低強度電磁場影響微循環的機理研究

《低強度電磁場影響微循環的機理研究》是依託中國人民解放軍第四軍醫大學，由申廣浩擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：低強度電磁場影響微循環的機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：申廣浩
• 依託單位：中國人民解放軍第四軍醫大學

中文摘要

微循環是生命活動的基礎，在醫學上被比喻為機體的第二心臟。低強度電磁場對微循環的非熱生物效應已經得到了廣泛關注，但其作用機理卻一直沒有被闡明。我們利用現有的磁場生物效應平台，分別建立微血管自律運動、內皮細胞膜鈣離子電流和細胞內鈣振盪的數學模型，通過計算機仿真的方法模擬周期電磁場激勵下的複雜回響，篩選電磁場實驗參數（強度、頻率、作用時間）。並通過建立微循環障礙動物模型，研究電磁場作用下微血管（在體與離體）的受力情況，結合血管內皮細胞的體外培養，採用細胞生物學與細胞電生理技術研究電磁場對內皮細胞的影響，探討我們提出的兩個觀點：①特定的電磁場能與微血管的自律運動和內皮細胞鈣振蕩產生諧振；②電磁場能影響NO信號轉導通路。在實驗方案的設計上，由系統→組織→細胞層層深入，有望闡明低強度電磁場對微循環作用的確切機理，為臨床上微循環障礙的預防和治療提供新的思路和理論依據。

結題摘要

首先，我們通過研發不同類型的低強度電磁場（LEMFs）發生器，並分別對其產生的磁場做理論計算與分析，完善了磁場生物效應研究的硬體平台。通過建立血管自律運動的力學模型，並利用微循環數字圖像檢測和分析系統，發現了LEMFs與微動脈自律運動同步時能使微動脈管徑增大，進而增加微動脈管徑的血流灌注量，最終改善微循環水平。同時，套用工學時頻分析技術分析人體表皮血流信號時發現微血管血流自律運動頻域範圍大約在0.01～2.0Hz之間，在該頻段記憶體在6個特徵峰值。我們推測特定參數的LEMFs能改變微血管的自律運動，影響一些特徵峰值的改變。而且我們推知LEMFs影響微循環的機制可能為特定類型的LEMFs與微血管的自律運動和內皮細胞鈣振蕩產生諧振。在LEMFs對糖尿病所致微循環病變影響的研究中，分別研究了LEMFs對糖尿病大鼠足底血流灌注量降低、外周神經損傷以及腎臟損傷的影響。研究結果表明脈衝形式的LEMFs能改善糖尿病大鼠足底低血流灌注，可緩解糖尿病引起的外周神經損傷以及腎臟損傷。 通過對課題組實驗結果的綜合分析，我們提出了基於共振模型的LEMFs影響微循環的可能機理，並建立了生物體核心子拉莫進動以及共振的偏微分數學方程。我們認為特定參數（頻率與核子在地磁場中的進動頻率相同）的LEMFs可激發生物體核心子發生共振，生物體內水分子、細胞信號轉導分子以及神經遞質等極性小分子的電磁特性、細胞膜通道蛋白的空間構象以及細胞膜骨架的流動性的改變可能引發某些電生理以及電化學反應過程發生改變，上述連鎖反應可能導致細胞ATP生成增多，紅細胞攜氧量升高以及代謝廢物排出增多等現象，進而導致全身組織代謝增強、微循環水平改善。長時間特定參數的LEMFs照射產生的非熱生物效應可能對病變的相關靶部位產生治療和修復的作用。 上述研究初步揭示了LEMFs對微循環作用的機理，為臨床上微循環障礙的預防和治療提供新的思路和理論依據。同時，該課題的研究為LEMFs非熱生物效應機理的闡明提供了新的思路和方向。