中等强度旋转恒磁场亚慢性连续照射对大鼠血液、肝脏、心脏和大脑的影响

摘要

生物体与磁场之间存在着密切的联系。地球是个巨大的磁场，生物体持续暴露于强度为20-70μT的地球表面磁场强度，并且一些物种可以利用地球磁场辨别方向和迁徙。随着科学技术和电力设备以及医疗仪器的发展，生物体和磁场之间的联系越来越密切。在医疗领域，磁场有许多应用，磁场已用于临床多种疾病的治疗，比如止痛、镇痛、消炎、消肿、促进骨折愈合、抗骨质疏松等，以及近年来发现纳米磁微粒在磁场作用下还可以用于肿瘤靶向化疗。
　　磁场在医疗领域众多的作用当中，应用最广泛的是它的镇痛作用。医疗的目的是恢复功能和解除疼痛。而后者尤为重要，因为功能的丧失多是需他人照料，而疼痛的折磨往往使人“痛不欲生”。临床上大量的疼痛医生尚无法解决，有时还增加了医源性疼痛。脊髓损伤后的病理性疼痛是最为棘手的疼痛之一。药物镇痛常因其并发症、耐受、成瘾和有效性差而停止。即使使用了大量的镇痛药，每日仍有数次发作，发作时往往大汗淋漓，端坐呼吸，常有自杀倾向。解决此类疼痛是临床医生多年来孜孜以求的目标，但至今仍无满意的办法。疼痛的本质是异位神经电兴奋的传入。神经兴奋的原理是以钠离子为主的阳离子通过离子通道内流产生的，导致细胞膜或神经轴突去极化，并传向中枢神经。形式上是电荷沿着神经纤维传导，实际上与电流沿着导线的传导是十分相似的。
　　在物理学上，已知导线切割磁感线的时候，会产生感生电动势，电动势的方向遵守楞次定律。那么神经纤维既然也是导体，应该也遵守楞次定律，于是我们大胆地假设:当神经纤维切割磁感线时，如果产生的感生电动势的方向与神经冲动传导的方向相反，当感生电动势足够大时，可能阻断神经冲动的传导。我们的动物实验证实了旋转磁场具有即时提高大鼠痛阈的作用。但是正式展开大样本人体实验前，必须了解其安全性。尽管在动物实验中未发现明显的功能障碍和生理指标异常，但在细胞水平、蛋白质和基因水平有无潜在的危害是亟待澄清的问题。如果切割磁力线能够长时间地阻断神经传导，远期又没有损害的话，有可能会在无创镇痛和阻滞麻醉方面开辟一个全新的领域。
　　磁场对生物体也会产生诸多不良效应。对于电磁场暴露的安全性问题，目前国内外有大量的研究报道。对于信号传导和遗传方面的影响，主要集中于以下方面的研究:首先:电磁场对信号转导的影响:一般认为，磁场可能会作为一种信号分子作用于细胞膜，通过信号转导，激活一系列的级联反应，导致相应的基因的转录和翻译水平以及蛋白质活性等方面发生改变，从而产生细胞增殖、分化和凋亡等生物学反应。其次:电磁场对DNA和基因的影响:电磁场对DNA分子的影响是人们最为关心的问题，这方面的研究由于不同实验室采用的暴露条件、辐照模式、细胞类型以及考察的生物学终点不同，研究结果很不一致。最后:电磁场暴露对细胞增殖的影响:细胞增殖异常是癌症发生过程中的一个重要事件，这个复杂的过程受许多信号转导通路的调节。也因为每个实验的磁场类型、磁场强度、作用时间、磁场频率、动物种类、细胞类型、实验终点以及检测方法等不同，实验结果也各不相同，阴性和阳性结果都有报道。
　　国内外研究者对电磁场对生物体的影响做了大量的研究工作，由于不同实验室所采用的暴露条件不同、辐照模式不同、细胞类型不同、考察的生物学终点不同，所得的结果争议很大，目前仍无定论。并且研究的大部分都是交变电流或射频辐射，而本次实验所使用的是磁场方向不变的旋转恒磁场。因本课题组在前期磁场镇痛作用的探讨中，发现当恒磁场旋转频率为6000rpm的时候，对大鼠产生即时镇痛效果，为了探讨旋转恒磁场的远期毒性作用，于是我们进行了本次实验研究。
　　目的：
　　全面系统地探讨中等强度旋转恒磁场亚慢性连续暴露对大鼠血液系统、大脑组织、心脏组织和肝脏组织的影响。
　　方法：
　　将44只健康成年雄性Wistar大鼠(购于南方医科大学实验动物中心，体重(220～250)g)随机分成四组:(1)空白对照组(n=10):在正常环境中饲养，不进行任何处理;(2)不旋转组(n=10):分别将每只大鼠放置在一个长宽高分别为25cm、10cm、12cm的均匀分布着孔洞的塑料筐里，塑料筐上盖有玻璃板，防止大鼠跳出，然后将大鼠放于磁场上方，磁场不旋转，3h每天，连续30天;
　　(3)低频旋转组(n=12):分别将每只大鼠放置在一个长宽高分别为25cm、10cm、12cm的均匀分布着孔洞的塑料筐里，塑料筐上盖有玻璃板，防止大鼠跳出，然后将大鼠放于磁场上方，磁场的旋转频率为3000rpm，3h每天，连续30天;(4)高频旋转组(n=12):分别将每只大鼠放置在一个长宽高分别为25cm、10cm、12cm的均匀分布着孔洞的塑料筐里，塑料筐上盖有玻璃板，防止大鼠跳出，然后将大鼠放于磁场上方，磁场的旋转频率为6000rpm，3h每天，连续30天。各实验组大鼠实验期间整只大鼠都暴露于磁场当中。所有动物均采用单笼饲养，室温维持在20℃～25℃，自然照明，自由饮水和摄食。实验期间大鼠暴露的环境温度控制在（23±2）℃范围内，环境湿度控制在（55±10）％，为避免日周期节律对实验结果的影响，实验时间均于上午8时到11时完成。
