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电磁场激活细胞外信号调节激酶通路在骨髓间充质干细胞增殖与分化成骨中的作用
目的 探讨电磁场作用于大鼠骨髓间充质干细胞对细胞外信号调节激酶(ERK)信号通路的影响,并进一步研究电磁场诱导所致ERK信号通路变化在骨髓间充质干细胞增殖与分化成骨中的作用.方法 体外培养大鼠骨髓间充质干细胞,取第3代细胞,分为对照组、暴磁组、PD98059组和PD98059+暴磁组.采用Western blotting法检测ERK通路的活性变化,采用四甲基偶氮唑盐(MTT)法检测各组细胞的增殖活性,按照碱性磷酸酶(ALP)试剂盒说明书步骤检测各组细胞ALP活性.结果 ①暴磁后5 min,ERKl/2磷酸化水平即明显高于对照组,1 h后仍处于较高水平(P＜0.01);PD98059作用可明显抑制ERK1/2磷酸化水平的升高,提示PD98059可有效阻断ERK通路的激活.②MTT法检测结果提示,暴磁后细胞的增殖活性明显升高,PD98059可明显抑制这种效应.③暴磁组ALP活性明显高于对照组,PD98059+暴磁组ALP活性较暴磁组高(P＜0.01),差异有统计学意义.结论 在15 Hz、1 mT的正弦波电磁场作用下,骨髓间充质干细胞ERK信号通路很快被激活,引起细胞增殖活性和ALP活性的改变,这为进一步研究磁场对骨髓间充质干细胞的促增殖和分化成骨机制提供了指导意义.
关键词： 电磁场 细胞外信号调节激酶信号通路 骨髓间充质干细胞 细胞增殖 分化成骨 -
电磁场对骨髓间充质干细胞骨再生基因表达的影响
目的 用骨再生基因芯片技术筛选经电磁场刺激后骨髓间充质干细胞(MSCs)差异表达的骨再生相关基因,并初步探讨电磁场定向分化骨髓MSCs的机制.方法 体外培养Sprague-Dawley大鼠的骨髓MSCs,取第3代细胞给予电磁场刺激.提取暴磁组和未暴磁的对照组细胞总RNA,反转录制备杂交探针,并用大鼠骨再生基因芯片(每张芯片可测113种基因)进行杂交、化学发光检测、X胶片曝光、扫描,获得化学发光的芯片图像,采用综合型GEArry表达分析配套软件进行完整的芯片数据分析.选取有代表性的基因进行半定量逆转录多聚酶链反应(RT-PCR)检测.结果 与对照组细胞相比,在暴磁组细胞中表达差异显著的基因有19个,其中6个基因表达上调,13个基因表达下调.选取其中的3种基因(BMP1、VDR和EGF)进行RT-PCR检测,结果 显示与对照组相比,暴磁组的BMP1 mRNA、VDR mRNA表达水平上调;EGF mRNA表达水平下调,与芯片结果 一致.结论 在15 Hz、1 mT的正弦波电磁场作用下,骨髓MSCs的骨再生基因表达发生了明显变化,这些基因主要与骨髓MSCs向成骨细胞分化密切相关,对进一步研究电磁场对骨髓MSCs的促分化机制具有指导意义.
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工频磁场对骨髓间充质干细胞基因表达谱的影响
目的 用基因芯片技术筛选经工频磁场刺激后骨髓间充质干细胞(MSCs)的差异表达基因,并初步探讨磁场定向分化骨髓MSCs的机制.方法 体外培养SD大鼠MSCs,取第三代细胞用磁场刺激,提取暴磁组和未暴磁对照组(对照组)细胞总RNA,反转录制备杂交探针并运用大鼠Oligo基因芯片进行杂交,扫描信号并分析结果;选取感兴趣基因进行半定量逆转录多聚酶链反应(RT-PCR)验证.结果 与对照组细胞相比,在暴磁组细胞中发现表达差异显著的基因有153个,其中74个基因表达上调,79个基因表达下调,这些差异表达基因主要涉及细胞增殖分化、代谢、转录调控、应激及信号转导等多个方面.RT-PCR结果显示,与对照组相比,暴磁组的MSCs Dusp1、Rab1 mRNA表达水平上调,与芯片结果一致.结论 在50 Hz、1.2 mT的磁场作用下MSCs的基因表达发生了变化,这些基因主要是细胞增殖分化调控基因、转录调控基因、代谢相关基因及应激基因等,为进一步研究磁场对MSCs的分化机制奠定了基础.
