张燕[1]2006年在《极低频电磁场对小鼠精子形成和成熟的影响及其机理的初步探讨》文中研究说明极低频电磁场(Extremely low frequency electromagnetic fields，ELF EMFs)对生殖健康的影响引起了许多工作者的高度关注，然而研究工作多集中在对雌性生殖和妊娠结局上，对雄性生殖影响的报导很少。 本工作以雄性育龄期小鼠为研究对象，探讨50Hz ELF EMFs对小鼠精子生成的影响，分别检测了附睾精子存活状态，附睾精予能量代谢关键酶琥珀酸脱氢酶(SDH)表达和细胞色素c氧化酶(CCO)的活力，睾丸细胞周期和细胞凋亡，以及睾丸细胞周期和细胞修复的调控因子p53蛋白和DNA-PKcs的表达。 结果如下： 1．3.2和6.4mT ELF EMFs暴露后，与对照组比较，附睾体熏比增加了36.4％和45.5％。附睾精子类坏死率分别上升了9.1％和14.7％，存活率下降了21.8％和28.7％，部分精子坏死，未见明显精子凋亡。 2．附睾精子质膜ATPase活性在3.2和6.4mT ELF EMFs暴露后分别下降了92.03％和95.02％。线粒体SDH阳性表达率降低了8.7％和15.3％；CCO吸光度变化率在3.2mT ELF EMFs作用组，为对照组的2倍；吸光度变化率的变化在6.4mT ELF EMFs作用组，仅为对照组的50.0％。 3．ELF EMFs可导致睾丸细胞发生S期阻滞，6.4mT组S期细胞百分比上升了34.4％。细胞凋亡有上升趋势但未见显着性差异。 4．睾丸突变型p53蛋白的表达在ELF EMFs暴露之后有下降趋势，DNA-PKcs的表达在暴露组呈上升趋势，其中6.4mT组与对照组相比有显着差异。 上述结果表明，ELF EMFs可造成附睾缺陷，致使精子类坏死率显着上升，存活率显着下降：附睾精子质膜和线粒体的能量代谢障碍是导致精子质量下降的重要途径。ELF EMFs可导致睾丸细胞发生S期阻滞，增强周期检查点p53蛋白的表达，诱导DNA-PKcs表达进一步激活双链断裂(DSBs)修复系统，同时相
伍思霞[2]2018年在《静电场暴露非热效应动物实验研究》文中指出随着特高压直流输电技术的快速发展,直流输电电压等级不断升高,输电线路周围的环境静电场水平也随之升高,静电场是否会对人体产生不利影响备受公众关注。由于目前尚无国家或国际标准给出静电场暴露标准限值,相关环境问题投诉处理工作困难重重。考虑到中国在特高压直流输电方面工程体量大、技术水平高,国际电工委员会(IEC)、世界卫生组织(WHO)等机构多次倡议由我国主导开展特高压直流输电线路静电场暴露标准限值研究。根据电磁环境标准制定相关准则,动物实验依据是制定静电场标准限值必不可少的依据之一,然而目前静电场非热效应相关的动物实验研究较为缺乏,为推进静电场标准限值制定工作,亟需深入开展相关动物实验研究。本研究分别在已建成投运的±800kV特高压直流输电线路下以及实验室可控条件下开展静电场暴露非热效应动物实验,根据静电场暴露特性以及不同环境特点,分别研究建立了实际输电线下和实验室可控条件下静电场非热效应动物实验造模方法,从方法学角度为今后静电场暴露动物实验研究提供实验设计参考。在确定造模方法基础上,分别在以上两种环境下开展动物实验,并以实验室研究为重点,研究不同暴露强度(名义80kV/m、50kV/m、40kV/m)和暴露时间(7d、14d、21d、35d、49d)下静电场对实验动物生长、行为、血液、肝脏、肾脏、生殖功能等方面的影响,探索静电场潜在的非热效应,同时进一步通过转录组测序技术,从分子生物学水平探究静电场非热效应的生物作用机制,主要研究结论如下:(1)血液方面影响研究结果表明,名义80kV/m(实际55.3±2.7kV/m)静电场暴露可导致小鼠白细胞数量显着降低,从而影响小鼠免疫功能,其机制可能与长期应激导致的神经内分泌功能异常有关。静电场作为一种外环境异常胁迫因子,可能引起小鼠应激反应,导致下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)激活,皮质酮等应激激素分泌增加,而皮质酮可引起淋巴细胞凋亡,最终导致白细胞数量减少。此外,名义50kV/m、40kV/m(实际34.1 ±1.7kV/m、27.1 ±1.4kV/m)静电场暴露对小鼠白细胞数无显着影响,表明静电场对受体免疫功能的影响与暴露强度密切相关。(2)肝脏影响研究结果表明,短期静电场暴露会导致小鼠肝脏受损,且与暴露强度密切相关,主要表现为个别肝功能指标显着升高,伴随肝脏氧化应激指标异常,说明破坏氧化还原体内平衡可能是静电场非热效应的机理之一。随着暴露时间的增加,肝脏损伤可逐渐恢复,表明一定时间后小鼠可对外界静电场产生适应,这可能与机体的自我调节机制有关。(3)肾脏影响研究结果表明,名义80kV/m静电场暴露会影响小鼠肾脏功能,表现为暴露35d后,小鼠血清肌酐(CREA)含量显着升高,暴露结束后电镜结果显示实验组小鼠肾小球部分足突融合成片状,偶见基底膜增生,表明较高强度静电场暴露可能会对小鼠肾小球的滤过作用产生影响。(4)雄性生殖影响研究结果表明,名义80kV/m静电场暴露可造成小鼠睾丸生精细胞内线粒体脊缺失,呈现空泡化,但这一改变并不影响小鼠精子的运动能力,其原因可能与支持精子运动的大部分能量来自于细胞质中的糖酵解过程而非线粒体的呼吸作用有关。(5)转录组测序研究结果表明,名义80kV/m静电场暴露49天后,和对照组小鼠相比,实验组小鼠肝脏和睾丸分别有198、174个基因表达量发生了显着变化,其中有20个基因在肝脏和睾丸中表达均发生了显着变化,表明这些基因可能普遍参与了静电场非热效应的发生过程。KEGG分析结果表明,对囊泡循环相关的物质传递过程的影响和对MHC分子介导的免疫应答过程的影响可能是静电场非热效应的两大内在生物作用机制,可一定程度上解释静电场作用下受体白细胞数量下降这一实验结果。本研究立足于国内外特高压直流输电技术快速发展,但尚未制定静电场暴露限值相关国际或国家标准这一实际,对静电场长期暴露非热效应及其作用机制展开研究,研究成果可从动物实验依据角度为直流输电线路静电场暴露标准制定提供科学支撑。
