电磁场对海马神经元自由基的原初作用及其胞内Ca2+的变化

论文摘要

电磁场对健康影响的研究包括流行病调查、人体与动物、细胞、生化与分子生物、生物物理等五个层次,电磁生物效应最初是通过物理作用产生化学反应,继而产生后续生物反应。自由基、生物和钙电磁能量之间的关系对于认识电磁生物效应的原初作用及其后续生物学效应具有重要意义。本文选择海马神经元,分别在长时间（48小时）低强度（0.1mT、0.5mT和1.0 mT）电磁场暴露和短时高强度（10 mT,20 mT）暴露条件。用荧光酶标仪和激光共聚焦显微镜分别对工频电磁场暴露后检测和实时检测胞质内活性氧自由基（ROS）和胞内ca2+浓度的变化。H2O2阳性对照组进一步明确电磁场作用后神经元内ROS水平和胞内钙相互作用。2-APB（IP3R的抑制剂）组初步研究ROS和钙离子的信号通路。本文的实验结果可以得到以下六个结论:（1）暴露于0.1mT,0.5mT和1.0mT工频电磁场48小时后海马神经元的ROS水平都比对照组有显著性提高（P＜0.01）。暴露于0.1mT和0.5 mT电磁场的ROS水平与Trolox+EMF组比较没有差异（P＞0.05）,但1.0mT电磁场比Trolox+EMF组有显著性提高（P＜0.01）,表明长时间受电磁场暴露能够使海马神经元内ROS产生。（2）电磁场短时作用海马神经元使ROS产生。在10.0mT出现自由基峰值,20.0mT时峰值较大,但是不是很稳定。20mT瞬时电磁场作用,可能对细胞产生不可逆的损伤。细胞内ROS水平太高,氧压剧烈,可能出现氧化应激。（3）长时间电磁场暴露和短时电磁场暴露都能导致胞内钙离子浓度提高。（4）工频电磁场暴露的强度与ROS水平存在正相关。0.1mT强度下,神经元内产生的ROS较少,内钙浓度上调并不明显。在强度提高到1.0mT强度下,神经元产生的ROS提高,同时内钙浓度也相应提高。在加Trolox后,ROS下降,同时胞内钙离子浓度相应的下降。（5）电磁场暴露导致细胞线粒体膜电位下降,可能是导致细胞内ROS增加的原因。（6） ROS上游调节胞内钙浓度可能是通过IP3R受体进行。IP3R被ROS激活导致胞内钙离子浓度的上调。加ROS清除剂后,胞内钙被下调。说明ROS被清除,IP3R被抑制的同时,内质网和线粒体储存钙离子的通道开放。在海马神经元中,胞内钙离子下调途径可能是通过内质网SERCA2b。但是其具体机制并不明确,有待进一步研究。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• 英文摘要
• 目次
• 1、引言
• 2、电磁生物物理机制研究的综述
• 2.1 电磁场对健康影响研究的现状
• 2.1.1 电磁场对健康影响研究的分层
• 2.1.2 生物物理机制研究现状的概述
• 2.2 自由基
• 2.2.1 人体自由基生成及清除
• 2.2.2 自由基的信号通路
• 2.2.3 活性氧自由基与疾病
• 2.3 细胞内钙
• 2.3.1 钙离子的生理功能
• 2.3.2 细胞钙的转运体系
• 2.3.3 钙离子超载与疾病
• 2+的变化'>3、48小时电磁场暴露对海马神经ROS和胞内CA²⁺的变化
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 海马神经元原代培养
• 3.1.2 海马神经元纯度鉴定
• 3.1.3 工频电磁场暴露
• 3.1.4 海马神经元内ROS检测
• 3.1.5 神经元内钙测定
• 3.2 结果
• 3.2.1 海马神经元纯度鉴定
• 3.2.2 电磁场对ROS的影响
• 3.2.3 电磁场对内钙的影响
• 2+变化'>4、短时电磁场暴露、实时检测海马神经元ROS和胞内CA²⁺变化
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 短时电磁场暴露系统的研制
• 4.1.2 神经元ROS实时检测
• 4.1.3 神经元内钙荧光实时检测
• 4.2 结果
• 4.2.1 海马神经元ROS实时检测
• 4.2.2 海马神经元内钙实时检测
• 5、电磁场暴露对海马神经元ROS和细胞内钙改变的生物学机制
• 5.1 材料和方法
• 5.1.1 神经元线粒体膜电位检测
• 5.1.2 神经元内钙阳性对照的动态荧光检测
• 3R对神经元内钙的调节'>5.1.3 IP₃R对神经元内钙的调节
• 5.2 结果
• 5.2.1 电磁场暴露诱导线粒体膜电位的改变
• 2O₂阳性对照实验'>5.2.2 H₂O₂阳性对照实验
• 3R对神经元内钙的调节'>5.2.3 IP₃R对神经元内钙的调节
• 6、讨论
• 7、结论
• 参考文献
• 作者简历
• 附录