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工频电磁场对骨髓间充质干细胞增殖、分化及其胞浆内钙离子浓度的影响
目的 研究工频电磁场刺激对骨髓间充质干细胞(MSC)的增殖与分化以及胞浆内钙离子浓度的影响.方法 体外培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,取第4代细胞,应用工频电磁场进行干预.用四甲基偶氮唑蓝比色法检测其增殖活性,采用碱性磷酸酶(ALP)检测试剂盒检测ALP活性.应用Fura-2/AM对细胞进行染色,用细胞内双波长钙荧光系统测定细胞胞浆内游离钙离子的浓度.结果 50 Hz、1.1 mT的电磁场对骨髓间充质干细胞具有明显的促增殖作用(P＜0.05),使其ALP活性增高(P＜0.05).无论是放置在含诱导剂还是不含诱导剂培养基中的细胞,其胞浆内的钙离子浓度在电磁场刺激下都有不同程度的增高.结论 50 Hz、1.1 mT的电磁场可促进MSC增殖,使其向成骨细胞分化.胞浆内钙离子浓度增加可能在细胞的增殖与分化过程中起着重要作用.
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维拉帕米在电磁场刺激骨髓间充质干细胞增殖与分化过程中的作用
目的研究在50 Hz、0.8 mT的电磁场条件下,维拉帕米(verapamil)对骨髓间充质干细胞增殖与分化的作用,以推断Ca2+在此过程中的作用及其内流变化情况.方法体外培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,取第4代细胞,应用工频电磁场及维拉帕米干预,用四甲基偶氮唑蓝比色法检测其增殖活性,按照碱性磷酸酶(ALP)检测试剂盒说明书步骤检测ALP活性,并用改良Gomori钙钴法染色定性观察.结果50 Hz、0.8 mT的电磁场对骨髓间充质干细胞具有明显的促增殖(P＜0.01)、抑分化(P＜0.01)作用,但在加入维拉帕米后,这种增殖效应消失而抑分化效应减弱(P＜0.01).结论在50 Hz、0.8 mT的电磁场作用下,骨髓间充质干细胞Ca2+内流发生变化,且该变化在骨髓间充质干细胞向成骨方向分化过程中起部分抑制作用,而在促其增殖的过程中起主要作用.
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正弦波电磁场对鼠骨骺干细胞分化的生物学影响
目的研究50 Hz正弦波电磁场对大鼠骨骺干细胞分化的生物学影响.方法取生长良好的第4代骨骺干细胞,随机分为实验组和对照组,实验组采用50 Hz正弦波电磁场间断刺激.分别绘制2组细胞生长曲线,MTT法测定细胞增殖活性,流式细胞仪检测细胞凋亡情况,Western Blot法检测细胞甲状旁腺激素相关蛋白(PTHrp)的表达,并进行定量分析.结果曝磁早期细胞增殖活性的改变不明显,正弦波电磁场刺激4 d和6 d能明显促进细胞的增殖,2组OD值比较,差异有统计学意义(P＜0.05).与对照组比较,实验组骨骺干细胞的早期凋亡率、晚期凋亡率和总凋亡率均明显降低(P＜0.05),PTHrp蛋白的表达增强.结论适当参数的工频正弦波电磁场能促进骨骺干细胞PTHrp蛋白的表达,从而调节其增殖能力,增强分化稳定性,抑制细胞凋亡.
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极低频电磁场对成骨细胞增殖与分化的影响
目的研究极低频电磁场(ELFEMF)的生物学效应,探讨ELFEMF特征参数对新生大鼠成骨细胞的影响.方法采用不同强度、频率和占空比的ELFEMF作用于大鼠颅骨成骨细胞,检测成骨细胞的增殖与分化指标.结果ELFEMF生物效应存在强度、频率、占空比窗口,频率为15 Hz、磁感应强度为5 mT、占空比为15%的ELFEMF可以显著提高成骨细胞的增殖率、降低其分化能力.结论ELFEMF对成骨细胞的影响依赖于电磁场的特征参数,对成骨细胞的增殖与分化而言,磁感应强度5 mT、频率15 Hz、占空比15%可能为一组合适的参数.