洪蓉[3]2004年在《极低频电磁场对小鼠雄性生殖影响及其作用机理研究》文中指出近年来，极低频电磁场(ELF EMFs)是否影响人类生殖健康的问题日益引起关注。流行病学以及实验研究表明ELF EMFs可能与雄性生育能力相关，但有限的实验研究没有得出明确的结论。本工作在雄性小鼠上给予0.2～6.4mT，50Hz2周或4周电磁场间断暴露，采用形态学、生物化学以及细胞学的方法和手段，研究ELF EMFs对雄性小鼠生殖的影响并探讨其可能的作用机制。结果如下： 1．ELF EMFs导致小鼠睾丸重量、体积下降，且暴露4周的效应大于2周。电磁场暴露各组睾丸组织学无明显改变。精子数量、精子活动率下降，精子头部畸形率上升。 2．ELF EMFs暴露导致小鼠睾丸、附睾SOD、GSH—Px酶活下降。附睾组抗·OH能力上升，MDA含量下降，NO含量上升。 3．采用单细胞凝胶电泳检测小鼠睾丸细胞DNA受损程度，显示DNA迁移细胞数和彗尾长度上升。 4．采用流式细胞术检测了睾丸不同倍体细胞的百分比、DNA含量以及各时相的细胞百分比。显示6.4mT电磁场暴露2周组1C细胞百分比显着下降，4周组2C细胞百分比显着上升；4周暴露组的1C细胞显着高于2周组，2C细胞显着低于2周组。6.4mT 4周组1C、2C以及4C峰的DNA含量显着下降。6.4mT 2周组S期细胞百分比明显增加。 5．采用流式细胞精子染色质结构方法检测DNA变性精子的数量，结果显示DNA变性精子的数量(COMPαT)增多。 以上结果表明： 1．ELF EMFs导致雄性小鼠睾丸的重量和体积下降，精子数量、活动率下降，头部畸形率上升，从而影响了雄性小鼠的生育能力。 2．ELF EMFs引起雄性生殖能力损害可以由ROS所致性腺氧化损伤得到解释。ELF EMFs可以改变性腺组织的抗氧化能力。与睾丸相比，附睾的氧化还原平衡更易受到影响。 3．ELF EMFs造成ROS的积累，进而引起生殖细胞DNA损伤，引发细胞周期改变和精子染色质结构的HPRR不完全，干扰了精子发生，这可能是导致雄性小鼠生育能力下降的途径之一。 4.较长时间ELF EMFs暴露对雄性小鼠的生精过程以及精子产生不利影响。 5.ELF EMFs造成的生物效应具组织特异性。 本工作使我们得以从ROS所致性腺组织的氧化损伤乃至精子发生紊乱的侧面就ELF EMFs对雄性小鼠生殖的影响做出可能的解释，从而深化了我们对ELFEMFs影响雄性生殖的认识。ELF EMFs可能是导致雄性生育能力下降的物理性危险因子，建议加强对其监测并对长时间电磁场暴露下育龄男性给予防护措施。
王水明[4]2003年在《电磁脉冲辐射对生殖系统的影响及其机制研究》文中研究表明本课题以小鼠为实验对象,通过长期(1年)动态的多指标观察,从细胞、亚细胞及分子水平较系统地探讨了3种场强(8×10~2、2×10~4和6×10~4V/m)的电磁脉冲(EMP)5次重复全身照射后睾丸的病变特点、损伤规律及其发生机制,并初步观察了6×10~4V/m EMP照射对妊娠及子代生长发育的影响,职业暴露对生殖功能的影响。主要结果如下: 一、EMP辐射后睾丸的病变特点、损伤规律 1.3种场强EMP 5次重复全身照射小鼠均可引起睾丸严重的非热效应性生精细胞组织结构和超微结构损伤,最敏感的靶细胞是精子、精子细胞和精原细胞。病变特点为具有速发性、阶段性、持续性和不均一性,并与场强的大小呈正相关。 2.3种场强EMP照射后早中期(6h～28d),雄性小鼠血清睾酮浓度及睾丸组织雄激素受体蛋白及mRNA表达显着降低(但EMP辐射并未引起血清FSH、LH、E2及睾丸组织FSH受体表达的明显改变),同时间质细胞出现一系列组织结构和超微结构的明显改变,提示睾丸间质细胞是EMP辐射敏感的靶细胞之一。 二、EMP辐射所致睾丸损伤的机制 1.TUNEL染色证实凋亡细胞数分别在3种场强EMP照射后28d、7d～14d和3d～28d明显增加,凋亡相关基因及其编码蛋白bax mRNA、bax、p53和c-fos蛋白表达在照射后28d、3d～14d、1d～14d明显增强,而bcl-2蛋白则在照射后1d～3d呈一过性表达增强,表明细胞凋亡是EMP辐射所致睾丸细胞损伤的重要机制。 2.3种场强的EMP照射后,睾丸组织丙二醛的含量及TNF-α表达增加,而超氧化物歧化酶的活性降低,提示氧自由基和细胞因子参与了EMP辐射所致睾丸细胞结构和功能的损伤。 3.3种场强的EMP照射后14d内,睾丸组织内与能量代谢有关的乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶和山梨醇脱氢酶活性均不同程度降低,尤其在照射后7d内多显着降低,同时睾丸组织血供减少。表明睾丸生精细胞的缺血缺氧及能量代谢障碍,在EMP照射所致的生精细胞早期损伤中发挥着重要作用。 4.6×10~4V/m EMP 5次重复照射,可直接引起原代培养的睾丸间质细胞细胞膜损伤-电穿孔,照射后30min～1h逐渐趋于恢复。培养上清离子浓度在照
