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电磁脉冲对眼辐射损伤的研究
目的:通过电磁脉冲(EMP)辐照成年犬,长期动态观察角膜、晶状体及视网膜的病理变化,探讨EMP对视觉系统的影响.方法:高场强(2～12)×104 V/m的EMP、1～30次辐照实验犬,采用Feulgen,AgNOR和PI 染色方法,以激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)和图像分析技术进行检测.结果:EMP辐射可使晶状体上皮细胞AgNOR和DNA含量下降,前皮质水肿,白内障发生.对EMP损伤敏感程度依次为:晶状体＞角膜＞视网膜.损伤具有剂量-效应相关性.结论:高场强EMP可引起犬晶状体前皮质混浊、白内障发生,损伤具有剂量-效应相关性.
关键词： 电磁脉冲 犬 激光扫描共聚焦显微镜 晶状体 白内障 -
电磁脉冲辐照对培养大鼠小脑神经细胞内LDH和培养上清中LDH,CHE,K+和Na+浓度的影响
目的:以体外原代培养的小脑颗粒细胞为对象,测定电磁脉冲辐照神经细胞前后细胞内LDH和培养上清中LDH,CHE,K+和Na+浓度及与时间的关系,研究电磁脉冲(场强为6×104 V/m)辐照后早期对小脑颗粒细胞损伤的可能机制.方法:在培养12～14d时,高场强EMP模拟源(有界波模拟源),场强为6×104 V/m,脉冲上升时间为20ns,脉宽为30μs,频率包含0～100MHz,以2.5次/min,辐照2min.并于辐照后0(即刻),1,6,12和24h应用生化检测试剂盒测定细胞内和培养上清中LDH及培养上清中CHE,K+和Na+浓度.结果:电磁脉冲辐照后即刻就可引起培养上清LDH明显升高;辐照后1h细胞内LDH明显降低,而培养上清中LDH,CHE和K+明显升高;辐照后6h细胞内LDH明显降低,而培养上清中LDH,CHE,K+ 和Na+明显升高;辐照后12h细胞内LDH明显降低,培养上清中CHE,K+ 和Na+明显升高;辐照后24h所有上述指标基本恢复.结论:电磁脉冲辐照后可损伤大鼠海马神经元细胞膜.
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电磁脉冲暴露对雄性BALB/c小鼠子代性别比的影响
目的 探讨雄性BALB/c小鼠电磁脉冲(electromagnetic pulse,EMP)暴露对子代性别比的影响.方法 BALB/c小鼠雄性33只,雌性66只.雄性小鼠按照体重随机分为10 000次、100 000次脉冲辐照组和假辐照组.雌性小鼠相同环境分隔饲养,用以合笼.辐照组给予场强35 kV/m,重复频率50 Hz,脉冲数分别为10 000次和100 000次的辐照,每日1次,连续辐照2周.辐照后按雌雄比2∶1合笼1周,1周后处死雄鼠,对比分析3组雄鼠的体重和睾丸重量,计算体睾指数;游离附睾中精子进行计数.孕鼠于孕20 d解剖取胎鼠组织进行PCR,鉴定子代性别比.结果 与假辐照组相比,10 000次辐照组和100 000次辐照组雄鼠的体重、睾丸重量和体睾指数差异不大;精子计数均有下降,但差异无统计学意义.10 000次辐照组子代性别比(雄性:雌性)为0.298明显低于假辐照组0.871(x2=9.37,P＜0.O1);100 000次辐照组为0.826,与假辐照组相比差异无统计学意义.结论 雄性小鼠在场强35 kV/m,重复频率50 Hz,脉冲次数10 000次的EMP中暴露,可能导致子代雄性与雌性性别比降低.