　　检测指标：
　　实验结束后，随机抽取每组中的一半大鼠眼眶采血行血常规、心肌酶、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、血浆总抗氧化能力检测。将每组大鼠随机平均分成两小组，选取其中一个小组过量戊巴比妥钠腹腔注射麻醉处死大鼠，取出肝脏、心脏和大脑组织放入-80℃液氮中冷冻，进行MDA（丙二醛）、GSH(谷胱甘肽)、NO（一氧化氮）、MPO（髓过氧化物酶）检测。另一小组大鼠过量戊巴比妥钠腹腔注射麻醉处死大鼠，取出肝脏、心脏和大脑组织，进行HE和免疫荧光染色。每组大鼠中随机选2只大鼠进行大脑、心脏、肝脏HE染色，每个部位从连续切片中随机选取1张切片行HE染色，用于观察是否有变性、坏死、出血、异型性变等。从大脑组织连续性切片中选择第10及20张切片进行髓鞘免疫荧光染色，拍照并测量荧光密度值，荧光密度测定选择在200倍视野下测定;从大脑连续性切片中选择第11及21张切片进行神经元免疫荧光染色，拍照并测量荧光密度值，荧光密度测定选择在200倍视野下测定。
　　统计方法：
　　SPSS19.0((SPSS Inc.，Chicago，IL，USA))软件包用于本实验的统计分析。除了组织病理学结果，其他数据均采用均数±标准差(mean±SD)表示，在不同的组别间的各项指标之间当方差齐的时候用one-way ANOVA and post hoc LSD检验;方差不齐的时候用Welch近似方差分析和Dunnett T3检验。当P＜0.05时，则表示差异具有统计学意义。
　　结果：
　　各组大鼠血常规差异无统计学意义(P＞0.05);各组大鼠血浆谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)差异无统计学意义;各组大鼠血浆中T-AOC在低频旋转组与其他三组之间的比较差异有统计学意义(P＜0.05)，低频旋转组的T-AOC明显低于其他各组，而其余各组间比较差异无统计学意义(P＞0.05);各组大鼠血浆中的CK和CK-MB在高频旋转组与空白对照组比较差异有统计学意义(P＜0.01)，高频旋转组血浆中的CK和CK-MB高于其他各组;各组大鼠血浆中LDH差异无统计学意义(P＞0.05);各组大鼠血浆中HBDH差异有统计学意义(P=0.000)，除了不旋转组和低频旋转组比较差异无统计学意义之外(P＞0.05)，其余各组之间的比较差异都有统计学意义(P＜0.05)，各实验组的HBDH（α—羟基丁酸脱氢酶）明显高于对照组;各组大鼠大脑组织、心脏组织中的MDA、GSH、NO、MPO差异无统计学意义(P＞0.05)，肝脏组织中MDA、NO、MPO差异无统计学意义(P＞0.05)，不旋转组的GSH高于其他各组，与其他各组相比差异均有统计学意义(P＜0.05);各组大鼠大脑组织免疫荧光密度值差异无统计学意义(P＞0.05);组织病理结果显示:旋转恒磁场对各组大鼠大脑组织、肝脏组织没有损伤作用，对心肌有损伤作用，并且损害作用随着恒磁场旋转频率的增高而增加。
　　结论：
　　(1)中等强度旋转恒磁场亚慢性连续照射对大鼠血常规没有明显影响;
　　(2)中等强度旋转恒磁场亚慢性连续照射对大鼠大脑组织没有明显毒性作用;
　　(3)中等强度旋转恒磁场亚慢性连续照射对大鼠肝脏组织没有明显毒性作用，在不旋转组恒磁场有助于促进肝脏组织谷胱甘肽(GSH)的合成;
　　(4)中等强度旋转恒磁场亚慢性连续照射对大鼠心脏组织有损害作用，并且其损害作用随着恒磁场旋转频率的增高而增加。

目录

摘要

第一章 前言

第一节 电磁场生物效应概述

第二节 研究的目的和意义

第三节 研究的内容

第二章 实验部分

第一节 材料和方法

1．1 一般资料

1．2 实验方法

1．3 检测指标

1．4 统计学分析

第二节 结果

2．1 血常规结果比较

2．2 血浆T-AOC、AST、ALT结果比较

2．3 血浆心肌酶结果比较

2．4 大脑组织生化结果比较

2．5 肝脏组织生化结果比较

2．6 心脏组织生化结果比较

2．7 大脑皮层组织病理结果比较

2．8 肝脏组织病理结果比较

2．9 心脏组织病理结果比较

2．10 大脑组织MBP免疫荧光结果比较

第三节 讨论

第四节 结论

参考文献

全文总结

中英文缩略词对照表

学习期间发表论文

致谢

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