周文会[5]2012年在《电磁场靶向干扰对雄鼠生殖系统毒性的实验研究》文中认为极低频电磁场的生物效应是生物物理学界研究的重点,近年来,在生物医学工程领域,科研人员采用极低频电磁辐照场,对啮齿类动物造成毒性干扰获得了大量实验成果。采用极低频电磁场(ELF-EMF)干扰,对啮齿类动物的生殖系统造成毒性影响的效果已经引起人们的普遍关注,有研究发现小鼠在ELF-EMF暴露下,生殖系统在发育过程中受到不良影响。但鼠类经过几千年的自然选择,其适应能力非常强,一旦适应单一频率和场强的磁场环境之后辐照就难再有好的效果。本文针对以上所述提出了一种新的实验方法,采用一种新的辐射信号源,将老鼠腹部生殖系统定位为电磁生物靶,针对性的解决鼠类适应能力强的问题使鼠类无所适从,并而达到驱灭鼠的效果。此信号源将几种对鼠类作用效果好的极低频电磁场复合,并且极低频电磁场的方向可改变。本实验在复合频率旋转电磁场驱灭鼠仪的基础上展开,以昆明种小白鼠作为实验对象,给予小鼠连续辐照,研究电磁靶向干扰对雄鼠生殖系统的影响；实验结果发现复合频率旋转电磁场辐照下小鼠生殖系统受到严重损伤：小鼠睾丸生精细胞排列紊乱,细胞层数减少,生精细胞萎缩；附睾中精子成熟率降低,精子存活率降低,严重的附睾中没有精子出现。小鼠睾丸生精细胞排列紊乱、细胞层数减少说明睾丸中生精细胞细胞周期受阻滞,辐照导致小鼠睾丸受损,在睾丸中已经伤痕累累的精子进入附睾中,在附睾中继续受辐照影响,精子成熟率降低,精子存活率降低,辐照造成小鼠精子质量严重下降。实验数据显示,电磁场靶向干扰下小鼠生殖系统毒性效果明显。
王亚峰[6]2013年在《EMP辐照对幼龄雄性小鼠生殖内分泌功能的影响及机制探讨》文中认为随着电子科技的发展，电磁辐射已被视为一种新的环境污染源而备受关注，现代人自出生之日起就暴露于各种复杂的电磁环境中，如极低频、工频、射频、微波、各种脉冲式电磁波等。作为复杂电磁辐射的电磁脉冲（Electromagnetic Pμlse，EMP）是一种高能宽频的复合电磁波，因其在工业、农业、国防等领域的应用日渐广泛，EMP的生物学效应也成为辐射生物学者们关注的热点之一。睾丸是电磁辐射作用的敏感靶器官之一，我科室的研究结果表明EMP辐照对雄性具有明确的生殖内分泌毒性效应。睾丸精原干细胞属于细胞更新系统，对外界刺激非常敏感，睾丸如果在发育阶段受到异常刺激，必将会影响其成年后的功能，因此未成年雄性生殖系统对电磁辐射的反应更是值得关注的对象之一。而目前关于电磁辐射对雄性生殖系统影响的研究对象主要是成年人或成年动物，仅有几篇文献关注未成年动物，也只是观察到了一些现象，并且其研究缺乏系统性，更未从作用机制方面来进行深入探讨。因此，本研究以3周龄雄性BALB/c小鼠为研究对象，从生殖系统的形态结构和功能、激素水平及相关受体和抗氧化系统等方面入手，研究EMP辐照对幼龄雄鼠生殖内分泌功能的影响，并对其可能的作用机理进行初步探讨。目的探讨电磁脉冲辐照对幼龄雄性BALB/c小鼠生殖内分泌功能的影响及相关机制，为制定卫生防护标准、损伤的预防和治疗提供理论依据。方法3周龄雄性BALB/c小鼠随机分为假辐照组和辐照组，辐照参数为场强200kV/m、脉冲次数400次/d的EMP，照射时间分别为2周和1月。辐照2周组小鼠于照后1d、7d、14d、30d和60d进行实验，辐照1月组于照后1d、7d、14d、21d、30d和60d进行实验，每组均设平行对照组，观察如下指标：1.记录各组体重的变化，计算睾丸指数，用HE染色法观察睾丸组织形态，以十字交叉法测量生精小管直径；2.应用TUNEL法检测生精小管中细胞凋亡情况；3.光镜观察精子计数和精子畸形率的变化；4.应用放射免疫法分析睾酮（T）、生长激素（GH）、促性腺激素释放激素（GnRH）、卵泡刺激素（FSH）和黄体生成素（LH）的水平；5.辐照后雄鼠饲养至9周龄时与正常适龄雌鼠按1:2合笼，记录雌鼠的受孕率、产仔数、子代性别比；6.应用比色法检测睾丸中总抗氧化能力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH）和丙二醛（MDA）的变化；7.应用免疫组织化学和Real-time PCR的方法观察睾丸组织中促性腺激素释放激素受体（GnRHR）、雄激素受体（AR）和肿瘤转移相关基因1（MTA1）的表达水平；8.采用Western blot的方法检测睾丸组织中Smad4蛋白的变化。结果1. EMP辐照幼龄雄鼠对睾丸组织形态结构的影响1) EMP辐照2周，和平行对照组相比，小鼠体重在照射第10d和第14d时明显降低（P﹤0.05），小鼠睾丸重量在照后1d、7d、14d时均显着降低（P﹤0.05），睾丸指数在照后7d、14d、60d时有所下降（P﹤0.05），生精小管直径在照后1d、7d、30d、60d时均明显减小（P﹤0.05）；EMP辐照1月组，和平行对照组相比，小鼠体重自照射第8d起到照后21d体重显着降低（P﹤0.05），小鼠睾丸重量自照后1d至照后60d均显着降低（P﹤0.05），睾丸指数在照后21d、30d和60d时明显下降（P﹤0.05），生精小管直径自照后1d至照后60d时均明显减小（P﹤0.05）。