極低頻電磁場對細胞的影響

極低頻電磁場對細胞的影響極低頻電磁場對細胞的影響第1頁目錄電磁輻射生物學效應極低頻電磁場熱效應產(chǎn)生機理極低頻電磁場非熱效應機理對遺傳物質生物學效應對蛋白質分子影響細胞水平生物學效應極低頻電磁場對細胞的影響第2頁電磁輻射生物學效應伴隨電力事業(yè)發(fā)展和家用電器日益普及,這些家用電器和工頻電磁場電磁輻射已經(jīng)大大超出了自然電磁環(huán)境。電磁輻射作用于生物體組織、細胞,引發(fā)結構、功效等改變,咱們稱之為電磁輻射生物學效應。電磁輻射生物效應機制大致分為兩種:一個是熱效應;另一個是非熱效應。熱效應是指生物體內各層次生物物質吸收電磁能,使溫度升高,從而引發(fā)生理和病理改變作用。非熱效應即電磁場經(jīng)過使生物體溫度升高熱作用以外方式改變生理生化過程效應，作用機理遠遠比熱效應作用機理要復雜得多。極低頻電磁場對細胞的影響第3頁極低頻電磁場熱效應產(chǎn)生機理在生物體系中,大量存在水分子、氨基酸中氨基和羧基以及核苷酸中堿基和磷酸基團使得蛋白質(酶)或DNA分子產(chǎn)生電偶極矩,在交變電磁場作用下,這些生物分子電荷會因為感應而重新分布,使本身電偶極矩和極化狀態(tài)發(fā)生改變,造成生物分子結構與功效改變。首先生物體系中各種極性分子會發(fā)生快速周期性改變,在改變過程中,這些極性分子與其周圍分子發(fā)生猛烈碰撞和摩擦,產(chǎn)生大量熱能;另首先,生物體系中各種離子因為受到交變電磁場作用在其平衡位置附近做周期性運動,在運動過程中,這些離子與其它分子碰撞而產(chǎn)生熱能。極低頻電磁場對細胞的影響第4頁極低頻電磁場非熱效應機理1.相干振蕩理論Frohlich認為含有偶極特征生物分子因為整體長程庫侖引力相互作用,都含有固定振動頻率,從而形成了極化波,并由此產(chǎn)生了長程相干作用。當外界電磁場能量被導入這種固定振動中,會以純力學方式儲存在振蕩模式中,使生物分子被強烈激發(fā)而遠離熱平衡態(tài)。當含有固定頻率粒子數(shù)增加到一定程度時,會出現(xiàn)類似超流體和超導體中玻色-愛因斯坦凝聚，從而造成顯著生物反應。極低頻電磁場對細胞的影響第5頁極低頻電磁場非熱效應機理2.離子跨膜盤旋共振理論因為細胞膜內外有一定電勢差(跨膜靜息電勢差約為60~100mV),膜兩側粒子濃度平衡是粒子擴散力和電場力相互反抗結果。當外來電磁場作用在細胞膜上時將會干擾膜兩側電勢差,從而影響膜對粒子通透性,誘發(fā)出生物效應。極低頻電磁場對細胞的影響第6頁對遺傳物質生物學效應低頻電磁場對DNA鏈生成和斷裂有影響,從而影響了遺傳物質轉錄、表示,甚至有可能引發(fā)基因突變。1.早在1983年,Goodman等學者首次報道了72Hz單脈沖和15Hz脈沖波對雙翅目動物唾液腺細胞基因轉錄有影響。（GoodmanR,etal.Bioelectromagnetics.1992;13(2)）2.許多研究發(fā)覺,極低頻電磁場能夠引發(fā)基因表示增加。如低頻電場可誘導腦內c-fos蛋白表示增加,這些蛋白被認為是腦細胞活動增加或腦細胞受損標志。(趙梅蘭,等.解放軍預防醫(yī)學雜志,,

19(3))極低頻電磁場對細胞的影響第7頁對蛋白質分子影響1.對蛋白質分子結構影響（1）李祥等用熒光光譜法研究了低頻電磁場對胰島素分子作用,經(jīng)低頻電磁場作用后,胰島素溶液熒光峰值強度發(fā)生了較為顯著改變。因為胰島素熒光主要是由胰島素分子中A鏈第19位上酪氨酸所貢獻,所以其熒光強度改變表明在低頻電磁場作用下胰島素分子構象發(fā)生了改變。(李祥,等.光譜學與光譜分析，,

21(3))極低頻電磁場對細胞的影響第8頁對蛋白質分子影響2.對蛋白質分子合成影響低頻電磁場對各種蛋白質分子合成含有促進或抑制兩方面作用。（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峰值,即發(fā)生快速而顯著升高并連續(xù)達6h,隨即逐步回落,24h漸趨恢復，48h靠近正常對照水平;與此同時,電磁脈沖輻射也引發(fā)了3種抑制性氨基酸Gly、Tau、GABA含量逐步升高,峰值出現(xiàn)在照后24h這種改變反應了神經(jīng)元抑制活動對應增強。（李玉紅,等.中華勞動衛(wèi)生職業(yè)病雜志,,

