極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響

極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第1頁目錄電磁輻射生物學(xué)效應(yīng)極低頻電磁場(chǎng)熱效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理極低頻電磁場(chǎng)非熱效應(yīng)機(jī)理對(duì)遺傳物質(zhì)生物學(xué)效應(yīng)對(duì)蛋白質(zhì)分子影響細(xì)胞水平生物學(xué)效應(yīng)極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第2頁電磁輻射生物學(xué)效應(yīng)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(chǎng)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(xì)胞,引發(fā)結(jié)構(gòu)、功效等改變,咱們稱之為電磁輻射生物學(xué)效應(yīng)。電磁輻射生物效應(yīng)機(jī)制大致分為兩種:一個(gè)是熱效應(yīng);另一個(gè)是非熱效應(yīng)。熱效應(yīng)是指生物體內(nèi)各層次生物物質(zhì)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(yīng)即電磁場(chǎng)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(yīng)，作用機(jī)理遠(yuǎn)遠(yuǎn)比熱效應(yīng)作用機(jī)理要復(fù)雜得多。極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第3頁極低頻電磁場(chǎng)熱效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)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(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(chǎng)作用下,這些生物分子電荷會(huì)因?yàn)楦袘?yīng)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(jié)構(gòu)與功效改變。首先生物體系中各種極性分子會(huì)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?yàn)槭艿浇蛔冸姶艌?chǎng)作用在其平衡位置附近做周期性運(yùn)動(dòng),在運(yùn)動(dòng)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(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第4頁極低頻電磁場(chǎng)非熱效應(yīng)機(jī)理1.相干振蕩理論Frohlich認(rèn)為含有偶極特征生物分子因?yàn)檎w長(zhǎng)程庫侖引力相互作用,都含有固定振動(dòng)頻率,從而形成了極化波,并由此產(chǎn)生了長(zhǎng)程相干作用。當(dāng)外界電磁場(chǎng)能量被導(dǎo)入這種固定振動(dòng)中,會(huì)以純力學(xué)方式儲(chǔ)存在振蕩模式中,使生物分子被強(qiáng)烈激發(fā)而遠(yuǎn)離熱平衡態(tài)。當(dāng)含有固定頻率粒子數(shù)增加到一定程度時(shí),會(huì)出現(xiàn)類似超流體和超導(dǎo)體中玻色-愛因斯坦凝聚，從而造成顯著生物反應(yīng)。極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第5頁極低頻電磁場(chǎng)非熱效應(yīng)機(jī)理2.離子跨膜盤旋共振理論因?yàn)榧?xì)胞膜內(nèi)外有一定電勢(shì)差(跨膜靜息電勢(shì)差約為60~100mV),膜兩側(cè)粒子濃度平衡是粒子擴(kuò)散力和電場(chǎng)力相互反抗結(jié)果。當(dāng)外來電磁場(chǎng)作用在細(xì)胞膜上時(shí)將會(huì)干擾膜兩側(cè)電勢(shì)差,從而影響膜對(duì)粒子通透性,誘發(fā)出生物效應(yīng)。極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第6頁對(duì)遺傳物質(zhì)生物學(xué)效應(yīng)低頻電磁場(chǎng)對(duì)DNA鏈生成和斷裂有影響,從而影響了遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)錄、表示,甚至有可能引發(fā)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(duì)雙翅目動(dòng)物唾液腺細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄有影響。（GoodmanR,etal.Bioelectromagnetics.1992;13(2)）2.許多研究發(fā)覺,極低頻電磁場(chǎng)能夠引發(fā)基因表示增加。如低頻電場(chǎng)可誘導(dǎo)腦內(nèi)c-fos蛋白表示增加,這些蛋白被認(rèn)為是腦細(xì)胞活動(dòng)增加或腦細(xì)胞受損標(biāo)志。(趙梅蘭,等.解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志,,

19(3))極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第7頁對(duì)蛋白質(zhì)分子影響1.對(duì)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)影響（1）李祥等用熒光光譜法研究了低頻電磁場(chǎng)對(duì)胰島素分子作用,經(jīng)低頻電磁場(chǎng)作用后,胰島素溶液熒光峰值強(qiáng)度發(fā)生了較為顯著改變。因?yàn)橐葝u素?zé)晒庵饕怯梢葝u素分子中A鏈第19位上酪氨酸所貢獻(xiàn),所以其熒光強(qiáng)度改變表明在低頻電磁場(chǎng)作用下胰島素分子構(gòu)象發(fā)生了改變。(李祥,等.光譜學(xué)與光譜分析，,

21(3))極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第8頁對(duì)蛋白質(zhì)分子影響2.對(duì)蛋白質(zhì)分子合成影響低頻電磁場(chǎng)對(duì)各種蛋白質(zhì)分子合成含有促進(jìn)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(dá)峰值,即發(fā)生快速而顯著升高并連續(xù)達(dá)6h,隨即逐步回落,24h漸趨恢復(fù)，48h靠近正常對(duì)照水平;與此同時(shí),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(yīng)了神經(jīng)元抑制活動(dòng)對(duì)應(yīng)增強(qiáng)。（李玉紅,等.中華勞動(dòng)衛(wèi)生職業(yè)病雜志,,

21(5)）極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第9頁

3.對(duì)酶活性影響低頻電磁場(chǎng)對(duì)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(chǎng)(10mV/cm、暴露對(duì)3個(gè)細(xì)胞系(人淋巴瘤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(yàn)中,脈沖電磁場(chǎng)照射小鼠8h后,定位于皮膚毛細(xì)血管上皮細(xì)胞中ATPase與5’-N酶活性降低,說明脈沖電磁場(chǎng)損傷了毛細(xì)血管上皮細(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));S1