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羟基卟啉对EMP照射损伤的防护作用
目的探讨meso-四(4-羟基苯基)卟啉[5,10,15,20-tetrakis(4-hydroxyphenyl)porphyrin]对电磁脉冲(EMP)照射离体人脐静脉内皮细胞的防护作用.方法①用MTT法进行meso-四卟啉对人脐静脉内皮细胞的毒性试验,找出佳用药浓度,然后依此浓度作为防护药物浓度;②用化学发光法检测卟啉对人脐静脉内皮细胞在不同场强EMP照射下的防护效果.实验结果采用方差分析和独立样本t检验分析.结果①meso-四(4-羟基苯基)卟啉对人脐静脉内皮细胞的佳用药浓度为0.01μg/ml;②经过EMP照射后,用药组化学发光强度(第1峰值和5 s面积)明显低于对照组.结论0.01 μg/ml的meso-四(4-羟基苯基)卟啉对EMP具有一定的辐射防护作用.
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高场强电磁脉冲辐射对小鼠肝细胞DNA含量和倍体影响的定量学研究
目的动态观察高场强电磁脉冲辐射(EMP)对小鼠肝细胞核DNA含量及倍体的影响,探讨电磁辐射的生物学效应.方法应用高场强EMP发射源对二级昆明小鼠进行全身辐射,场强分别选用8×103、2×104和6×104V/m,发射源相关技术参数:脉冲上升时间20 ns,脉宽30μs,2min内发射5个单脉冲;采用Feulgen染色动态观察小鼠肝细胞核内DNA含量的变化,观察时间1年,共设10个时相点(n=6),并用德国IBSA显微数字图像分析系统作DNA含量定量分析和倍体分型.结果小鼠经高场强EMP辐射后3个月内,肝细胞核DNA含量与正常对照组差异无显著性,以二倍体细胞(2 C)为主,四、六倍体(4 C,6 C)较少,八倍体(8 C)偶见;辐射后6个月,8×103V/m辐射组比对照组DNA含量高(P＜0.05),2 C数量减少,4 C和6 C增加;至辐射后9个月和12个月,各辐射组肝细胞核DNA含量比其他各时相点辐射组及同一时相点对照组显著增高(P＜0.01),并且以4C为主,6 C和8 C增加,而2 C明显减少.结论高场强EMP对小鼠肝DNA含量及倍体有影响,且表现为远后效应,推测电磁辐射对肝的生物学效应中肝细胞核酸可能是一个重要的靶点,这将为进一步研究其损伤效应及其作用机制提供实验性依据.此外,本研究结果提示要注重电磁辐射远后效应的研究,以确保研究结果的完整性与可靠性,为其损伤防治提供新思路.
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电磁脉冲造成神经细胞氧化损伤效应研究
电磁脉冲(EMP)作为一种非电离辐射,生物效应广泛,从自由基生物学角度研究其对神经细胞的辐射损伤效应具有一定的实际意义.方法采用自旋捕捉的方法检测自由基的变化,TBA法检测脂质过氧化产物丙二醛(MDA),DTNB法检测谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-px)的活性,MTT法检测细胞存活率,流式细胞术检测细胞内Ca2+浓度.结果电磁脉冲作用大鼠大脑皮层细胞和海马细胞后,脂氧自由基水平升高.MDA水平升高,大脑皮层细胞对照组MDA水平为(6.18±0.29)nmol/mg,EMP作用组为(8.43±0.01)nmol/mg(P＜0.01);海马细胞对照组MDA水平为(4.38±0.15)nmol/mg,EMP作用组为(4.98±0.39)nmol/mg(P＜0.05).GSH-px活性降低,大脑皮层细胞对照组A值为0.026±0.001,EMP作用组为0.022±0.002(P＜0.05),海马细胞对照组A值为0.021±0.002,EMP作用组为0.018±0.001(P＜0.05).电磁脉冲不能直接杀死细胞,其存活率约为95%,当脉冲数达到10次时,细胞内Ca2+浓度开始升高.结论电磁脉冲提高了神经细胞脂氧自由基水平,脂质过氧化产物MDA水平升高,GSH-px活性降低,预示氧化损伤效应的发生.另外,电磁脉冲不能直接杀死细胞,但可导致细胞内Ca2+浓度升高,增多的Ca2+可能成为诱发细胞凋亡的重要因素之一.