2) TUNEL检测染色结果显示，辐照2周组小鼠睾丸组织，凋亡细胞的比例在照后1d和30d时与假辐照组相比明显降低（P﹤0.05），其余时间点无统计差异；辐照1月组小鼠睾丸组织中凋亡细胞数在照后1d和60d时明显升高，照后7d和14d时则明显低于假辐照组（P﹤0.05）。3) EMP辐照2周组小鼠的精子数在照后30d时显着下降（P﹤0.05）；辐照1月组的小鼠精子数在照后7d、14d、30d和60d时与假辐照组相比明显减少（P﹤0.05）。4) EMP辐照2周组小鼠精子畸形率在照后7d、14d、30d和60d时均明显升高（P﹤0.05）；辐照1月组小鼠的精子畸形率在照后1d至30d时与假辐照组相比均显着升高（P﹤0.05）。2． EMP辐照幼龄雄鼠对生殖内分泌功能的影响1) EMP辐照2周组小鼠，血清T的含量在照后1d、7d和30d时明显下降，GH的含量在照后1d下降明显，GnRH含量在照后1d、30d和60d时明显低于假辐照组，FSH含量在照后14d和60d时明显降低，差别均具有统计学意义（P﹤0.05），LH含量在照后各时间点均无明显变化；EMP辐照1月组小鼠血清T水平自照后7d起至照后60d均显着降低，且一直维持在较低水平，GH含量在照后7d、14d、21d和60d时明显下降，GnRH的含量在照后1d、7d、14d和60d时均明显低于对照组，均具有统计学意义（P﹤0.05），其他则无明显差异。2) EMP辐照2周的雄鼠，照后4周与正常BALB/c雌鼠合笼后，雌鼠受孕率明显低于假辐照组（P﹤0.05），平均产仔数无显着差异，辐照组雄性子代增多而雌性子代减少，子代性别比（/）明显升高（P﹤0.05）；EMP辐照1月组的雄鼠在照后2周与正常雌鼠合笼，未能使正常BALB/c雌鼠受孕，辐照组雄鼠不育症状明显。3. EMP辐照幼龄雄鼠影响生殖内分泌功能的机制探讨1)免疫组织化学的结果显示，辐照2周组小鼠睾丸组织GnRH受体蛋白的表达水平在照后1d、7d和30d时低于假辐照组，AR蛋白的表达量在照后1d和30d时明显降低，MTA1蛋白的表达在照后7d和30d时下降明显；辐照1月组小鼠睾丸GnRHR蛋白的表达在照后各时间点均低于假辐照组，AR蛋白的表达量在照后1d、7d、14d、21d、30d和60d时明显降低，MTA1蛋白的表达水平在照后各时间点均低于假辐照组，差别具有统计学意义（P﹤0.05）。2)实时定量PCR结果显示，辐照2周组和辐照1月组小鼠睾丸GnRHR mRNA水平在照后7d均明显降低（P﹤0.05），在辐照后30d时仍然低于对照组但无明显差异；而AR mRNA水平则在辐照后7d和30d时均明显低于对照组（P﹤0.01）；MTA1mRNA水平在照后7d和30d时均呈下降趋势（P﹤0.05）。3) Western blot结果显示，辐照2周组小鼠睾丸smad4蛋白的表达量在照后1d、7d和30d时明显减少，其余时间点与对照组无明显差异；辐照1月组小鼠睾丸smad4蛋白在照后1d、7d、14d和21d时表达明显减弱。4)辐照2周组和辐照1月组小鼠睾丸组织的T-AOC的活性和GSH含量在辐照后1d、7d、14d、30d和60d均明显下降，具有统计学意义（P﹤0.05）；SOD活性在辐照后呈下降趋势，辐照2周组在辐照后1d、7d、30d和60d、辐照1月组在辐照后1d、7d、14d SOD活性下降明显，具有统计学意义（P﹤0.05）；所有辐照组小鼠睾丸中MDA的含量在辐照后均呈明显升高趋势，辐照2周组在辐照后1d、7d和14d、辐照1月组在辐照后1d、7d、14d、30d和60d时明显增加（P﹤0.05）。结论上述研究结果表明，本实验条件下的EMP，辐照幼龄雄鼠影响了睾丸组织的发育，造成睾丸指数下降、生精小管直径变小、精子数量减少、精子畸形率增加、性激素紊乱和生殖障碍等一系列结构和功能的损伤，这些效应可能主要是通过EMP辐照引起睾丸组织过氧化损伤、性激素受体和分子的异常表达而引起的，而具体的损伤机理则有待于进一步探讨。
程燕翔[7]2016年在《莲房原花青素对极低频电磁场致免疫损伤的干预及对海马组织钙信号的调控作用》文中提出极低频电磁场(Extremely low frequency electromagnetic field,简称ELF-EMF)是指电力传输线、电力设施或家用电器产生的频率在0~300Hz的电磁场。近年来大量研究指出,ELF-EMF对机体免疫系统、神经系统和生殖系统都会产生一定的影响。其中,免疫系统在机体中执行着许多重要功能,ELF-EMF将会对免疫系统构成巨大的威胁。目前,研究对ELF-EMF的研究仍集中在风险评估阶段,缺乏防护措施的报道。因此,本论文以莲房原花青素(lotus seedpod procyanidins,LSPCs)为实验材料,以雄性ICR小鼠为实验动物模型,研究ELF-EMF对免疫功能的影响及LSPCs的预防作用和预防途径,并且研究LSPCs对ELF-EMF致脑氧化应激损伤学习记忆的钙信号通路的调节作用。