基于磁場刺激的細胞生物效應機理研究.pdf

1、對生物在電磁場中的生理生化反應的檢測是涉及到生物學和電磁學的多學科交叉領域。生物本質(zhì)由多種元素構(gòu)成的，體內(nèi)普遍存在電荷移動，隨著電子產(chǎn)業(yè)的興起，電磁波的存在越來越廣泛，電磁輻射也越來越密集，因此處于各種電磁場中的生物體必然受到影響。本論文對磁場在多方面多層次的生物效應進行了概述，并分析了磁場激發(fā)生物效應的機制，通過實驗研究和檢測了電磁場對生物體多方面的影響。
　　根據(jù)實驗需要，本論文設計研制了適合本論文中不同實驗要求的磁場刺激器和

2、信號放大裝置。一款為能夠輸出單脈沖和連續(xù)脈沖的強磁場刺激器;另外一款為可調(diào)控的低強度工頻磁場刺激器。本論文還針對生物電信號較弱的特點，設計了動物心電信號放大和采集裝置，滿足了本論文中生物實驗需求。
　　本論文通過對實驗動物蟾蜍、家兔、小鼠的開胸在體心臟進行磁場刺激作用，探討磁場對心肌細胞機能的生物效應。實驗對磁場刺激下動物的心率(HR)，心室射血時間(ET)，心肌收縮幅度(△D)等機能進行檢測，結(jié)果表明，強脈沖磁場刺激能夠增強心肌

3、細胞收縮機能，對動物心率也有一定促進作用，但磁場刺激對心率的影響在不同種類的動物中表現(xiàn)不同，存在明顯的“窗口效應”。實驗結(jié)果為磁刺激代替電刺激對心臟復律和除顫提供了實驗證據(jù)。
　　本論文采用了MTT法、DNA電泳法和流式細胞法檢測磁刺激對細胞增殖與凋亡的影響。MTT比色法檢測細胞增殖活力，實驗結(jié)果表明工頻磁場刺激具有促進離體細胞增殖率的作用，但工頻磁場刺激對細胞增殖的作用是非線性，這一增殖效果與磁場強度及作用時間相關，存在明顯“窗

4、口效應”。細胞DNA的瓊脂凝膠電泳實驗結(jié)果中未出現(xiàn)細胞凋亡所特有的梯狀譜帶。實驗采用流式細胞術(shù)分析細胞周期分布，細胞凋亡狀況。實驗結(jié)果亦不支持工頻磁場對離體細胞凋亡存在明顯誘導作用。
　　本論文對輻射敏感蛋白HPRT的核酸序列和氨基酸序列進行了生物信息學研究，在分子水平上討論了不同物種間HPRT核酸和蛋白的進化同源性，構(gòu)建了分子進化樹。對離體培養(yǎng)細胞進行梯度強度的工頻磁場連續(xù)刺激，提取各實驗組細胞HPRT的cDNA，對該基因序列進

5、行測定分析。將檢測結(jié)果與Genbank中序列進行比對，比對結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)明顯的堿基點突變，說明在本論文所設定的梯度磁場強度與作用時間內(nèi)，工頻磁場刺激具有一定的生物安全性，不會在分子水平令細胞遺傳物質(zhì)產(chǎn)生基因突變。
　　本論文還采用了多種生物學檢測方法對人淋巴細胞中端粒酶活性進行檢測分析。結(jié)果表明:外周血淋巴細胞在被PHA和rhIL-2刺激活化后，端粒酶活性升高，升高的端粒酶活性能夠被JAK抑制劑所抑制，提示端粒酶活性的升高依賴JAK