極低頻電磁場對細(xì)胞的影響教案資料

2013.09.02極低頻電磁場對細(xì)胞的影響目錄電磁輻射的生物學(xué)效應(yīng)極低頻電磁場熱效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理極低頻電磁場非熱效應(yīng)的機(jī)理對遺傳物質(zhì)的生物學(xué)效應(yīng)對蛋白質(zhì)分子的影響細(xì)胞水平的生物學(xué)效應(yīng)電磁輻射的生物學(xué)效應(yīng)隨著電力事業(yè)的發(fā)展和家用電器的日益普及,這些家用電器和工頻電磁場的電磁輻射已經(jīng)大大超過了自然電磁環(huán)境。電磁輻射作用于生物體組織、細(xì)胞,引起結(jié)構(gòu)、功能等的變化,我們稱之為電磁輻射的生物學(xué)效應(yīng)。電磁輻射生物效應(yīng)機(jī)制大體分為兩種:一種是熱效應(yīng);另一種是非熱效應(yīng)。熱效應(yīng)是指生物體內(nèi)各層次的生物物質(zhì)吸收電磁能,使溫度升高,從而引起的生理和病理變化的作用。非熱效應(yīng)即電磁場通過使生物體溫度升高的熱作用以外的方式改變生理生化過程的效應(yīng)，作用機(jī)理遠(yuǎn)遠(yuǎn)比熱效應(yīng)的作用機(jī)理要復(fù)雜得多。極低頻電磁場熱效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理在生物體系中,大量存在的水分子、氨基酸中的氨基和羧基以及核苷酸中的堿基和磷酸基團(tuán)使得蛋白質(zhì)(酶)或DNA分子產(chǎn)生電偶極矩,在交變電磁場的作用下,這些生物分子的電荷會由于感應(yīng)而重新分布,使本身的電偶極矩和極化狀態(tài)發(fā)生變化,造成生物分子結(jié)構(gòu)與功能的改變。一方面生物體系中的各種極性分子會發(fā)生迅速的周期性變化,在變化的過程中,這些極性分子與其周圍的分子發(fā)生劇烈的碰撞和摩擦,產(chǎn)生大量的熱能;另一方面,生物體系中的各種離子由于受到交變電磁場的作用在其平衡位置附近做周期性的運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)的過程中,這些離子與其他分子碰撞而產(chǎn)生熱能。極低頻電磁場非熱效應(yīng)的機(jī)理2.離子跨膜回旋共振理論由于細(xì)胞膜內(nèi)外有一定的電勢差(跨膜靜息電勢差約為60~100mV),膜兩側(cè)粒子濃度的平衡是粒子擴(kuò)散力和電場力相互對抗的結(jié)果。當(dāng)外來電磁場作用在細(xì)胞膜上時(shí)將會干擾膜兩側(cè)的電勢差,從而影響膜對粒子的通透性,誘發(fā)出生物效應(yīng)。對遺傳物質(zhì)的生物學(xué)效應(yīng)低頻電磁場對DNA鏈的生成和斷裂有影響,從而影響了遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)錄、表達(dá),甚至有可能引起基因突變。1.早在1983年,Goodman等學(xué)者首次報(bào)道了72Hz單脈沖和15Hz脈沖波對雙翅目動(dòng)物唾液腺細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)錄有影響。（GoodmanR,etal.Bioelectromagnetics.1992;13(2)）2.許多的研究發(fā)現(xiàn),極低頻電磁場可以引起基因表達(dá)的增加。如低頻電場可誘導(dǎo)腦內(nèi)c-fos蛋白表達(dá)的增加,這些蛋白被認(rèn)為是腦細(xì)胞活動(dòng)增加或腦細(xì)胞受損的標(biāo)志。(趙梅蘭,等.解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,2001,