为开发防护ELF-EMF辐照的日常饮食提供理论依据,主要研究内容与结果如下:1.LSPCs对ELF-EMF致小鼠免疫功能损伤的预防作用实验分为正常组、ELF-EMF组和ELF-EMF+LSPCs预防组(30、60和90mg/kg·bw·day),其中LSPCs预防组从辐照前15 d开始灌胃相应浓度的LSPCs,直到实验全部结束。辐照条件为:50 Hz、8 mT下连续辐照28 d,4 h/d。(1)LSPCs对ELF-EMF致小鼠免疫方面的影响本实验测定了小鼠脏器指数、血象、细胞因子浓度等免疫学指标。结果表明:与正常组相比,ELF-EMF辐照后胸腺和脾脏指数显着降低(分别为p<0.05和p<0.01),小鼠造血系统出现异常,血浆和肝脏中IL-4和INF-γ浓度明显降低。而经LSPCs预处理后,与ELF-EMF组相比上述指标均有所改善,其中90 mg/kg LSPCs组,能显着提高胸腺和脾脏指数(p<0.05,p<0.01);白细胞、淋巴细胞数等血象指数均恢复正常,并且促进了血浆和肝脏分泌IL-4和INF-γ。由此提示LSPCs可以有效地减轻ELF-EMF致小鼠免疫功能损伤,调节免疫活性。(2)LSPCs对ELF-EMF致小鼠免疫器官脾脏功能的影响本实验以免疫器官脾脏为重点研究对象,通过测定各组小鼠脾脏T/B淋巴细胞增殖、NK细胞活性、脾脏组织中细胞因子表达量、抗氧化酶活性和脾细胞凋亡情况及凋亡相关蛋白表达指标,探讨ELF-EMF辐照及LSPCs的干预对小鼠脾脏免疫功能的影响。MTT法检测T/B淋巴细胞增殖、乳酸脱氢酶法检测NK细胞活性、western blot检测相关蛋白表达量、流式细胞术检测周期凋亡。结果表明:与正常组相比,ELF-EMF可使脾脏T、B淋巴细胞增殖率和NK细胞活性显着降低(均为p<0.01),细胞因子IL-2、IL-6、IL-10、IFN-γ和TNF-α表达紊乱,脾脏组织中SOD、CAT和GSH蛋白表达量降低(均为p<0.05);诱导小鼠脾细胞阻滞于G0/G1期,凋亡细胞比率显着升高,DNA损伤严重(p<0.01)。此外,ELF-EMF辐照致抗凋亡蛋白Bcl-xl、Bcl-2表达下调,促凋亡蛋白Bax表达上调,最终激活了caspase-3蛋白,导致细胞凋亡。经LSPCs预处理后,由ELF-EMF诱导脾脏功能异常得到有效地改善,以上均以90 mg/kg·bw LSPCs组效果最佳。综上研究表明,LSPCs能够有效提高脾脏T、B淋巴细胞增殖率和NK细胞活性,细胞因子水平得到恢复,抗氧化酶蛋白表达量趋于正常水平,缓解了脾细胞凋亡及DNA损伤,进而有效地通过凋亡途径调控关键蛋白的表达。说明LSPCs对ELF-EMF致脾脏功能损伤具有显着的预防作用。2.LSPCs对ELF-EMF致学习记忆损伤钙信号通路的调节作用动物分组和给予受试物剂量同上,在选定的辐照损伤条件下实验结束后,采用Fluo-3/AM荧光标记测定细胞内游离Ca~(2+)浓度;ELASA法测定IP3和DAG的浓度;Western blot法测定ELF-EMF致学习记忆损伤有关的钙离子上下游信号通路上关键调控蛋白的表达量。结果显示:与正常组相比,ELF-EMF可引起海马组织中Gα(i)水平增高,致使IP3和DAG含量提升,进而细胞内钙离子水平显着提升,PKA,PKC-betaII和PP2B表达量增高,CaMKII的表达量降低,致使CREB的磷酸化减少,进一步降低了下游分子BDNF的表达,使得小鼠的学习记忆功能损伤。经过灌胃LSPCs后,ELF-EMF导致学习记忆功能损伤的钙信号途径上下游关键蛋白表达得到了显着地改善,并且在实验浓度范围内存在剂量-效应的关系,且以90mg/kg·bw LSPCs组效果最佳,并趋于正常组。以上结果表明,LSPCs能通过降低海马组织中Gα(i)的表达量,减少Ca~(2+)内流,进而调控PP2B和CaMKII及下游信号通路蛋白BDNF的异常表达。从而改善小鼠学习记忆能力。
王顺[8]2014年在《极低频电磁场生物效应实时检测及其生物鲁棒性分析的研究》文中研究表明随着各种电力设备、高压输变电线路的大力建设和日常生活中各种家用电器的普及,极低频电磁场对人的健康影响越来越受到关注。但目前流行病学研究没有给出极低频电磁场影响人健康的确切证据,故电磁场生物效应的机制研究尤其重要。电磁场生物效应作用机制存在两个重要的科学问题：(1)电磁场作为物理因素最初是如何与生物体作用的?即原初作用机制问题；(2)多少强度的电磁场会产生生物效应甚至于健康效应?即限值问题。因此,若深入探究电磁场生物效应的机制,研究工作必须做到动态、实时、准确高效地观察与分析,以及从系统论的角度,评价电磁场对生物体的影响。在本实验室先前的工作基础之上,本文探究大鼠海马神经细胞对不同强度50Hz极低频电磁场短时间刺激的鲁棒性。我们分析了电磁场作用下活性氧自由基(ROS),钙离子(Ca2+)和线粒体膜电位(MMP)叁个生物学指标的动态变化。通过电磁场作用下这叁个指标的动态变化的鲁棒性,研究电磁场对细胞的影响。本文主要包括以下两部分工作：第一部分是极低频电磁场暴露实时检测技术的开发。建立了两套以阈值分割为主要技术的分析方法：第一套用于从ROS和Ca2+荧光照片中提取荧光图线,反映细胞内的ROS和Ca2+浓度动态变化；第二套从MMP图像中,得到目标线粒体红绿色分量的荧光比值变化图线,用以反映线粒体膜电位的动态变化状况。通过该部分建立的方法,从图像中提取出了动态图线,反映细胞状态的变化。第二部分是极低频电磁场对生物效应影响的分析。根据生物鲁棒性理论,分析第一部分工作中提取出的图线。利用非线性系统状态图的分析方法,确定出每一个分析目标的生理指标变化状况。本文得出如下结论：(1)电磁场瞬时作用海马神经元会对细胞内ROS鲁棒性产生影响,这种影响存在较明显的剂量效应关系。(2)电磁场瞬时作用海马神经元影响细胞内Ca2+鲁棒性,这种影响可能存在阈值效应。(3)本研究未观察到电磁场瞬时作用下,海马神经元的线粒体膜电位鲁棒性的显着改变。