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电磁脉冲诱导大鼠心肌闰盘间隙开放及其机制
目的 探讨电磁脉冲(EMP)诱导心肌闰盘(ID)的改变及其作用机制.方法 用EMP模拟发生器,场强为50～400 kV/m,脉冲次数200次,雌性SD大鼠30只,随机分为5组,每组6只.照后12 h时采用硝酸镧示踪法和透射电子显微镜观察心肌ID结构的改变,用基因芯片检测受照心肌差异基因表达谱.结果 照后12 h,辐照组的ID间隙随着EMP场强的增加而逐渐增宽,ID间隙中沉积的镧颗粒随着EMP场强的增加而逐渐增多.200 kV/m组与对照组相比差异表达基因有108个,其中表达上调基因有synaptorin、VGF、HSP70等51条,下调基因有NAD、FGF、Tff3等57条.结论 在场强为50～400 kV/m EMP范围内辐照可诱导心肌ID间隙开放,且随场强的增加而增宽,以400 kV/m时为显著,受照心肌有108个基因差异表达.
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利用电磁脉冲使细胞膜电穿孔及癌症治疗
一、电穿孔现象电穿孔(Electroporation)是指在脉冲电场的作用下,导致细胞膜或组织膜半透性丧失,膜上出现穿孔的生物物理现象,目前主要集中于研究单个或数个高强度脉冲电场作用下细胞的穿孔现象,其场强一般在l05～106V/m之间,而脉冲持续时间一般为10-6～10-3s量级,Weaver,Song,和Zimmermann等学者对高强度电脉冲导致电穿孔的机制和应用做了详细的研究[1].
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电磁脉冲对猴晶状体上皮细胞CyclinE表达的影响
目的观察电磁脉冲(EMP)对猴晶状体上皮细胞Cyclin E表达水平的影响.方法6×104V/m场强的EMP辐射恒河猴30次,应用免疫组化、原位杂交和图像分析技术对晶状体上皮细胞Cyclin E蛋白及mRNA表达水平进行检测.结果高场强EMP辐射干扰晶状体上皮细胞的正常增殖,照后30d,Cyclin E蛋白表达降低,其对细胞周期调控作用减弱.辐射损伤经修复后,照后136 d和265 d,Cyclin E蛋白表达水平升高,正性调控作用加强,晶状体上皮细胞增生活跃.蛋白与mRNA表达同步且一致.结论EMP辐射影响细胞周期进程,上皮细胞增殖异常可能是导致白内障的重要原因.
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电磁脉冲辐射后海马形态学观察及凋亡相关基因检测
目的研究电磁脉冲辐射后大鼠海马的组织病理学和超微结构改变以及凋亡相关基因的表达情况.方法大鼠接受电磁脉冲(EMP)辐射,其场强为6×104 V·m-1.海马组织切片采用HE染色及甲苯胺兰染色后,光镜下观察组织病理学改变;透射电镜下观察超微结构变化;SP免疫组织化学染色法检测Bcl-2和c-fos的表达.结果 EMP辐射引起以神经元变性和固缩为主的组织病理学改变,并导致神经细胞超微结构损伤.EMP辐射后1 h可见Bcl-2蛋白表达升高显著(P<0.05),6～24 h下降并低于对照组.EMP辐射后c-fos蛋白呈持续性增高,6～24 h升高显著,其中12 h达峰值(P<0.01).结论 EMP辐射可导致大鼠海马神经元损伤,凋亡相关基因Bcl-2、c-fos可能参与EMP所致的损伤及修复机制.
