ELF-EMF对细菌生物学特性的影响及机理研究

摘要

极低频电磁场(Extremely low frequency electromagnetic fields，ELF-EMFs)是指频率在300Hz以下的交变电磁场，它在日常生活和工作环境中广泛存在，并同生物体发生相互作用。目前，对于ELF-EMF生物学的研究已经成为热点，但对ELF-EMF效应的观察尚不够系统，其作用的机理也不够清楚，这在一定程度制约了ELF-EMF生物效应的开发利用。针对低强度(1~5 mT范围内)ELF-EMF生物学效应的研究更少，这对制定ELF-EMF暴露限值极为不利。因此，深入开展ELF-EMF与生物体相互作用的研究，探究ELF-EMF生物学作用的一般特征和规律，揭示ELF-EMF生物学效应的作用途径及分子机制有重要现实意义。本文研究了50Hz，1~5mT下ELF-EMF对E.coli等微生物的生长抑制、细胞毒性和基因毒性作用，分析ELF-EMF与其他环境因子间的协同效应，并探讨ELF-EMF生物学效应的可能作用机制。
　　本研究主要内容包括：⑴ELF-EMF的生物学效应与暴露强度、暴露时间存在非线性关系，甚至在某些特定区域出现饱和现象。另一方面，当细胞接受总刺激剂量相同，而刺激方式不同的ELF-EMF暴露时都表现出明显的生长抑制效应，并且连续刺激模式下的生长抑制作用高于间歇刺激模式。⑵ELF-EMF的生物学效应与E.coli细胞的生理状态密切相关，对数生长期的E.coli细胞对ELF-EMF作用最为敏感，而处于延迟期和衰亡期的E.coli细胞对ELF-EMF生物学作用表现相对较弱。不同微生物对ELF-EMF暴露的敏感性也有差别，就敏感而言，E.coli>Salmonella typhimurium>Yeast。⑶ELF-EMF暴露对微生物有潜在的细胞毒性和遗传毒性，长时间暴露于ELF-EMF中可诱导Salmonella typhimurium的DNA产生损伤，这种损伤与暴露时间有关，Salmonella typhimuriumTA1535在50Hz，3mT下连续暴露18h通过SOS/umu检测能观察到DNA的损伤，当暴露时间达到24h以上时，这种遗传毒性更显著。此外，50Hz，3mT的ELF-EMF可对E.coli产生细胞毒性，当E.coli在ELF-EMF中暴露14h时可以初步观察到细胞毒性，当暴露时间达到18 h时，这种细胞毒性更明显；而当暴露时间达到24h或以上时，ELF-EMF将表现出显著的细胞毒性，ELF-EMF的细胞毒性与暴露时间存在剂量依赖性。另一方面，ELF-EMF暴露也将引起蛋白质表达水平发生改变，尤其是一些小分子蛋白。当E.coli暴露在ELF-EMF下24h以上时，可明显观察到一条分子量约为60kDa的蛋白质谱的出现，推测其可能是应激相关蛋白。⑷ELF-EMF与Pb2+、苯酚间存在明显的协同效应，ELF-EMF可明显降低引起 E.coli毒害的铅离子和苯酚的浓度阈值。而 ELF-EMF与UV互作时，先施加UV后进行ELF-EMF刺激时，E.coli存活率明显低于先进行ELF-EMF暴露后实施UV刺激的实验组。

目录

符号表

第1章 绪论

1.1极低频电磁场的生物学研究意义

1.2国内外研究现状

1.3电磁生物效应在工业上的应用现状

1.4 ELF-EMF生物学效应研究中还存在的问题

1.5本研究创新之处

第2章 材料与方法

2.1主要实验试剂

2.2主要实验仪器

2.3菌种及培养基

2.4 ELF-EMF刺激方法与研究路线

2.5 ELF-EMF与环境因子协同效应研究

第3章 结果与讨论

3.1 ELF-EMF刺激剂量与生物学效应间的关系

3.2 ELF-EMF对不同微生物菌株生长的影响

3.3 ELF-EMF对微生物生理代谢的影响

3.4 ELF-EMF与环境因子互作效应的研究

第4章 结论

4.1 ELF-EMF刺激剂量与生物学效应间的关系

4.2 ELF-EMF对不同微生物菌种生长的影响

4.3 ELF-EMF对微生物生理代谢的影响

4.4 ELF-EMF与环境因子互作效应的研究

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果