21(5)）極低頻電磁場對細胞的影響第9頁

3.對酶活性影響低頻電磁場對酶活性含有增加或降低兩方面作用。(1)Byus首先研究了60Hz正弦電場(10mV/cm、暴露對3個細胞系(人淋巴瘤CEM細胞、小鼠骨髓瘤細胞、ReuberH35肝細胞瘤細胞)鳥氨酸脫氫酶酶活性影響,發(fā)覺1h暴露能夠增加鳥氨酸脫氫酶酶活性。(ByusCV,etal.Bioelectromagnetics.1992;13(2))(2)錢永勝等試驗中,脈沖電磁場照射小鼠8h后,定位于皮膚毛細血管上皮細胞中ATPase與5’-N酶活性降低,說明脈沖電磁場損傷了毛細血管上皮細胞膜;肝臟ATPase與5’-N酶活性也下降。(錢永勝,等.(四川大學學報(自然科學版));S1

)對蛋白質分子影響極低頻電磁場對細胞的影響第10頁細胞水平生物學效應1.對細胞增殖和細胞周期影響低頻電磁場暴露依其強度、作用時間等參數(shù)和靶細胞不一樣,細胞增殖和細胞周期都表現(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胞增殖和細胞周期影響,研究結果顯示,低頻電磁場作用后細胞與對照組細胞相比,細胞數(shù)目增多,S期細胞百分比增高,凋亡百分比降低。(湯青，等.科學通報;1999,20

)(2)王恩彤等研究了電場對血管內皮細胞(VEC)增殖和細胞周期影響,

200mV/mm電場暴露則可抑制細胞周期G1/S期過渡,產(chǎn)生G1期停滯帶,從而顯著抑制VEC增殖。(王恩彤,等.空軍總醫(yī)院學報,,19(l))極低頻電磁場對細胞的影響第11頁細胞水平生物學效應2.對細胞分化影響(1)Elizabeth等研究了低頻電磁場暴露對PC12噬鉻細胞瘤細胞分化影響,研究結果顯示,暴露于4.5-8.25uT低頻電磁場23h,培養(yǎng)在含15%血清培養(yǎng)基中試驗組中細胞神經(jīng)突觸生長受到顯著抑制,即向非神經(jīng)性細胞分化;培養(yǎng)在含4%血清培養(yǎng)基中試驗組中細胞神經(jīng)突觸生長得到顯著促進,即向神經(jīng)性細胞分化。而暴露于8.25-15.8uT低頻電磁場對PC12細胞神經(jīng)突觸生長沒有顯著促進作用。(ElizabethH,etal.Bioelectrochemistry,,52)極低頻電磁場對細胞的影響第12頁細胞水平生物學效應3.對細胞免疫功效影響(1)馬雪蓮等在低強度瞬態(tài)電磁脈沖對淋巴細胞影響試驗研究結果顯示:低頻電磁場照射后,淋巴細胞轉化率普遍下降,但并不展現(xiàn)劑量-效應正比關系。(馬雪蓮,等.四川師范學院學報(自然科學版),,23(2))(2)T細胞表面有紅細胞受體,在體外能與綿羊紅細胞形成E-玫瑰花結,形成玫瑰花結百分率越高則表明免疫能力越強。低頻電磁場對T細胞形成玫瑰花結能力有顯著影響;低頻電磁場對T細胞免疫能力破壞程度與時間呈正比效應,暴露時間越長形成玫瑰花結越少。(WeawerJC,etal.RadioSeienee,1995,30(1))極低頻電磁場對細胞的影響第13頁論文電磁頻率設備對象條件結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胞影響，中國醫(yī)學物理學雜志頻率為15Hz、強度為5mT、占空比為15%自制：波形發(fā)生裝置、密繞螺線管成骨細胞培養(yǎng)第24h和48h處理，刺激時間每次30min促進成骨細胞增殖和體外礦化，抑制堿性磷酸酶活性。.11第四軍醫(yī)大學丁荔萍，低頻脈沖電場對胰島素介導細胞增殖影響及其作用機理研究，細胞生物學雜志電場頻率50Hz，脈寬20us，溶液中場強峰值1V/m自制正常人肝細胞L-02細胞株先加胰島素，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分鐘對細胞增殖起抑制作用，10分鐘抑制最強.05華東師范大學馬彥卓等，低頻脈沖電磁場對大鼠骨髓源性內皮祖細胞增殖活性和NO分泌影響，第四軍醫(yī)大學學報磁場強度0.6mT,頻率15Hz自制：脈沖電磁場發(fā)生儀大鼠骨髓源性內皮祖細胞(EPCs)按天天0、0.5、2、4、8h處理，處理3天低頻脈沖電磁場可促進EPCs增殖及NO分泌.12第四軍醫(yī)大學李金芳，極低頻脈沖電磁場對小鼠免疫功效影響，生命科學儀器磁場強度為4Gs，頻率為5Hz低頻脈沖磁場發(fā)生儀小鼠免疫功效小鼠天天接收連續(xù)8h脈沖電磁場輻照，輻照60d血清中抗體IgG、IgM含量升高，巨噬細胞吞噬能力增強.09西北農(nóng)林科技大學邱家琦，低頻電磁場對BDNF基因修飾BMSCs增殖影響試驗研究，試驗研究頻率為50Hz、磁場強度5mT低頻脈沖電磁場儀：深圳圣祥醫(yī)療儀器有限企業(yè)骨髓間充質干細胞天天作用時間為30min，連續(xù)作用3d磁場可促進BDNF基因修飾后BMSCs增殖。.08暨南大學醫(yī)學院第四隸屬醫(yī)院黃小軍，135Hz極低頻電磁場對HepG22細胞生長及凋亡影響，第四軍醫(yī)大學學報頻率135Hz，電場強度為80V/mXFD-S超低頻信號發(fā)生器HepG2細胞分別照