刘永[9]2016年在《50Hz极低频电磁场和1800MHz射频电磁场表观遗传学效应及其机制的研究》文中指出随着科技的发展,各类电子产品、电力设备广泛使用,由此产生的各种不同频率的电磁场已经成为继空气、噪声和水源污染后的第四大污染,严重影响和威胁人类健康。极低频电磁场(ELF-EMF)和射频电磁场(RF-EMF)是我们日常生活中接触到的最普遍的两种电磁场。许多研究表明,ELF-EMF和RF-EMF暴露与人类健康损害和部分疾病的发生具有一定的相关性,包括儿童白血病、脑肿瘤、Lou Gehrig疾病以及老年痴呆症病等。由于雄性生殖器官对环境有害物质非常敏感,随着近年来精液质量下降和不育的人群越来越多,人们开始密切关注ELF-EMF和RF-EMF对雄性生殖健康的潜在危害。然而,目前关于ELF-EMF和RF-EMF是否具有明显的雄性生殖毒性的流行病学研究以及实验研究结果还很不一致,而且关于ELF-EMF和RF-EMF暴露对(男)雄性生殖毒性以及机制也均不清楚。因此系统的开展ELF-EMF和RF-EMF生殖毒性效应及其机制的研究,对于全面认识二者对人类健康的影响及防治具有重要的意义。DNA甲基化是表观遗传修饰的途径之一。它指的是在DNA甲基化转移酶的作用下将活性S-腺甲硫胺酸(S-aerosol-mentioning,SAM)转移至DNA分子胞嘧啶环5-C位点使其转变为5-甲基胞嘧啶的过程。DNA甲基化是一种广泛的表观遗传调控机制。一般而言,基因启动子区高甲基化会抑制其表达。因此DNA甲基化在基因表达调控中起重要作用,而且广泛参与了各种生命活动和疾病的发生。miRNA是表观遗传学调控的另一重要途径,作为一类内源性非编码小RNA(长度大约在19~25核苷酸),它几乎存在于所有的生物体中,包括动物、植物和病毒。miRNA主要的生物学功能是通过结合靶基因的3’非翻译区从而在转录后水平上调控基因的表达。miRNA通过与靶基因的结合能够抑制靶mRNA的翻译或提高mRNA的降解。miRNA介导的细胞调控是一种重要的表观遗传机制的调控途径,人类基因组中约60%的基因都受到miRNA的调控,miRNA介导的细胞调控几乎涉及参与全部的细胞进程,如细胞增殖、细胞分化、细胞凋亡以及细胞周期等,且miRNA与多种人类肿瘤和男性生殖障碍密切相关。越来越多的证据表明,DNA甲基化和miRNA对精子的生成和男性的生育能力至关重要。鉴于EMF暴露对雄性生殖健康的潜在危害值得关注,但现有研究未得出明确的结论。存在较大争议的原因一方面可能与无标准暴露装置,暴露频率、强度、时间不一,检测方法和细胞敏感性不同等有关;另一方面,不少研究发现ELF-EMF和RF-EMF没有明显的遗传毒性。因此,本研究拟从表观遗传学这一新的角度入手,系统的评价EMFs暴露是否对DNA甲基化以及miRNA等主要的表观遗传学调控产生影响;筛选关键性dna甲基化调控应答基因和mirna,并初步分析相关的dna甲基化调控基因和mirna在emfs暴露过程中的功能及其机制。为进一步全面认识电磁辐射的损伤效应与医学防护提供理论依据和研究材料。本论文主要研究内容和结果如下:(1)50hzelf-emf的表观遗传学研究(1)以不同电场强度(1mt,2mt和3mt),间歇式暴露模式(5min开10min关)建立50hzelf-emf暴露条件下小鼠gc-2细胞的表观遗传学细胞研究模型。暴露72h后采用cck-8和流式细胞术等分析方法发现,不同场强的50hzelf-emf暴露对gc-2细胞的形态、生长没有明显的影响,对gc-2细胞的细胞周期和凋亡也没有明显的影响(p>0.05)。表明50hzelf-emf短期暴露在体外没有明显的细胞功能改变。(2)全基因组dna甲基化水平定量分析发现:50hzelf-emf暴露后,1mt暴露组gc-2细胞dna的甲基化水平明显降低;2mt和3mt暴露后,gc-2细胞全基因组甲基化水平升高(p<0.05),表明50hzelf-emf暴露可以导致gc-2细胞dna异常甲基化。初步的机制研究表明,在50hzelf-emf暴露条件下,dnmt1、dnmt3b的mrna和蛋白的表达水平明显改变,表明相关的dna甲基化转移酶参与了50hzelf-emf致gc-2细胞全基因组甲基化水平的改变。(3)利用dna甲基化芯片初步筛选了50hzelf-emf暴露条件下主要的差异甲基化基因,建立了全基因组甲基化差异图谱。其中有400多个基因发生了明显的甲基化改变,表明50hzelf-emf暴露可能通过调控相关基因的甲基化产生生物学效应。通过对部分候选基因dna甲基化状态的进一步分析,结果发现nod1、lrrc9、tagln等基因启动子区明显甲基化,且负调控相关基因的表达,表明相关基因不仅可以作为50hzelf-emf暴露的候选标志物,而且可能在50hzelf-emf诱发的生物学效应中起重要作用。