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电磁脉冲对海马N-甲基-D-天冬氨酸受体mRNA表达的影响
目的 探讨电磁脉冲(electromagnetic pulse, EMP)对海马N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartate receptor,NMDA-R)mRNA表达水平的影响,揭示EMP照射导致学习记忆障碍的神经生物学机制.方法 EMP照射条件为6×104 V/m,脉冲上升时间20 ns,脉宽30 μs,频率2.5脉冲/min,作用2 min.二级雄性Wistar大鼠40只,随机分为EMP组(n=35)和对照组(n=5),EMP组大鼠接受EMP照射后分别于0 h,6 h,12 h,24 h,3 d,7 d,14 d断头取脑,每个时间点取5只,采用逆转录-聚合酶链式反应(reverse transcription-polymerase chain reaction, RT-PCR)检测海马组织中NMDA-R1在mRNA水平的表达情况.结果 EMP照射后1 h即可见NMDA-R1 mRNA 表达水平的升高,6 h显著(1.64±0.35),与对照组(0.20±0.05)相比(P<0.01),12～24 h有所回降,3～7 d 又明显升高 (1.66±0.36, 1.64±0.31, P<0.01).EMP 照射后 14 d, NMDA-R1 mRNA 的表达仍维持在高于对照组水平 (P<0.05). 结论 EMP照射后, 机体可能通过某种途径激活了NMDA-R1 mRNA的转录和翻译,合成新的受体分子以适应学习记忆功能的需要.
关键词： 电磁脉冲 N-甲基-D-天冬氨酸受体 逆转录-聚合酶链式反应 -
电磁脉冲对大鼠海马突触可塑性相关蛋白表达的影响
目的 研究电磁脉冲(electromagnetic pulse,EMP)照射后大鼠海马组织中突触可塑性相关蛋白的表达情况.方法 以EMP 6×104V·m-1照射Wistar大鼠,用Western blot蛋白印迹法检测海马组织中脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)和神经细胞黏附分子(neural celladhesion molecule,NCAM)的表达.结果 EMP照射后6 h,海马BDNF的表达与对照组相比增长了25.8%(P＜0.05),之后呈缓慢回降趋势;照射后7 d再度升高,与对照组相比增长了32.2%,(P＜0.05).EMP照射后6～12 h,海马NCAM的表达与对照组相比增长了8.1%(P＜0.05),3 d后回降,与对照组相比减少了10.8%(P＜0.05),照射后7 d再度升高,与对照组相比增长了14.1%,(P＜0.05).结论 EMP照射后早期,海马BDNF和NCAM的上调,可能介导了突触可塑性的正向改变.
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电磁脉冲对大鼠学习能力的影响及防护研究
目的观察不同场强的电磁脉冲(electromagnetic pulse, EMP)照射对大鼠学习能力的影响,并采取一定的屏蔽措施,探讨其物理防护作用.方法 Wistar大鼠45只,随机分为4组,分别为60 kV·m-1照射组、20 kV·m-1照射组、物理防护组和对照组;物理防护组在镀铜织物防护布的屏蔽下接受60 kV·m-1照射,对照组接受相同时间的伪照射;各组于照射后即刻开始进行连续8 d的穿梭箱训练,记录每天的成绩,绘制学习曲线.结果 EMP照射后,60 kV·m-1照射组的主动回避反应(AV)次数明显降低, 第8天分别较对照组和物理防护组下降 24.1%和 22.4%( P<0.05 );20 kV·m-1照射组的AV值也低于对照和物理防护组,但差别不显著(P>0.05).60 kV·m-1照射组的被动逃避反应(ESC)及主动回避反应潜伏期(AVLAT)则明显增高,第8天分别较对照组和防护组增高 62.7%和 53.9%, 以及 69.7%和1 9.5% (P<0.05).各组间的被动逃避反应潜伏期(ESCLAT)无统计学差异.结论 EMP照射可抑制大鼠的学习能力,表现为条件反射形成滞后和主动反应潜伏期延长,而且此效应存在一定的量效关系,表现为60 kV·m-1场强EMP作用明显,而20 kV·m-1 场强EMP作用较弱;物理防护可较有效地减轻上述损伤效应.
