通信學(xué)論文-極低頻電磁場(chǎng)照射后細(xì)胞間的通訊.doc

通信學(xué)論文-極低頻電磁場(chǎng)照射后細(xì)胞間的通訊摘要：低頻脈沖電磁場(chǎng)能夠影響成骨細(xì)胞的增殖,但其機(jī)理還有待研究.使用15Hz,4mT矩形電磁場(chǎng)照射新生鼠顱骨細(xì)胞,MTT方法測(cè)量細(xì)胞的增殖率,通過(guò)電磁屏蔽與光隔離方法研究細(xì)胞間的通訊.結(jié)果表明,電磁場(chǎng)照射后的細(xì)胞能夠輻射一種光信號(hào),受電磁場(chǎng)照射的成骨細(xì)胞可以通過(guò)這種光輻射的通訊方式促進(jìn)未受電磁場(chǎng)照射的正常成骨細(xì)胞的增殖(P0.05).關(guān)鍵詞：電磁場(chǎng)、成骨細(xì)胞、增殖、通訊低頻脈沖電磁場(chǎng)(PEMF)對(duì)骨不連病人的治療及骨愈合等疾病有顯著的促進(jìn)作用1,2,特別是由于近年來(lái)環(huán)境中低頻電磁場(chǎng)污染的增加,低頻電磁場(chǎng)生物效應(yīng)已經(jīng)成為了社會(huì)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題,并引發(fā)了電磁場(chǎng)生物效應(yīng)機(jī)理研究的熱潮35.從電磁場(chǎng)作用后細(xì)胞的響應(yīng)來(lái)看,電磁場(chǎng)可以通過(guò)細(xì)胞外或細(xì)胞內(nèi)鈣離子途徑直接影響成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)與分化68,電磁場(chǎng)也可能通過(guò)對(duì)DNA的直接作用影響細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄功能9.從電磁場(chǎng)特征來(lái)看,目前能夠肯定的是電磁場(chǎng)的生物效應(yīng)存在強(qiáng)度與頻率窗口10.電磁場(chǎng)生物效應(yīng)機(jī)理的研究已經(jīng)有很多年的歷史,但仍然沒(méi)有取得突破性的進(jìn)展,還存在很多問(wèn)題,表明電磁場(chǎng)生物效應(yīng)的復(fù)雜性,也提示我們應(yīng)當(dāng)更深入地研究其機(jī)理效應(yīng).本文研究了電磁場(chǎng)刺激后細(xì)胞間的通訊問(wèn)題.1材料與方法()試劑.本研究使用試劑包括DMEM培養(yǎng)液(GIBCO公司),新生牛血清(杭州四季青生物制品公司),MTT(Sigma公司).()電磁場(chǎng)的產(chǎn)生.電磁場(chǎng)發(fā)生儀自行研制,能夠在多層線圈繞制的螺線管內(nèi)產(chǎn)生頻率、強(qiáng)度可調(diào)的矩形、正弦、三角等多種波形的低頻電磁波.為了保證螺線管中電磁場(chǎng)比較均勻,螺線管的直徑與長(zhǎng)度分別設(shè)計(jì)為5和25cm,螺線管中磁感應(yīng)強(qiáng)度按理論公式計(jì)算:B=0nI(0為真空磁導(dǎo)率,其值為4107H/m,n為線圈單位長(zhǎng)度的匝數(shù),I為通過(guò)線圈的電流強(qiáng)度),電流使用示波器及A622探頭測(cè)量獲得(Tektronix,USA).本研究所用矩形波電磁場(chǎng)參數(shù)為:頻率15Hz,峰值強(qiáng)度4mT,占空比15%.()細(xì)胞培養(yǎng).無(wú)菌條件下,取出生24h內(nèi)的SD大鼠顱蓋骨(購(gòu)于第四軍醫(yī)大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心),胰蛋白酶(1.25g/L)消化20min；用10%血清的DMEM培養(yǎng)基沖洗兩遍,接種于培養(yǎng)瓶中,待細(xì)胞長(zhǎng)滿培養(yǎng)瓶壁時(shí)傳代培養(yǎng).第3代細(xì)胞用含10%血清的DMEM培養(yǎng)基稀釋成5104/mL細(xì)胞的懸液,以每孔200L接種于由96孔培養(yǎng)板加工而成的小孔中繼續(xù)培養(yǎng)24h,而后進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)分對(duì)照組與電磁照射組,實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)照組與電磁照射組分別置于兩個(gè)完全一樣的螺線管中,對(duì)照組不加電磁場(chǎng)放置30min,電磁照射組加磁場(chǎng)照射30min,磁場(chǎng)方向與培養(yǎng)皿底部垂直,而后繼續(xù)培養(yǎng)24h,照射兩次后用MTT法檢測(cè)成骨細(xì)胞的增殖率.