(4)利用表达谱芯片建立了50hzelf-emf暴露下差异基因表达谱。在1mt暴露条件下共有84个差异表达基因(其中包括44个基因上调,40个基因显着下调);在3mt暴露条件下,差异表达的基因共有324个,其中包括235上调的基因和89个下调的基因。进一步分析发现50hzelf-emf暴露下,maoa、bhmt、gng8、ugt2b34、dgat1和adh1等基因可能是1mt暴露条件下关键应答靶基因;而cyp3a11、ugt2b34、adcy5、ptgs1和cyp2b23等基因是3mt暴露条件下核心的靶基因。通过对相关基因表达验证结合生物信息学分析发现,这些关键性差异表达的基因主要涉及到免疫应激、组蛋白修饰、氧化应激等信号通路,提示50hzelf-emf可能影响相关的信号通路而产生生物学效应,为后续的深入研究提供了研究资料。(5)通过mirna表达谱芯片建立了50hzelf-emf暴露条件下差异mirna表达谱。结果表明:50hzelf-emf暴露可以明显诱导mirna差异表达。1mt暴露组共有19个mirna的表达发生改变,其中有7个mirna表达上调,12个mirna表达下调。在3mt暴露组,差异表达的mirna共有36个,其中有9个mirna表达上调,27个mirna表达下调。进一步分析发现,在1mt暴露组中,mir-211-3p、mir-494-3p、mir-669f-3p和mir-1907是关键性应答mirna。然而,在3mt暴露组,mir-30e-5p、mir-210-5p、mir-224-5p、mir-196b-5p、mir-504-3p、mir-669c-5p和mir-455-3p是关键性应答mirna。这些差异表达mirna可能与elf-emf的生物学效应密切相关。采用go和kegg对mirna靶基因所涉及的信号通路分析发现,相关的mirna靶基因主要参与mtor信号通路、昼夜节律信号通路、p53信号通路、长期抑郁和mapk信号通路等信号通路,提示50hzelf-emf可能通过mirna影响上述信号通路和相关的生物学功能。我们的研究也表明这些显着改变的mirna可作为候选的生物标志物。(6)我们首次发现不同场强的50hzelf-emf能够改变gc-2细胞中mir-26b-5p的表达水平。单独过表达或者沉默mir-26b-5p对gc-2细胞的生长、凋亡以及细胞周期没有明显影响。但是过表达mir-26b-5p再暴露于3mt50hzelf-emf会引起gc-2细胞由g0/g1期向s期转换,提示mir-26b-5p与50hzelf-emf存在着明显的交互作用。进一步的机制分析表明,ccnd2是mir-26b-5p的一个直接的靶基因,mir-26b-5p的表达与ccnd2的表达呈负相关。进一步的实验表明50hzelf-emf与mir-26b-5p表达都可以改变ccnd2mrna和蛋白的表达水平从而影响细胞周期。相关研究首次表明mir-26b-5p-ccnd2在gc-2细胞暴露于50hzelf-emf过程中对细胞周期的调控发挥重要作用。(2)1800mhzrf-emf的表观遗传学研究(1)以不同比吸收率(1w/kg、2w/kg和4w/kg),间歇式暴露模式(5min开10min关)分别建立了1800mhzrf-emf暴露条件下小鼠gc-2细胞的表观遗传学细胞研究模型。暴露72h后采用cck-8和流式细胞术等方法分析发现:不同比吸收率的1800mhzrf-emf暴露对gc-2细胞的形态、生长没有明显的影响。不同比吸收率的1800mhzrf-emf对gc-2细胞的细胞周期和凋亡也没有明显的影响(p>0.05)。(2)采用dotblot方法分析1800mhzrf-emf暴露后gc-2细胞全基因组甲基化水平,分析结果表明1w/kg和2w/kgrf-emf暴露时全基因组甲基化水平无明显变化(p>0.05),而4w/kgrf-emf暴露条件下gc-2细胞全基因组甲基化水平升高(p<0.05)。进一步的机制分析发现1800mhzrf-emf可改变dnmtsmrna和蛋白水平的表达。表明4w/kgrf-emf暴露能导致gc-2细胞dna甲基化异常改变,且DNMTs参与了4 W/kg RF-EMF诱导的全基因组甲基化水平改变调控。(3)利用DNA甲基化芯片对差异甲基化调控基因进行了筛选,发现4 W/kg RF-EMF暴露条件下,共有132个差异甲基化位点(54高甲基化和78低甲基化)。深入分析发现Cycs、Xpnpep3、Nmur2和Mob1a等基因的甲基化改变较为明显,且负调控相应基因的表达,提示我们DNA甲基化可能参与了1800 MHz RF-EMF的生物效应过程。(4)通过miRNA表达谱芯片建立了1800 MHz RF-EMF暴露条件下差异miRNA表达谱。分析结果表明4 W/kg RF-EMF暴露可以诱导miRNA差异表达。通过qRT-PCR验证和生物信息学分析发现,miR-19a-3p、miR-291b-5p、miR-7684-5p、miR-6958-3p、miR-344g-5p、miR-669n和miR-1896可能是4 W/kg RF-EMF暴露条件下主要应答miRNA。这些差异表达miRNA可能与4 W/kg RF-EMF的生物学效应密切相关。(5)通过表达谱芯片建立了4 W/kg RF-EMF暴露后全基因组表达谱。发现共511差异表达基因,其中255个基因表达上调,256个基因表达下调。