【摘要】： 研究目的： 隨著科學技術的發(fā)展，社會的進步，電磁輻射在廣播、通信、工業(yè)、科學研究、國防、醫(yī)療衛(wèi)生等各個領域得到了廣泛的應用，并深入到家庭中。然而，電磁輻射也成為繼“三廢”污染之后的第四大環(huán)境污染源，嚴重影響了人體健康。因此，，各類電磁場的生物效應便成為生物電磁學領域的一個重要課題。 在人體各系統(tǒng)中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)是對電磁輻射最敏感的系統(tǒng)，神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，要深入探討脈沖磁場對神經(jīng)系統(tǒng)的生物學作用，就必須開展脈沖磁場對神經(jīng)元作用的研究。脈沖磁場對神經(jīng)元的生物學效應是磁場和神經(jīng)元共同作用的結(jié)果，是與兩者的參數(shù)密切相連的。脈沖磁場的頻率、強度、作用時間，接受磁場作用的神經(jīng)元的來源、部位、生長狀態(tài)等參數(shù)都是影響脈沖磁場生物學效應的主要因素。 本課題對大鼠頭部和體外培養(yǎng)胎鼠皮質(zhì)神經(jīng)元施加脈沖磁場輻射，旨在探討極低頻(15Hz)脈沖磁場對大鼠學習和記憶、腦組織形態(tài)學、腦電圖的影響及對體外培養(yǎng)胎鼠皮質(zhì)神經(jīng)元的損傷效應，并綜合分析其可能機制。 研究方法：1．36只雄性Wistar大鼠隨機分為對照組(A組)和實驗組(B組)，對實驗組大鼠施加脈沖磁場輻射(重復頻率15Hz、平均場強0.1mT)，發(fā)射源固定于清醒態(tài)大鼠顱頂骨外約2mm處，45min／次，1次／d，連續(xù)30d。輻射完畢12h后，分別對對照組和實驗組大鼠進行以下檢測： (1)．Morris水迷宮測試以檢測大鼠學習記憶能力的變化，并用攝像機實時拍攝兩組大鼠的行為。 (2)．形態(tài)學觀察： ①．光學顯微鏡觀察：將2組大鼠斷頭處死，在冰盒上快速開顱取腦，取額葉皮質(zhì)腦組織，常規(guī)制備石蠟切片，蘇木精—伊紅(HE)染色，進行光鏡觀察。 ②．透射電子顯微鏡觀察：將取得的額葉皮質(zhì)腦組織修成約1mm~3的小樣品塊若干，迅速置入3％戊二醛固定液中，常規(guī)方法制備超薄切片，JEM-1200EX透射電子顯微鏡觀察記錄。 (3)．腦電圖(EEG)檢查：以檢測兩組大鼠腦電節(jié)律的變化。 2．以Wistar孕大鼠15.5～16.5d的胚胎原代培養(yǎng)的大腦皮質(zhì)神經(jīng)元為實驗材料。神經(jīng)元培養(yǎng)48h后，隨機分為對照組和實驗組，對實驗組神經(jīng)元施加極低頻脈沖磁場輻射，主要參數(shù)選擇：重復頻率15Hz、平均場強0.1mT，30min／次，3次／d，共2d。輻射完畢12h后，分別對對照組和實驗組神經(jīng)元進行以下檢測： (1)．檢測神經(jīng)元的形態(tài)學變化：利用透射電子顯微鏡觀察神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)的變化。 (2)．相對存活率測定：四甲基偶氮噻唑藍比色法(MTT)測定實驗組神經(jīng)元的相對存活率。 (3)．流式細胞術測定神經(jīng)元胞漿內(nèi)游離Ca~(2+)濃度的變化：收集細胞，加Fluo3／AM至終濃度為10μmol／L，避光孵育1h。利用流式細胞儀檢測(激發(fā)波長為506nm，發(fā)射波長為526nm)，取10000個神經(jīng)元熒光強度值的平均值為各組測定值。 (4)．流式細胞術測定線粒體膜電位：收集細胞，加羅丹明123至終濃度為10μg／ml，孵育30min。利用流式細胞儀檢測(激發(fā)波長為488nm，發(fā)射波長為530nm)，取10000個神經(jīng)元熒光強度值的平均值為各組測定值。 結(jié)果： 1．極低頻脈沖磁場對正常大鼠學習記憶、腦組織形態(tài)學及EEG的影響： (1)、兩組大鼠在水迷宮中游泳的情況：對照組大鼠在水迷宮中游泳姿勢協(xié)調(diào)、肌力、抖毛反射均正常。第一次輻射完畢24h后實驗組大鼠精神萎靡，在水迷宮中游泳姿勢不協(xié)調(diào)、肌力減退，抖毛反射減弱，但是，隨著時間的推移，此現(xiàn)象逐漸消失。 (2)、Morris水迷宮測試結(jié)果：對照組和實驗組大鼠在實驗1d、2d、3d、4d、5d、9d、20d、29d的逃避潛伏期分別為19.4±10.0、14.1±10.0、12.7±10.1、6.6±3.5、6.5±3.0、6.1±2.8、7.1±2.2、6.1±16.8和55.2±32.2、17.3±9.9、13.3+9.0、8.9±3.1、7.7±2.6、6.5±1.4、7.8±10.5、7.1±7.3。 (3)．極低頻脈沖磁場輻射對大鼠腦組織形態(tài)學的影響： ①．光學顯微鏡觀察：對照組大鼠皮質(zhì)區(qū)神經(jīng)元胞體飽滿，軸突明顯。實驗組大鼠皮質(zhì)區(qū)神經(jīng)元胞體固縮，染色質(zhì)邊集。 ②．透射電子顯微鏡觀察：對照組大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元細胞核呈圓形，核仁居中，染色質(zhì)的密度和分布正常，核周體胞質(zhì)中細胞器豐富。實驗組大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元出現(xiàn)超微結(jié)構(gòu)改變。 (4)．腦電圖檢測結(jié)果：對照組大鼠腦電圖的頻率和波幅分別為9.67±1.37(Hz)和76.7±10.8(μm)；實驗組大鼠腦電圖的頻率和波幅分別為7.71±1.12(Hz)和58.9±8.6(μm)。 2．極低頻脈沖磁場對體外培養(yǎng)胎鼠皮質(zhì)神經(jīng)元的損傷效應： (1)．形態(tài)學觀察：對照組神經(jīng)元，倒置顯微鏡下所見：分散均勻，胞體飽滿立體感強，呈三角形或多角形，細胞之間建立突起聯(lián)系，胞體及突起表面平滑。電鏡下，神經(jīng)元雙層核膜清晰光滑，常染色質(zhì)豐富，核周體胞漿中線粒體較多，其雙層膜和嵴清晰。實驗組神經(jīng)元，倒置顯微鏡下所見：生長狀態(tài)欠佳，胞體欠飽滿，神經(jīng)元之間也有突起聯(lián)系，但較對照組明顯減少，胞體和突起表面粗糙。電鏡下，神經(jīng)元胞漿內(nèi)分布有較多的髓樣體，大部分線粒體的嵴排列紊亂，局部或完全空化，可見數(shù)個空泡化的線粒體聚集并被單層膜包繞在一起(線粒體聚集現(xiàn)象)。 (2)、相對存活率測定：對照組和實驗組神經(jīng)元光密度(A_(570))值分別為0.494±0.031和0.401±0.023。 (3)、神經(jīng)元胞漿內(nèi)游離Ca~(2+)濃度的測定：對照組和實驗組神經(jīng)元胞漿內(nèi)游離Ca~(2+)平均熒光強度分別為66.69±2.24和78.22±1.59。 (4)．線粒體膜電位測定：對照組和實驗組神經(jīng)元線粒體膜電位平均熒光強度分別為69.49±1.94和41.66±2.01。 結(jié)論： 本實驗條件下，極低頻脈沖磁場(重復頻率15Hz、平均場強0.1mT)長時程(30d)輻射可影響大鼠的腦電節(jié)律，并可導致大鼠皮質(zhì)神經(jīng)元凋亡及其他超微結(jié)構(gòu)改變；可抑制體外培養(yǎng)的胎鼠皮質(zhì)神經(jīng)元生長并可導致其代謝異常、胞漿內(nèi)游離Ca~(2+)濃度升高及線粒體膜電位降低。 極低頻脈沖磁場(重復頻率15Hz、平均場強0.1mT)長時程輻射時，雖然只是在起初觀察到實驗組大鼠明顯的運動感覺記憶障礙，之后逐漸恢復，但腦組織形態(tài)學檢測和腦電圖檢查都存在顯著異常改變，因此，探討極低頻脈沖磁場的生物學效應需要綜合分析多項指標，并應充分考慮其長時程輻射帶來的負面影響。 意義： 本課題選擇清醒態(tài)相似頻率(15Hz)作用于成年大鼠頭部和體外培養(yǎng)的胎鼠皮質(zhì)神經(jīng)元，揭示了極低頻脈沖磁場長時程輻射對大鼠學習記憶的負面影響及對離體和在體神經(jīng)元的損傷效應及其可能機制，為進一步探討極低頻脈沖磁場對神經(jīng)系統(tǒng)的生物學效應及其機制提供了實驗資料，為臨床合理利用極低頻脈沖磁場提供參考。
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【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：R35

【引證文獻】

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1 欒玉民;胡中;;不同頻率經(jīng)顱磁刺激對正常和腦缺血大鼠海馬記憶能力的影響[J];中國康復理論與實踐;2011年01期

本文編號：2316674