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电磁脉冲对海马神经元的损伤机制及药物防护研究
目的探讨电磁脉冲(EMP)致体外培养的海马神经元损伤的机制及药物防护的可能性.方法 EMP的照射条件为6×104V*m-1,脉冲上升时间为20 ns,脉宽为30 μs,频率为2.5脉冲*min-1,作用时间为2 min.原代培养的海马神经元经过MK 801和尼非地平预处理后进行EMP照射,采用MTT法对细胞活力进行测定;FACS法检测细胞凋亡率;Fluo-3-AM荧光探针负载、激光共聚焦显微镜扫描测定海马神经元胞内游离钙离子[Ca2+]i浓度.结果 MK 801组和MK 801+尼非地平组反应细胞增殖活力的吸光度分别为0.25±0.06和0.27±0.07,明显高于单纯EMP照射组(0.17±0.08,P<0.05);MK 801+尼非地平组的细胞凋亡率(53.69±13.60)%较单纯EMP组(68.63±9.04)%明显下降(P<0.05); EMP照射引起[Ca2+]i荧光强度显著升高(107.34±26.14,P<0.05),MK 801预处理使之有所下降(81.29±19.96,P<0.05),而MK 801与尼非地平联合用药可使[Ca2+]i荧光强度进一步下降(69.82±25.54,P<0.05).结论 MK 801和尼非地平预处理可以部分地阻断EMP所致的海马神经元损伤;细胞内钙超载在EMP损伤机制中起到重要作用.
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电磁辐照后大鼠海马超微结构损伤及相关因子检测
目的 研究电磁脉冲辐射后大鼠海马的超微结构改变以及损伤相关因子的表达情况.方法 透射电镜下观察神经突触的超微结构变化;SP免疫组织化学染色法检测脑组织中蛋白激酶C(cPKCα)、cAMP反应元件结合蛋白(CREB)和神经性一氧化氮合酶(nNOS、CREB)的表达.结果 6×104 V/m电磁脉冲辐射引起大鼠海马区神经突触结构破坏、数目减少.cPKCα、CREB在照后1 h轻度上调,与对照组相比差异均无统计学意义(P>0.05);CREB在照后6 h达峰值,与对照组相比差异有显著性(P<0.05).nNOS在照后1 h、6 h升高,与对照组相比差异均有显著性(P<0.05);12 h趋于恢复.结论 电磁脉冲辐射导致大鼠海马神经突触的损伤,CREB和nNOS等参与了辐射所致的损伤及修复机制.
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监护仪壳体的EMP屏蔽效能研究
目的:分析不同形状孔缝结构对壳体电磁脉冲屏蔽性能的影响,为金属壳体的医疗设备电磁脉冲防护设计提供参考.方法:以带有不同形状孔缝的监护仪壳体结构为研究对象,通过试验方法,对壳体内部电场和磁场脉冲的幅值-时间参数进行测量.结果:在加载波形为0.1 ms/10 ms的外部电场时,正方形孔耦合的电场大,圆形孔耦合的小;在加载波形为2 μs/50μs的外部磁场时,细窄矩形孔耦合的磁场强度大,圆形孔耦合的小.结论:通过以上试验可以得出结论,在设计医疗电子设备的金属壳体时,应采用圆形散热孔以减少电磁脉冲的干扰.