19(3))對蛋白質(zhì)分子的影響1.對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的影響（1）李祥等用熒光光譜法研究了低頻電磁場對胰島素分子的作用,經(jīng)低頻電磁場作用后,胰島素溶液的熒光峰值強(qiáng)度發(fā)生了較為明顯的變化。由于胰島素的熒光主要是由胰島素分子中A鏈第19位上的酪氨酸所貢獻(xiàn)的,所以其熒光強(qiáng)度的變化表明在低頻電磁場的作用下胰島素分子的構(gòu)象發(fā)生了變化。(李祥,等.光譜學(xué)與光譜分析，2001,

21(3))對蛋白質(zhì)分子的影響2.對蛋白質(zhì)分子合成的影響低頻電磁場對多種蛋白質(zhì)分子的合成具有促進(jìn)或抑制兩方面的作用。（1）海馬組織中兩種興奮性氨基酸含量在電磁脈沖輻射后即刻達(dá)峰值,即發(fā)生迅速而明顯的升高并持續(xù)達(dá)6h,隨后逐漸回落,24h漸趨恢復(fù)，48h接近正常對照水平;與此同時(shí),電磁脈沖輻射也引起了3種抑制性氨基酸Gly、Tau、GABA含量的逐漸升高,峰值出現(xiàn)在照后24h這種變化反映了神經(jīng)元抑制活動(dòng)的相應(yīng)增強(qiáng)。（李玉紅,等.中華勞動(dòng)衛(wèi)生職業(yè)病雜志,2003,

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3.對酶活性的影響低頻電磁場對酶活性具有增加或降低兩方面的作用。(1)Byus首先研究了60Hz正弦電場(10mV/cm、暴露對3個(gè)細(xì)胞系(人的淋巴瘤CEM細(xì)胞、小鼠骨髓瘤細(xì)胞、ReuberH35肝細(xì)胞瘤細(xì)胞)鳥氨酸脫氫酶酶活性的影響,發(fā)現(xiàn)1h的暴露可以增加鳥氨酸脫氫酶酶活性。(ByusCV,etal.Bioelectromagnetics.1992;13(2))(2)錢永勝等的實(shí)驗(yàn)中,脈沖電磁場照射小鼠8h后,定位于皮膚毛細(xì)血管的上皮細(xì)胞中的ATPase與5’-N酶活性降低,說明脈沖電磁場損傷了毛細(xì)血管的上皮細(xì)胞膜;肝臟ATPase與5’-N酶活性也下降。(錢永勝,等.(四川大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版))2002;S1

)對蛋白質(zhì)分子的影響細(xì)胞水平的生物學(xué)效應(yīng)1.對細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期的影響低頻電磁場暴露依其強(qiáng)度、作用時(shí)間等參數(shù)和靶細(xì)胞的不同,細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期都表現(xiàn)出電磁場依賴性和非依賴性。(1)湯青等研究了低頻電磁場對成骨細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期的影響,研究結(jié)果顯示,低頻電磁場作用后的細(xì)胞與對照組細(xì)胞相比,細(xì)胞數(shù)目增多,S期細(xì)胞百分比增高,凋亡比例減少。(湯青，等.科學(xué)通報(bào);1999,20

)(2)王恩彤等研究了電場對血管內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)增殖和細(xì)胞周期的影響,