Signal-Net分析发现Ugt2a1和Cyp2b10可能是重要的靶基因。通过进一步验证和信号通路分析发现,4 W/kg RF-EMF暴露条件下主要影响天然免疫反应、β干扰素细胞反应、嗅觉信号转导、神经活性的配体-受体之间的相互作用、G蛋白偶联受体等信号通路,提示RF-EMF暴露对一些基本生命活动有一定的影响。(6)我们进一步对1800 MHz RF-EMF作用机制进行了分析,结果发现4 W/kg RF-EMF暴露后与天然免疫反应有关的基因,包括IL1а、IL6、IL10、Psg19、Oas1g和Cxcl10表达水平改变明显;与嗅觉信号转导有关的基因,包括Olfr50、Olfr128、Olfr167等基因的表达水平也发生了显着的改变,表明免疫反应和嗅觉信号转导信号通路可能在4 W/kg 1800 MHz RF-EMF的生物效发挥着重要的作用,具有进一步深入研究的必要。综上所述,本实验结果表明50 Hz ELF-EMF和1800 MHz RF-EMF短期暴露都可以显着诱导DNA甲基化和miRNA差异表达,具有明显的表观遗传学效应。利用基因组学技术和生物信息学方法初步筛选和确定了两种不同频率EMFs暴露条件下的关键性应答甲基化调控基因和miRNA,建立了应答关键基因信号通路网络,表明50 Hz ELF-EMF和1800 MHz RF-EMF暴露可以通过表观遗传学调控影响免疫应激反应等信号通路从而产生生物学效应。本研究为后续EMFs的研究提供可靠依据和研究资料。
顾小雨[10]2019年在《工频电场对小鼠血液学指标及肝肾功能影响研究》文中研究说明随着我国特高压交流输电工程技术的快速发展,输电线电压等级不断升高,输电线路周围空间环境的工频电场强度也不断增大,且越来越多的输电线路架设于人口稠密区,更多公众暴露于输电线产生的工频电场环境中,输电线下工频电场的健康影响备受公众关注。为研究工频电场对受体血液学指标及肝肾功能的影响,本研究选用外周血象较为稳定的ICR小鼠作为实验对象,分别开展35 kV/m和40 kV/m工频电场暴露实验,两种暴露强度下分别在暴露7d、14d、21d、35d、49d和暴露7d、21d、35d对小鼠血常规(包括白细胞计数、白细胞分类、红细胞计数、血红蛋白浓度、红细胞比容、平均红细胞体积、平均红细胞血红蛋白含量、平均红细胞血红蛋白浓度、血小板计数)、肝功能(谷丙转氨酶、谷草转氨酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶、总蛋白、白蛋白、球蛋白、白球蛋白比)、肾功能(尿素氮、肌酐)、血糖、血脂(甘油叁酯、总胆固醇)等血液学指标及丙二醛、超氧化物歧化酶、谷胱甘肽S转移酶、谷胱甘肽过氧化物酶等肝脏、肾脏氧化应激指标进行测定,分别在暴露25d、52d和暴露40d对小鼠肝脏、肾脏病理形态及细胞超微结构进行观察。主要研究结论如下:35 kV/m工频电场暴露21d血清总胆固醇含量显着上升,暴露25d小鼠肝脏出现局部脂肪变性,但暴露更长时间两者均恢复正常,表明35kV/m工频电场暴露对肝脏脂质代谢的影响是可逆的,机体可通过自我适应得到恢复。40 kV/m工频电场暴露可引起血清总胆固醇和甘油叁酯显着上升,肝脏重度脂肪变性,表明肝脏功能特别是脂质代谢功能受到损伤。此外,40 kV/m工频电场暴露可引起血清谷丙转氨酶(ALT)活力上升,表明肝脏膜细胞通透性受到损伤。分析表明40kV/m工频电场对肝脏的损伤可能是肝脏氧化还原平衡遭到破坏所致。工频电场对肝脏影响具有强度-效应关系。工频电场短期暴露可引起血清尿素氮和肌酐水平显着上升,更长时间暴露后恢复正常,表明工频电场会对肾脏,特别是肾小球滤过功能造成影响,但这一影响是可逆的。结果分析表明,工频电场对肝脏和肾脏的影响差异较大,其原因可能是肝脏相比肾脏含有更丰富的线粒体,而电场暴露可引起线粒体膜电位上升,使氧气(02)更多地被氧化为超氧阴离子自由基(O2-.)。因此,电场暴露下肝脏内O2-·含量比肾脏内高,更易使肝脏细胞内氧化还原平衡失调,导致肝脏受损。
参考文献：
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[3]. 极低频电磁场对小鼠雄性生殖影响及其作用机理研究[D]. 洪蓉. 华东师范大学. 2004
[4]. 电磁脉冲辐射对生殖系统的影响及其机制研究[D]. 王水明. 中国人民解放军军事医学科学院. 2003
[5]. 电磁场靶向干扰对雄鼠生殖系统毒性的实验研究[D]. 周文会. 中南大学. 2012
[6]. EMP辐照对幼龄雄性小鼠生殖内分泌功能的影响及机制探讨[D]. 王亚峰. 第四军医大学. 2013
[7]. 莲房原花青素对极低频电磁场致免疫损伤的干预及对海马组织钙信号的调控作用[D]. 程燕翔. 江苏大学. 2016
[8]. 极低频电磁场生物效应实时检测及其生物鲁棒性分析的研究[D]. 王顺. 浙江大学. 2014
[9]. 50Hz极低频电磁场和1800MHz射频电磁场表观遗传学效应及其机制的研究[D]. 刘永. 重庆大学. 2016
[10]. 工频电场对小鼠血液学指标及肝肾功能影响研究[D]. 顾小雨. 浙江大学. 2019
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