)對(duì)蛋白質(zhì)分子影響極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第10頁細(xì)胞水平生物學(xué)效應(yīng)1.對(duì)細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期影響低頻電磁場(chǎng)暴露依其強(qiáng)度、作用時(shí)間等參數(shù)和靶細(xì)胞不一樣,細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期都表現(xiàn)出電磁場(chǎng)依賴性和非依賴性。(1)湯青等研究了低頻電磁場(chǎng)對(duì)成骨細(xì)胞增殖和細(xì)胞周期影響,研究結(jié)果顯示,低頻電磁場(chǎng)作用后細(xì)胞與對(duì)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,凋亡百分比降低。(湯青，等.科學(xué)通報(bào);1999,20

)(2)王恩彤等研究了電場(chǎng)對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)增殖和細(xì)胞周期影響,

200mV/mm電場(chǎng)暴露則可抑制細(xì)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(xué)報(bào),,19(l))極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第11頁細(xì)胞水平生物學(xué)效應(yīng)2.對(duì)細(xì)胞分化影響(1)Elizabeth等研究了低頻電磁場(chǎng)暴露對(duì)PC12噬鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞分化影響,研究結(jié)果顯示,暴露于4.5-8.25uT低頻電磁場(chǎng)23h,培養(yǎng)在含15%血清培養(yǎng)基中試驗(yàn)組中細(xì)胞神經(jīng)突觸生長(zhǎng)受到顯著抑制,即向非神經(jīng)性細(xì)胞分化;培養(yǎng)在含4%血清培養(yǎng)基中試驗(yàn)組中細(xì)胞神經(jīng)突觸生長(zhǎng)得到顯著促進(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(chǎng)對(duì)PC12細(xì)胞神經(jīng)突觸生長(zhǎng)沒有顯著促進(jìn)作用。(ElizabethH,etal.Bioelectrochemistry,,52)極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第12頁細(xì)胞水平生物學(xué)效應(yīng)3.對(duì)細(xì)胞免疫功效影響(1)馬雪蓮等在低強(qiáng)度瞬態(tài)電磁脈沖對(duì)淋巴細(xì)胞影響試驗(yàn)研究結(jié)果顯示:低頻電磁場(chǎng)照射后,淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化率普遍下降,但并不展現(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),,23(2))(2)T細(xì)胞表面有紅細(xì)胞受體,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(chǎng)對(duì)T細(xì)胞形成玫瑰花結(jié)能力有顯著影響;低頻電磁場(chǎng)對(duì)T細(xì)胞免疫能力破壞程度與時(shí)間呈正比效應(yīng),暴露時(shí)間越長(zhǎng)形成玫瑰花結(jié)越少。(WeawerJC,etal.RadioSeienee,1995,30(1))極低頻電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的影響第13頁論文電磁頻率設(shè)備對(duì)象條件結(jié)果日期單位張曉軍等,極低頻脈沖電磁場(chǎng)對(duì)新生大鼠成骨細(xì)胞影響，中國(guó)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。.11第四軍醫(yī)大學(xué)丁荔萍，低頻脈沖電場(chǎng)對(duì)胰島素介導(dǎo)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(chǎng)頻率50Hz，脈寬20us，溶液中場(chǎng)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(chǎng)處理5、10、20、40分鐘后繼續(xù)培養(yǎng)5d電場(chǎng)處理5、10、20分鐘對(duì)細(xì)胞增殖起抑制作用，10分鐘抑制最強(qiáng).05華東師范大學(xué)馬彥卓等，低頻脈沖電磁場(chǎng)對(duì)大鼠骨髓源性內(nèi)皮祖細(xì)胞增殖活性和NO分泌影響，第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)磁場(chǎng)強(qiáng)度0.6mT,頻率15Hz自制：脈沖電磁場(chǎng)發(fā)生儀大鼠骨髓源性內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)按天天0、0.5、2、4、8h處理，處理3天低頻脈沖電磁場(chǎng)可促進(jìn)EPCs增殖及NO分泌.12第四軍醫(yī)大學(xué)李金芳，極低頻脈沖電磁場(chǎng)對(duì)小鼠免疫功效影響，生命科學(xué)儀器磁場(chǎng)強(qiáng)度為4Gs，頻率為5Hz低頻脈沖磁場(chǎng)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(chǎng)輻照，輻照60d血清中抗體IgG、IgM含量升高，巨噬細(xì)胞吞噬能力增強(qiáng).09西北農(nóng)林科技大學(xué)邱家琦，低頻電磁場(chǎng)對(duì)BDNF基因修飾BMSCs增殖影響試驗(yàn)研究，試驗(yàn)研究頻率為50Hz、磁場(chǎng)強(qiáng)度5mT低頻脈沖電磁場(chǎng)儀：深圳圣祥醫(yī)療儀器有限企業(yè)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞天天作用時(shí)間為30min，連續(xù)作用3d磁場(chǎng)可促進(jìn)BDNF基因修飾后BMSCs增殖。.08暨南大學(xué)醫(yī)學(xué)院第四隸屬醫(yī)院黃小軍，135Hz極低頻電磁場(chǎng)對(duì)HepG22細(xì)胞生長(zhǎng)及凋亡影響，第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)頻率135Hz，電場(chǎng)強(qiáng)度為80V/mXFD-S超低頻信號(hào)發(fā)生器HepG2細(xì)胞分別照