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电磁场对骨肉瘤MG63细胞系化疗的增敏作用
目的探讨电磁场对骨肉瘤细胞系MG63细胞化疗增敏作用的机制.方法以频率为50Hz,强度为0.8mT、1.6mT、3.2mT的电磁场,对具有一定阿霉素浓度的MG63细胞进行磁场干预,采用四甲基偶氮唑蓝(MTT)法检测并确定磁场对骨肉瘤化疗作用明显的磁场强度,逆转录酶聚合酶链反应技术(RT-PCR)检测在佳磁场作用下增殖细胞核抗原(PCNA)和SurvivinemRNA的表达以及流式细胞仪检测细胞周期情况.结果MTT显示磁场化疗组(D组)细胞生存率较单纯阿霉素化疗组(B组)下降,且1.6mT作用明显;RT-PCR结果显示PCNAmRNA、SurvivinemRNA表达下降;流式细胞仪检测D组G2/M期阻滞较B组高,D组G2/M期细胞达(80.20±0.96)%,高于B组的(18.08±1.50)%、单纯磁场组(C组)的(55.11±2.20)%(P<0.05).结论适当窗口的电磁场作用可以提高肿瘤的化疗效果,为临床化疗提供一个新的辅助措施.
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工频电磁场对体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞增殖与分化的影响
目的研究50 Hz工频电磁场对体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞的增殖、分化及细胞内环磷酸腺苷(cAMP)水平的影响. 方法体外培养小鼠骨髓间充质干细胞,取第3代细胞,应用工频电磁场及成骨性诱导剂干预,并分别于第3天和第5天用MTT法检测其增殖活性,用放免法检测细胞内cAMP浓度,于第7天检测细胞内碱性磷酸酶(ALP)的活性. 结果频率50 Hz、强度2 mT的正弦波电磁场能抑制体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞的增殖(P<0.05),使其ALP活性增高(P<0.05),在磁场作用的早期(1～3 d),细胞内的cAMP水平明显增高(P<0.01),继续暴磁至第5天,cAMP水平不再发生变化(P>0.05). 结论 50 Hz工频电磁场可能通过作用于cAMP-蛋白激酶A信号转导系统,从而调控体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞的增殖与分化,此调控作用可能发生在细胞受电磁场作用的早期.
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工频电磁场对小鼠骨髓间充质干细胞BMP-2和TGF-β1mRNA表达的影响
目的研究工频电磁场对体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞BMP-2和TGF-β1 mRNA表达的影响. 方法体外分离培养小鼠骨髓间充质干细胞,取第2代细胞分组暴磁,然后用RT-PCR技术分别检测各组细胞的BMP-2和TGF-β1 mRNA表达,并进行定量分析. 结果适当强度及作用时间的工频电磁场刺激可使小鼠骨髓间充质干细胞mRNA表达明显增强.相同作用时间下,BMP-2 mRNA的表达于1.6 mT场强中达大值,而TGF-β1mRNA的表达则于0.4 mT场强中达大值;1.6 mT场强条件下,电磁场连续照射5 d,每日1 h,可使BMP-2和TGF-β1mRNA表达均达到大值. 结论适当"窗口"的电磁场刺激对体外培养的小鼠骨髓间充质干细胞BMP-2和TGF-β1mRNA表达有明显的促进作用.
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对探针式同轴探头在骨肿瘤微波热疗中电磁场分布的数值模拟分析
目的研究探针式热疗探头在骨肿瘤微波热疗中产生电磁场分布的模拟数值结果.方法取分层柱状结构骨肿瘤模型,将同轴电缆剥掉外导体后构成探针式探头.采用有限元数值分析方法,对不同插入深度及不同尺寸的同轴探头在组织中产生的电磁场进行数值模拟计算.结果当探头外导体的截断面处于组织内部时,辐射能量能较好地集中于被辐射组织中;当探头接近被辐射组织顶端但又不穿透时,可使顶端辐射增强.结论热疗时探头不同的插入深度及规格,可使被辐射组织的电磁场发生相应变化,故在临床微波热疗操作中,应根据肿瘤大小、部位等特性合理选择探头尺寸进行治疗.
