态 (Hao et al., 2023, Wang et al., 2023a, Wang et al., 2023b)，以及血脑屏障、线粒体能量代谢和神经传递 (Bektas and DASDAG, 2025, Haidar et al., 2025, von Niederhausern et al., 2019, Wang et al., 2017)。

进一步研究 RF 暴露如何改变神经干细胞的分化途径，特别是通过凋亡和细胞周期调节已被提出 (Eghlidospour et al., 2017)。多项实验研究报告，在 RF-EMF 暴露后，DNA 或细胞损伤标志物增加 (例如彗星试验参数和微核频率)，氧化应激指标升高 (例如活性氧水平更高和脂质过氧化)，抗氧化能力降低 (Cakir et al., 2025)。在啮齿动物和体外研究中，反复证明在频率跨度为 900 MHz 至 5 G 和特定吸收率 (SARs) 高达 4 W/kg 的神经元中，RF-EMF 暴露后会产生 ROS (Schuermann and Mevissen, 2021)。

在提出的机制中，由于神经元的高代谢率、长寿命、有限的再生能力和持续的功能负荷，氧化应激和线粒体功能障碍尤为相关 (Cenini et al., 2019)。这些脆弱性在多巴胺能 (DAergic) 神经元中尤为突出，其复杂的轴突架构、高氧化负荷和连续的多巴胺合成使其极易受到调节细胞代谢和应激反应途径紊乱的影响 (Pacelli et al., 2015)。这可能会将环境压力源，如 RF-EMF，与神经退行性和帕金森病 (PD) 涉及的机制联系起来 (Consales et al., 2012)。

在此背景下，聚 (ADP-核糖) 聚合酶 1 (PARP1) 已成为 DNA 损伤检测 (Park et al., 2020)、代谢调节和程序性细胞死亡的交叉点上的关键调节因子，包括与错误折叠蛋白积累和蛋白质稳态受损相关的途径。RF-EMF 暴露引起的氧化应激已被证明可激活 PARP1，其过度激活可通过聚 (ADP-核糖) 化 (PARylation) 导致代谢耗竭 (Szanto et al., 2024, Yu et al., 2016)，这导致线粒体功能障碍和神经元脆弱性。因此，PARP1 涉及神经元发育和神经退行性疾病的发生发展 (Mao and Zhang, 2022, Park et al., 2020)。PARP1 被证明可促进 α-突触核蛋白聚集并触发 PARthanatos，抑制自噬，并导致细胞能量崩溃 (Kam et al., 2018, Yang et al., 2024)。这些收敛的作用将 PARP1 定位为环境诱导的神经元应激的潜在介质，并强调了在支配多巴胺能神经元发育、维护和脆弱性的更广泛细胞内信号网络中考虑其重要性 (Di Paola et al., 2025, Kim et al., 2020, Konrath and Willenbrock, 2023, Yang et al., 2023)。

本研究的依据基于 PARP1 在神经元发育期间调节 RF-EMF 反应中的潜在作用，我们假设经历神经元分化的细胞可能是脆弱的。在本研究中，我们评估了暴露于分化期间 RF-EMF 的野生型 (WT) 和 PARP1 敲除 (KO) 人诱导多能干细胞 (hiPSCs) 衍生的中脑多巴胺能神经元培养物，评估它们发育为成熟多巴胺能神经元的情况。特别研究了神经元身份和成熟的生物标志物，与神经元发育和/或神经退行性变相关的途径，以及功能效应，即电活动。研究设计旨在确定 PARP1 状态是否修改多巴胺能神经元发育期间的 RF-EMF 反应，并评估 RF-EMF 暴露是否与 PARP1 相关途径交叉以影响神经元发育和功能。

章节摘要

人诱导多能干细胞

人诱导多能干细胞 (hiPSCs)，细胞系 (IMR90)-4 (WiCell, USA)，使用 CRISPR/Cas9 编辑以生成单克隆 PARP1 敲除 (PARP1-KO) 细胞系。除非另有说明，所有用于细胞培养的重剂和产物均购自 STEMCELL Technologies (瑞士)，并根据制造商的说明维持细胞。培养基中补充了 Primocin (InvivoGen, USA)。

HiPSCs 接种在预涂层的 T25 烧瓶中 (Corning, USA)

PARP1 敲除验证及 RF-EMF 暴露的影响

对 gRNA 靶点区域两侧的区段 (gRNA1, gRNA2 和 gRNA3) 进行桑格测序发现，相对于人类 PARP1 参考序列，gRNA2 靶向的序列中位置 382 处存在一个单核苷酸插入。该插入导致移码，预计产生一种 154 个氨基酸的截短蛋白，而不是全长 1014 个氨基酸的蛋白 (补充图 2)。相比之下，gRNA1 或 gRNA3 的转染未导致检测到的突变

讨论

在本研究中，我们使用了源自 hiPSCs 的具有生理相关性的人类神经元模型。这种方法与以前主要依赖癌细胞系（如 SH-SY5Y）的 RF-EMF 研究不同，即使在优化方案下，这些细胞系的神经元分化仍然有限 (Thüler, 2021, von Niederhausern et al., 2019)。PARP1-KO 成功生成，且 RF-EMF 暴露，即 5 G NR FR1，未改变 WT 细胞内的 PARP1 转录本水平。PARP1

结论

在本研究中，使用了基于 hiPSC 衍生的多巴胺能神经元的高质量 2D 人类神经元模型，以研究 PARP1 和 RF-EMF 暴露期间的潜在作用。PARP1 缺失与 SIRT1 和 LMX1 表达增加以及增强的多巴胺能表型相关，提示 PARP1 在调节线粒体完整性、神经元分化和成熟以及突触可塑性中的作用。电活动随成熟而增加

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会影响本报告中所述的工作。

致谢

作者感谢 Sara Alonso Jimenez 提供 R 分析和电活动数据的图形绘制。

本研究由瑞士联邦环境局 (FOEN)资助 (21.0121.PJ /52E473D98)。

A.D. Ducray|R. Ben Chaabene|A. Jamaati|M. Capstick|M. Mevissen