內源磁性顆粒介導的極低頻磁場生物學效應機制研究

《內源磁性顆粒介導的極低頻磁場生物學效應機制研究》是依託中國科學院電工研究所，由宋濤擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：內源磁性顆粒介導的極低頻磁場生物學效應機制研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：宋濤
• 依託單位：中國科學院電工研究所

項目摘要

極低頻磁場對健康影響問題受到廣泛關注，其生物物理機制尚有爭議。人腦中存在的磁性顆粒為外加的極低頻磁場提供了一個可能的作用靶點，但相關實驗研究還很不充分。本項目從生物組織微觀磁特性出發，利用超導量子干涉儀弱磁檢測和磁共振成像等靈敏的磁探測技術建立綜合表征生物內源磁性顆粒分布和特性的方法；從極低頻磁場對鐵蛋白和自由基的影響入手，通過細胞學和動物學實驗研究極低頻磁場對內源磁性顆粒的作用機制及其生物學效應，探討其與一些神經退行性疾病（如阿爾茨海默症）的關係；由此建立內源磁性顆粒介導的極低頻磁場生物學效應機制模型，為環境電磁場對健康影響的評估提供堅實的基礎，為我國輸變電工程和高速軌道交通等重要工程中電磁環境問題的解決提供一定的科學依據。

結題摘要

本項目從磁場對生物內源磁性顆粒的作用機制出發，探討極低頻磁場與阿爾茨海默症的關係，為環境電磁場對健康影響的評估提供堅實的基礎。利用搭建的高靈敏超導量子干涉儀開展生物弱磁信號檢測，測量精度滿足實驗要求；研究了磁化率敏感的磁共振成像方法，利用含磁性顆粒的水模，進行了成像實驗。理論分析了內源磁性顆粒對外磁場的介導和放大作用，以及與自由基單重態產物之間的關係，提出一種基於磁顆粒-自由基對聯合作用的生物磁導航機制。開展了工頻磁場、磁性顆粒對培養細胞系及原代海馬神經元的細胞實驗。發現工頻磁場能引起細胞氧化還原水平改變；磁性顆粒能促進AD致病蛋白Aβ的纖維聚集，改變Aβ蛋白細胞毒性；可誘導細胞產生應激反應，促使自由基水平上調，細胞增殖活力受抑制。磁性顆粒能夠增強工頻磁場對細胞增殖、凋亡的效應，二者聯合存在互動作用。開展了工頻磁場對大鼠影響的實驗，探討工頻磁場與AD之間的潛在關聯。100 μT工頻磁場暴露對AD模型大鼠學習記憶能力、皮層及海馬區的Aβ含量和神經元數量沒有顯著影響。400 μT工頻磁場引起大鼠學習記憶能力一過性下降，海馬形態結構可恢復性損傷，腦脊液Tau蛋白含量暫時性降低，蛋白質表達譜改變；磁場處理的AD大鼠去除磁場後，其學習記憶能力、海馬組織結構、神經纖維含量等AD生理病理學指標隨時間有所緩解。100 μT工頻磁場暴露不影響大鼠早期訓練所致學習記憶能力的改變。在與國網電力科學研究院合作建成的“極低頻電磁場對動植物生態效應長期觀測基地”進行了三個月的家兔不同強度（低於200μT）工頻磁場暴露實驗，檢測了體重、血常規、肝腎功能等生理生化指標，有些指標結果存在差異，但其波動不大或屬於生理波動範圍。開展了遷飛性昆蟲的地磁感受機制實驗研究。通過飛行定向模擬實驗發現地磁場下粘蟲的定向穩定，而外加磁場引起其定向偏轉。檢測出褐飛虱體記憶體在Fe3O4性質的磁性物質；克隆出光依賴分子隱花色素基因Nlcry1、Nlcry2，研究了這兩種基因隨晝夜節律、發育歷期、組織分布等條件的變化情況，為基於磁顆粒的自由基對磁感受機制提供了實驗基礎。此外，還開展了中低速磁懸浮新型列車的電磁輻射分析研究，並對交直流混合輸電線路的電磁環境進行了分析評估。相關研究結果可以為我國輸變電工程和高速軌道交通等重要工程中電磁環境問題的解決提供一定的科學依據。