為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,每個(gè)實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)2次.()成骨細(xì)胞增殖檢測(cè).96孔培養(yǎng)板的每孔內(nèi)加入5mg/mL的MTT溶液20L,37孵育4h,吸盡培養(yǎng)基并于每孔加入二甲基亞砜150L,振蕩10min,用酶標(biāo)儀(TECAN,澳大利亞)測(cè)量570nm波長(zhǎng)時(shí)的光密度(A)值.()數(shù)據(jù)處理.統(tǒng)計(jì)分析使用了SigmaPlot軟件中的t檢驗(yàn),數(shù)據(jù)表示為XSD.2結(jié)果電磁屏蔽實(shí)驗(yàn)分為5組.其中有3個(gè)對(duì)照組,代分別稱為對(duì)照組、電磁場(chǎng)屏蔽對(duì)照組(ESC)、無(wú)電磁場(chǎng)屏蔽對(duì)照組(ENSC).另2個(gè)為電磁場(chǎng)照射組,分別為電磁屏蔽的電磁場(chǎng)照射組(ESS)和無(wú)電磁屏蔽的電磁場(chǎng)照射組(ESNS).對(duì)照組與電磁照射組的實(shí)驗(yàn)方法同上,但電磁照射結(jié)束后,ESC組與ESS組分別用200目銅網(wǎng)制成的長(zhǎng)方體箱包裹,貼在一起共同放入培養(yǎng)箱培養(yǎng),ESNS組與ENSC組直接貼在一起放入200目銅網(wǎng)制作的長(zhǎng)方體箱中共同培養(yǎng),對(duì)照組置于銅網(wǎng)中單獨(dú)培養(yǎng),結(jié)果見(jiàn)圖1.可以看出,其他4組與對(duì)照組差異顯著(P0.05,n=8).光隔離實(shí)驗(yàn)也分為5組.其中3個(gè)對(duì)照組分別為對(duì)照組、光未隔離對(duì)照組(LNIC)、光隔離對(duì)照組(LIC),2個(gè)電磁照射組分別為光隔離的電磁場(chǎng)照射組(ELI)與光未隔離的電磁場(chǎng)照射組(ELNI).電磁照射的實(shí)驗(yàn)方法同上,但電磁照射結(jié)束后,LIC與ELI組用黑色玻璃片隔離后貼在一起共同放入培養(yǎng)箱培養(yǎng),LNIC組與ELNI組用透明玻璃片隔離后貼在一起放入細(xì)胞培養(yǎng)箱培養(yǎng),對(duì)照組單獨(dú)培養(yǎng),結(jié)果見(jiàn)圖2.可以看出,ELI,ELNI,LNIC組與對(duì)照組差異顯著(P0.05,n=8),但與ELI組顯著差異(P0.05,n=8).3討論電磁場(chǎng)生物效應(yīng)是近年來(lái)的研究熱點(diǎn),螺線管中交變磁場(chǎng)可以引起成骨細(xì)胞增殖11,4mT,15Hz低頻矩形電磁場(chǎng)能夠使細(xì)胞增殖率顯著增加12,本研究結(jié)果表明,不但磁場(chǎng)照射后的成骨細(xì)胞增殖率可以顯著增加,而且與電磁場(chǎng)照射后的細(xì)胞相互接近共同培養(yǎng)的對(duì)照組細(xì)胞的增殖率也顯著增高(圖1和2),提示受磁場(chǎng)照射與未受磁場(chǎng)照射的細(xì)胞間存在影響細(xì)胞增殖的信號(hào)通訊.細(xì)胞分裂過(guò)程中能夠產(chǎn)生一種特殊的物理信號(hào),通過(guò)這種物理信號(hào)能夠影響其他細(xì)胞的分裂13.從物理學(xué)的角度分析,細(xì)胞間的影響可能表現(xiàn)為電磁波通訊,為此我們使用電磁屏蔽與光隔離的方法進(jìn)行了研究.圖1表明,電磁屏蔽沒(méi)有影響細(xì)胞間的這種通訊,因?yàn)闊o(wú)論是加了電磁屏蔽的細(xì)胞,還是沒(méi)有被屏蔽的細(xì)胞,只要將他們相互貼近一起培養(yǎng),電磁照射組與對(duì)照組細(xì)胞的增殖率就沒(méi)有差異,但卻都顯著高于對(duì)照組(P0.05),該結(jié)果提示,細(xì)胞被磁照射后能夠產(chǎn)生使正常細(xì)胞增殖的信號(hào),而且這種信號(hào)不能被銅網(wǎng)產(chǎn)生的電磁屏蔽阻斷.圖2說(shuō)明,這種影響細(xì)胞增殖的通訊信號(hào)可能是一種光信號(hào),因?yàn)檎＜?xì)胞與受電磁刺激的細(xì)胞間的通訊作用可以被黑色玻璃片阻斷(P0.05),但不受透明玻璃片影響(P0.05).總之,