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电磁脉冲辐照对小鼠睾丸组织凋亡和转化生长因子β3表达的影响
目的 观察电磁脉冲对小鼠睾丸组织凋亡和小鼠睾丸组织中转化生长因子(TGF)-β3表达的影响.方法 32只雄性BALB/c小鼠随机分为辐照组(接受场强200 kV/m,脉冲次数分别为100、200和400次的电磁脉冲全身辐照)和对照组(不做任何处理),每组8只.用TUNEL法观察电磁脉冲对小鼠睾丸组织结构及凋亡的影响;RT-PCR、免疫荧光组织化学和Western blot测定电磁脉冲对小鼠睾丸组织中TGF-β3 mRNA和蛋白表达水平的影响.结果 100次和200次脉冲辐照后小鼠睾丸组织未见明显的病理变化,400次脉冲辐照后小鼠睾丸组织出现变性、脱落并引起小鼠睾丸组织凋亡率明显增加(P＜0.05);Western blot结果显示,一定强度的电磁脉冲可引起小鼠睾丸组织TGF-β3表达增高,400次脉冲组表达明显增高(P＜0.05);RT-PCR结果表明,400次脉冲辐照可引起小鼠睾丸组织TGF-β3 mRNA明显增加(P＜0.05).结论 电磁脉冲辐照引起小鼠睾丸组织凋亡增加和TGF-β3表达增高,可能是电磁脉冲致小鼠血睾屏障通透性增加的机制之一.
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电磁脉冲对大鼠肝脏线粒体膜流动性及脂质过氧化的影响
目的研究高场强电磁脉冲对线粒体膜的生物学效应.方法大鼠肝脏线粒体悬液经60kV/m电磁脉冲作用,运用电子顺磁共振(ESR)波谱技术检测线粒体膜蛋白及膜脂运动性的变化,并采用分光光度法检测膜脂质过氧化的变化.结果膜蛋白运动性由旋转相关时间(τc)表示,脉冲作用后为(0.594±0.049)×10-9s,对照组为(0.501±0.077)×10-9s,差异有显著性(P＜0.05),膜蛋白运动变慢;线粒体膜脂的有序性由序参数(S)表示,脉冲作用后为0.61±0.01,对照组为0.63±0.01,差异有显著性(P＜0.05),膜脂的有序性降低,运动加快;脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的含量脉冲作用后有所降低.结论电磁脉冲作用使线粒体膜运动紊乱,并且影响膜脂质的过氧化.
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电磁脉冲对海马N-甲基-D-天冬氨酸受体蛋白表达水平的影响
目的:研究电磁脉冲(electromagnetic pulse,EMP)对海马组织中N-甲基-D-天冬氨酸受体(Nmethyl-D-aspartate receptor,NMDAR)蛋白表达的影响.方法:采用Western blotting蛋白印迹法,对EMP照射前后海马组织中NMDAR的蛋白表达进行检测.结果:EMP照后1h NMDAR蛋白表达升高,持续至24h达高点(与对照组相比,P＜0.05),之后回降.结论:在电磁脉冲照射后早期,中枢神经系统内存在有效的代偿机制,合成新的受体分子以适应功能的需要.
关键词： 电磁脉冲 N-甲基-D-天冬氨酸受体 海马 -
MK801和Nifedipine用于电磁辐射所致海马神经元损伤的防护研究
目的:探讨用药物防护电磁脉冲所致离体海马神经元损伤的可能性.方法:首先筛选出MK801和Nifedipine用于防护研究的适宜剂量组合;经两种药物预处理后的原代海马神经元接受EMP照射(照射条件为6×104V/m,脉冲上升时间20ns,脉宽30μs,频率2.5脉冲/min,作用2min),采用MTT法对细胞增殖活力进行测定.结果:选定MK801 20μM单独应用和MK801 20μM+Nifedipine 1μM联合用药进行研究;MK801组和MK801+ Nifedipine组反应细胞增殖活力的 OD 值分别为 0.25±0.06和0.27±0.07,明显高于单纯EMP照射组(0.17±0.08,P＜0.05).结论:MK801和Nifedipine预处理可部分阻断EMP所致海马神经元的损伤.
