电磁场对癌细胞的生物学效应

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1、电磁场对癌细胞的生物学效应电磁场生物学窗效应是指受电磁场作用的生物系统，対电磁场特定离散频率或者功率密度的特异性响应。对于窗效应的大部分实验研究，表现为极低频（ELF）连续波或者ELF连续波、脉冲波幅度调制的射频载波产生的生物学效应的研究。研究表明：低强度（〈1〃〃必〃/）、ELF脉冲波幅度调制的射频载波作用下的生物系统，非热效应占主导地位。对于ELF脉冲波调制下的载波作用于生物系统的窗效应的实验研究，已有一些学者作了一定的工作。如Oscar和Harins用脉冲幅度调制的微波照射大鼠丘脑下部海马，发现宽度为

2、lOgs,重复频率为50IIz,平均功率密度为0.3mw/cm2的脉冲调制的微波（1300M）引起的海马对少标记D-甘露醇的吸收比参数为lOgs.100Hz、2mw/cnf的脉冲调制的微波效果明显。Oscar等还发现：用连续波（1300M）照射的大鼠脑髄质对D-甘露醇的吸收峰值在而用宽度为0.5ys、重复频率为1000Hz的脉冲调制的微波照射，吸收峰值在0.5/〃必//处等。Kamensk11⑵发现用宽度为l

3、ls重复频率为100、200、700Hz,平均功率密度为2mv/cni的脉冲幅度调制频率为3G的

4、微波照射青蛙，在700IIz处，对使青蛙坐骨神经兴奋性提高15%。从这些工作可以看出：一方面，生物系统对连续微波和脉冲波调制的微波响应不同。另一方面也说明，ELF脉冲波调制的微波可导致生物系统的窗效应现象。但ELF脉冲波直接作用于生物系统，产生的生物学效应值得研究。本文给出了人体肝癌细胞在一定频率或幅值的脉冲波照射前、后，胞内钙离子荧光强度的变化情况。结果说明ELF脉冲波作用的生物系统也可引起窗效应现象。材料和方法一、试剂和材料1.试剂(1)M1640培养液小牛血清Fluo-3荧光探针二甲基亚砚胰贺口酶(2

5、)D-Hank'S液(g/1)NaCl&00MgSOi・7出00.20KC10.40Na2HP04・I2H2O0.12KH2PO40.06NaHCOs0.352.材料信号功率发生器（YB—1561）（江苏、扬中）TEM小室（西安电子科技大学研制）温度控制仪（SWK-1）（北京、司南）匹配负载（50欧姆）激光扫描共聚焦显微镜二、胞样品的制备和负载1.细胞样品的制备取对数生长期培养的人体肝癌（7721）细胞株，经常规消化（用胰蛋白酶）制成悬液,然后将其接种于特制的50mm的培养皿（培养皿底产中央开一直径约为10

6、mm的小孔，并从底部粘贴一盖波片）底部的盖波片上，并加含10%小牛血清的Ml640培养液后，置于温度为37°C,含有5%C02的培养箱中。次日即可进行负载。2.负载取荧光探针备用液一支，给其中加一定量的D-Hank^s液。然后，用D-Hank^液洗涤细胞样本2~3次，于24~35°C避光条件下，将Fluo-3/AM-定量与样本一起孵育30分钟左右，待细胞内积聚了足够高浓度的荧光探针后，再用D-lIank^液冲洗三次。然后进行检测。三、实验照射系统四、实验流程实验结果被列在表一中。在表一中，细胞1、2……等数

7、据是细胞内钙离子荧光强度与背景光的荧光强度的差值，且照射前、后的细胞1、2……等没有对应关系，比如，细胞1对应的数值，并不是同一个细胞照射前、后的荧光强度与背景光荧光强度的差值。考虑到每一参数下，照射前、后用的是同一培养皿中的细胞等条件，所以在数据分析时,仅考虑离散的重复频率和离散的功率密度单一因素对细胞生物学效应的影响，即分析釆用单因素分析⑶的方法。由表一的数据分析结果可以看出：在t/T=O.117.脉冲幅度为2.12V、试样温度控制在35.2°C的情况下，用重复频率为16、32、45、60血的矩没脉冲照

8、射人体肝癌细胞，在a二0.05水平下，16、45Hz照射能引起胞内钙离子荧光强度幅值为1.05、2.12、3.21、1.48V的脉冲照射细胞，发现在2.12、3.21V处，照射前、后，钙离子荧光强度有显箸性差异（在a二0.05水平下），而在1.05、3.48处差异不显著。我们的工作是以前工作的继续和延伸，也为了能与ELF连续性对生物系统作用产生效果进行比较。我们选取了16、32、45和60%作脉冲的重复频率，考虑到非热效应的功率密度要求，因而，在功率密度对应的脉冲幅度的选取上满足低强度的要求。脉冲的幅度值采

9、用低的数值，从生理学角度讲，也是为了保证细胞冇100%的存活率。这对生物体非常重要，也对于窗效应的生物医学应用提供依据。如：对某些疾病的药物治疗，可通过窗效应提高药效。至于窗效应的机理，ICR、IPR模型等ELF连续波作用下，生物体表现出的窗效应现彖有一定的解释。但脉冲作用于生物系统而产生的生物学窗效应是需要进一步讨论的问题。（数据见附页）ELF脉冲波对人体肝癌细胞内钙离子浓度的彫响表一数据频率Hz幅值V温度°C