低功率激光照射(Low-power laser irradiation，LPLI)已经被证明可以引发不同的生物学效应，例如:细胞增殖、分化、迁移以及细胞凋亡。但是到目前为止，关于低功率激光照射引起细胞凋亡与增殖信号转导通路激活的分子机制尚不十分明确。近来，信号转导通路的作用在LPLI生物调节效应机理的研究中越来越受到重视。蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)/糖原合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase3β，GSK3β)(Akt/GSK3β)信号是细胞内控制凋亡、增殖、代谢、细胞周期运转的关键信号通路，但是这条关键信号通路是否参与LPLI诱导细胞凋亡、增殖及基因转录的过程却未见报道。本文利用细胞内单分子荧光成像技术、荧光共振能量转移技术与传统生物学实验技术相结合，研究活细胞内Akt/GSK3β信号在LPLI诱导细胞凋亡、增殖和基因表达中的作用及其相关信号转导的机制。我们的研究结果分述如下:　　 1.我们先前的研究表明，高通量低功率激光照射(High fluence low-powerlaser irradiation，HF-LPLI)通过触发细胞内大量ROS的产生引发线粒体损伤并介导细胞凋亡。然而，是否HF-LPLI可以通过抑制Akt/GSK3β信号通路从而触发线粒体死亡途径尚没有阐明。我们的研究结果显示:细胞内过表达野生型GSK3β促进了HF-LPLI诱导的细胞凋亡以及caspase-3的活性。该结果暗示GSK3β参与HF-LPLI诱导的细胞凋亡。与此同时，GSK3β在该过程中发生了细胞核转位以及磷酸化水平的下降并伴随着其上游调节激酶Akt磷酸化水平的降低。另外，我们发现HF-LPLI以剂量依赖的方式抑制Akt/GSK3β信号通路。上述实验结果不仅在单个活细胞内得到了证明，而且利用蛋白质免疫印迹等传统生物学技术进行了进一步的验证。此外，细胞巾过表达持续活化的Akt或显性负效应Akt有效的抑制或促进了HF-LPLI引起的GSK3β的活化。接下来，我们进一步探究HF-LPLI如何抑制Akt/GSK3β信号通路以及抑制这条通路后对线粒体凋亡途径的影响。结果显示，HF-LPLI处理细胞后能产生大量ROS，而胞内大量ROS的产生显著抑制了Akt的活性并使GSK3β从Akt的绑定中被释放出来，即:被激活，因为ROS清除剂维生素c(Vc)或氮乙酰基半胱氨酸(NAC)可以明显的阻抑这个过程。此外，激活的GSK3β可以磷酸化抗凋亡蛋白Mcl-1，随后导致Mcl-1的降解并促进凋亡因子Bax由胞浆到线粒体的转位从而触发线粒体凋亡途径并引起细胞凋亡。　　 2.糖尿病是21世纪影响人类健康的最常见慢性代谢综合疾病之一。由于β细胞的死亡而引起胰岛素分泌不足是糖尿病的显著特征。最近的研究表明:胰岛移植过程中恢复β细胞的活性及数量能够治疗1型和2型糖尿病。然而，到目前为止对于Akt/GSK3亚型信号通路的研究，尤其是在胰岛β细胞增殖中的作用还不明确。因此，在本文巾我们利用两种已经建立的胰岛β细胞株（RIN-m与INS-1细胞）及原代胰岛研究Akt/GSK3亚型信号通路如何介导LPLI调控胰岛β细胞的增殖。我们的研究揭示了Aktl/GSK3β亚型信号是LPLI诱导β细胞增殖和存活的关键信号通路。这条通路的激活将活化下游促进β细胞增殖与细胞周期转运的相关因子，如激活β-catenin与抑制p21。我们的研究可能为LPLI通过促进体内胰岛β细胞增殖和存活从而治疗2型糖尿病提供一种治疗策略。　　 3.雌激素在调节细胞生长、分化、影响人体正常的生理功能、生殖及行为中具有至关重要的作用。它可以通过结合它的特异性受体——雌激素受体(estrogen receptors，ERs)调控多种细胞生理功能。目前的研究表明17β雌二醇(17β-estradiol)或表皮生长因予(epidermal growth factor，EGF)可以以配体依赖或非依赖的方式激活ERs并引起它们在细胞核内的重分布及转录活性的升高。然而，是否LPLI可以引起配体非依赖的ERs的激活还未见报道。在本文中，我们利用单分子荧光成像与western blot技术鉴定了ERs在细胞内的定位。实验结果表明ERα和ERβ不仅定位在细胞核而且也存在于线粒体巾。此外，我们的结果首次证明了LPLI以配体非依赖的方式诱导核转录因子ERs在核内的重分布及转录活性的升高，并且证明了这个过程与PI3-K/Akt的活性密切相关。我们的研究拓展了LPLI诱导核转录因了活化分子机制的知识。　　 总之，我们的研究首次证明了Akt/GSK3β信号通路介导了LPLI诱导细胞凋亡、增殖及基因表达的分子机制，为在医疗领域更好的使用LPLI治疗等实际应用方面提供了理论依据，有助于LPLI合理地应用到更多疾病的治疗中，为激光医学的发展起到了巨大的推动作用。