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超短波、调制中频电及电磁场治疗足跟痛的疗效对比观察
我科自1998年起应用超短波、调制中频电及电磁场分别对足跟痛患者进行治疗,并对各种治疗手段疗效进行对比分析.现报道如下.
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紫外线、电磁场及等幅中频电治疗急性静脉炎的临床疗效观察
急性静脉炎是静脉输液中较为常见的并发症,随着静脉给药的日益增多,发生静脉炎的机率也随之增大,给患者带来了具大痛苦,严重者甚至出现局部溃烂坏死.
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强恒磁场对在体大鼠缺血再灌注心肌细胞凋亡的影响
目的 研究强恒磁场对在体大鼠缺血再灌注损伤心肌细胞凋亡的影响.方法 采用Wistar大鼠心肌缺血再灌注模型,随机分3组:对照组、暴磁Ⅰ组、暴磁Ⅱ组.常规方法 检测血清肌酸磷酸激酶(CPK)、心肌丙二醛(MDA)含量,TUNEL法检测心肌细胞凋亡,免疫组化SABC法检测Bcl-2、Bax、Fas基因表达.结果 缺血再灌注后血清CPK、心肌MDA含量升高,对照组明显高于暴磁组(P<0.05).暴磁组心肌细胞凋亡率明显低于对照组.与对照组比较,暴磁组Bcl-2表达增强,而Bax、Fas蛋白表达下降.结论 强恒磁场能清除氧自由基、抑制在体大鼠缺血再灌注心肌细胞凋亡,保护缺血再灌注损伤心肌.
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低频电磁场对培养的人脐静脉内皮细胞一氧化氮合酶的影响
目的观察不同磁场强度,不同作用时间的低频电磁场(LFEMF)对培养的人脐静脉内皮细胞(HUVEC)一氧化氮合酶(NOS)活性表达的影响,以探讨LFEMF用于经皮冠脉腔内成形术(PTCA)及支架植入(IVS)术后冠脉再狭窄(RS)防治的意义.方法分别用不同磁场强度,不同作用时间的LFEMF作用于体外培养人脐静脉内皮细胞系ECV304,行ABC免疫酶染色法,图像分析法分析LFEMF对HUVEC的NOS表达的影响.结果除60 mT 20 min组,60 mT 30 min组外,其余各实验组内皮细胞结构型NOS(ecxOS)表达均较对照组增强,差异显著(P＜0.05).所有实验组与对照组诱生型NOS(iNOS)均无表达.结论 LFEMF增强了培养的HUVEC的ecNOS的表达,可能适用于RS的防治.
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复合脉冲电磁场对去卵巢大鼠骨形态计量学的影响
目的以骨组织形态计量学为指标,观察复合脉冲电磁场(PEMFs)对骨质疏松大鼠骨代谢的影响,以探讨PEMFs防治骨质疏松的机制.方法 3月龄雌性SD大鼠48只随机分为4组:正常对照组(N组)、卵巢切除组(O组)、苯甲酸雌二醇(阳性对照)治疗组(E2组)及PEMFs治疗组(EM组),每组12只.分别于去势后6周开始治疗,治疗8周、12周后处死大鼠,取腰椎及胫骨行骨形态计量学测定.结果PEMFs组治疗8周,对大鼠胫骨代谢无明显影响,但腰椎骨形成参数增高(P＜0.05);治疗12周,骨形成和骨吸收参数值均高于其他各组(P＜0.05～0.01),骨量高于O组(P＜0 05),与E2组比较差别无显著性意义,但仍低于正常组(P＜0 01).结论 PEMFs能促进骨形成,同时也刺激骨吸收,但促进骨形成的作用大于和早于促进骨吸收的作用,因而能够部分恢复已丢失的骨量,是颇具潜力的治疗骨质疏松的方法.