200mV/mm的電場暴露則可抑制細(xì)胞周期G1/S期的過渡,產(chǎn)生G1期停滯帶,從而明顯抑制VEC的增殖。(王恩彤,等.空軍總醫(yī)院學(xué)報(bào),2003,19(l))細(xì)胞水平的生物學(xué)效應(yīng)2.對細(xì)胞分化的影響(1)Elizabeth等研究了低頻電磁場暴露對PC12噬鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞的分化的影響,研究結(jié)果顯示,暴露于4.5-8.25uT低頻電磁場23h,培養(yǎng)在含15%血清培養(yǎng)基中的實(shí)驗(yàn)組中細(xì)胞的神經(jīng)突觸的生長受到明顯抑制,即向非神經(jīng)性細(xì)胞分化;培養(yǎng)在含4%血清培養(yǎng)基中的實(shí)驗(yàn)組中細(xì)胞的神經(jīng)突觸生長得到明顯的促進(jìn),即向神經(jīng)性細(xì)胞分化。而暴露于8.25-15.8uT低頻電磁場對PC12細(xì)胞的神經(jīng)突觸生長沒有明顯的促進(jìn)作用。(ElizabethH,etal.Bioelectrochemistry,2000,52)細(xì)胞水平的生物學(xué)效應(yīng)3.對細(xì)胞免疫功能的影響(1)馬雪蓮等在低強(qiáng)度瞬態(tài)電磁脈沖對淋巴細(xì)胞影響的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示:低頻電磁場照射后,淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率普遍下降,但并不呈現(xiàn)劑量-效應(yīng)正比關(guān)系。(馬雪蓮,等.四川師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002,23(2))(2)T細(xì)胞表面有紅細(xì)胞的受體,在體外能與綿羊紅細(xì)胞形成E-玫瑰花結(jié),形成玫瑰花結(jié)百分率越高則表明免疫能力越強(qiáng)。低頻電磁場對T細(xì)胞形成玫瑰花結(jié)的能力有顯著的影響;低頻電磁場對T細(xì)胞免疫能力的破壞程度與時(shí)間呈正比效應(yīng),暴露時(shí)間越長形成玫瑰花結(jié)越少。(WeawerJC,etal.RadioSeienee,1995,30(1))論文電磁頻率設(shè)備對象條件結(jié)果日期單位張曉軍等,極低頻脈沖電磁場對新生大鼠成骨細(xì)胞的影響，中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志頻率為15Hz、強(qiáng)度為5mT、占空比為15%自制：波形發(fā)生裝置、密繞的螺線管成骨細(xì)胞培養(yǎng)第24h和48h處理，刺激時(shí)間每次30min促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖和體外礦化，抑制堿性磷酸酶活性。2006.11第四軍醫(yī)大學(xué)丁荔萍，低頻脈沖電場對胰島素介導(dǎo)的細(xì)胞增殖影響及其作用機(jī)理研究，細(xì)胞生物學(xué)雜志電場頻率50Hz，脈寬20us，溶液中場強(qiáng)峰值1V/m自制正常人肝細(xì)胞L-02細(xì)胞株先加胰島素，經(jīng)電場處理5、10、20、40分鐘后繼續(xù)培養(yǎng)5d電場處理5、10、20分鐘對細(xì)胞增殖起抑制作用，10分鐘抑制最強(qiáng)2002.05華東師范大學(xué)馬彥卓等，低頻脈沖電磁場對大鼠骨髓源性內(nèi)皮祖細(xì)胞增殖活性和NO分泌的影響，第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)磁場強(qiáng)度0.6mT,頻率15Hz自制：脈沖電磁場發(fā)生儀大鼠骨髓源性內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)按每天0、0.5、2、4、8h處理，處理3天低頻脈沖電磁場可促進(jìn)EPCs的增殖及NO分泌2007.12第四軍醫(yī)大學(xué)李金芳，極低頻脈沖電磁場對小鼠免疫功能的影響，生命科學(xué)儀器磁場強(qiáng)度為4Gs，頻率為5Hz低頻脈沖磁場發(fā)生儀小鼠免疫功能小鼠每天接受連續(xù)8h的脈沖電磁場輻照，輻照60d血清中抗體IgG、IgM含量升高，巨噬細(xì)胞的吞噬能力增強(qiáng)2008.09西北農(nóng)林科技大學(xué)邱家琦，低頻電磁場對BDNF基因修飾的BMSCs增殖影響的實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)研究頻率為50Hz、磁場強(qiáng)度5mT低頻脈沖電磁場儀：深圳圣祥醫(yī)療儀器有限公司骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞每天作用時(shí)間為30min，連續(xù)作用3d磁場可促進(jìn)BDNF基因修飾后BMSCs增殖。2011.08暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院第四附屬醫(yī)院黃小軍，135Hz極低頻電磁場對HepG22細(xì)胞生長及凋亡的影響，第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)頻率135Hz，電場強(qiáng)度為80V/mXFD-S超低頻信號發(fā)生器HepG2細(xì)胞分別照