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电磁脉冲对大鼠学习记忆能力和长时程增强的影响
目的 以Y迷宫和长时程增强（LTP）为指标，探讨电磁脉冲（EMP）对动物学习记忆能力和海马神经突触可塑性的影响。方法 2级Wistar 雄性大鼠25只，随机分为EMP组15只，其中5只用于6 h内引发LTP,5只用于12 h以后引发LTP,5只进行Y迷宫试验;对照组10只，5只用于引发LTP,5只进行Y迷宫试验。结果 EMP组在刺激后6 h内引发LTP的群峰电位（PS）幅值增高［（148.0±4.9）%］，明显低于对照组［（204.4±2.9）%］,两组比较差异具有非常显著性意义(P<0.01),12 h后引发的LTP的PS趋于恢复；EMP组的学习能力［(55.0±5.0)%］和记忆能力［(53.0±8.3)%］与对照组［学习能力为(77.0±12）%;记忆能力为（77.0±9.7)%］相比均降低，两组比较差异有显著性意义（P<0.05）。结论 电磁脉冲可使海马神经元在形态结构、功能及突触可塑性上发生某些变化，并进一步影响到大鼠学习记忆功能。
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止血敏磁控缓释微球对兔胃的靶向和止血功效
目的 对止血敏磁控缓释微球（止血敏微球）进行兔胃靶向试验，观察其靶向和止血效力。方法 用X线摄影观察止血敏微球在兔胃的分布情况，用分光光度测量法检测靶区的止血敏含量，观察其在兔胃的止血功效。结果 止血敏微球能有效地准确定位于胃靶区，微球在磁场强度0.49 T，梯度0.23 T/cm状态下可产生28 cm水柱的压力；胃靶区粘摸层止血敏含量检测结果：磁控组、非磁控组和静脉组的平均含量分别为(1 869±150)μg/g，(108±22)μg/g，(30±5)μg/g；磁控组是非磁控组的17倍，是静脉组的62倍。经统计学分析，P<0.01。可在10 min内明显控制兔胃小动脉活动性出血，对照组则需30 min以上。结论 止血敏磁控缓释微球有可能成为治疗上消化道大出血的理想药物和一种新的简便而有效的非手术疗法。
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磁场对小鼠一氧化氮生成及生长发育的影响
目的 探讨磁场对小鼠血清一氧化氮（NO）生成及对小鼠生长发育的影响。方法 将小鼠置于同磁场（30 mT）不同曝磁时间（30 min、60 min、1 d、1周、1月），同时间（60 min）不同磁场（10 mT、20 mT、 30 mT）中，观察磁场对小鼠血清NO含量的影响及小鼠活动状态、存活数、体质量变化。结果 在30 mT磁场中曝磁60 min，NO含量明显增加，与对照组比较差异有显著性意义（P<0.01)；曝磁1 d，NO含量有所下降，但仍高于对照组(P<0.05)；曝磁1周、1月，NO含量则逐渐增高，明显高于对照组(P<0.001)及曝磁60 min、1 d、1周组。同时随着曝磁时间的延长，小鼠活动减少，食欲减退，体质量下降，存活数减少。均曝磁60 min时,只有30 mT场强使NO含量显著增加,与对照组比较差异有非常显著性意义(P<0.01),其它场强时NO含量无明显变化。该实验条件下，使NO含量增加，又可适当抑制其生成的佳场强为30 mT，作用时间为60 min。结论 磁场对NO生成有双向调节作用：短时间曝磁，机体调节性NO生成增加，维持内环境稳定；长时间曝磁，NO生成过多，影响小鼠生长发育。
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脉冲电磁场对山羊骨延长区骨矿化的影响
目的研究脉冲电磁场对山羊骨延长区骨矿化的影响.方法选用12只山羊制成胫骨上干骺端骨痂牵伸延长模型,并随机分为对照组和脉冲电磁场治疗组.治疗组术后第一天即给予脉冲电磁场刺激.行功能指标检测、形态学分析、X线片计算机图像分析、骨痂线密度、面密度、灰密度测量及骨痂钙元素、微量元素含量测定.结果治疗组伤肢功能恢复显著优于对照组(P＜0 01);治疗组骨痂线密度、面密度、灰密度、骨痂钙元素及锌、铜、铁等微量元素含量显著高于对照组(P＜0.05).结论脉冲电磁场刺激能够加速骨延长区新骨的生成与矿化,其机制可能是脉冲电磁场刺激加速了延长区骨修复细胞的成骨活动,促进了骨痂中微量元素的聚积.
