本文利用现代生物医学信息学的技术和方法,分两大部份采用频率相同(30Hz)而强度不同(0.5mT、1.0mT和1.5mT)的磁场分别作用于离体的K562人红白血病细胞(第一部分)和在体的兔VX2肝肿瘤细胞(第二部分)进行生物学效应的相关研究。第一部分不同强度磁场对K562细胞生长和增殖的研究目的:通过研究强度不同而频率一致的磁场对K562细胞生长、增殖和分化的影响,探讨磁场的强度因素对离体K562人红白血病细胞增长和分化的影响。方法:经过传代培养的K562在频率一致(30Hz)而强度不同(0.5mT、1.0mT和1.5mT)的磁场中进行辐照后,利用四甲基偶唑盐法(MTT)研究不同强度磁场对K562细胞增殖及其分化的影响;采用流式细胞术(FCM)研究不同强度的磁场与细胞周期的调控关系;通过光镜、电镜观察和图像分析法研究经磁场辐照后K562的形态学变化。结果:(1)仅有一组(1.0mT)的细胞数量与辐照前比较具有明显的统计学意义(P<0.05)。离体的K562对特定的磁场强度(1.0mT,30Hz)具有“易感性”;(2) 1.0mT磁场组的K562在6h后即可见到细胞毒性现象的显现,细胞体积开始变大;在24h时可以见到细胞核固缩,胞浆中大量空泡,胞浆量减少,核膜不完整等现象。1.5mT磁场组的细胞在72h后可见核固缩、胞浆量减小。(3) FCM检测结果表明,随着磁场剂量的增加,G0/G1期细胞也增加,其中1.0mT组的增加最明显,凋亡率最高。第二部分磁场辐照结合HIFU治疗兔VX2肝肿瘤模型目的:在第一部分实验的基础上,研究磁场对在体VX2肝肿瘤细胞增殖的影响;同时结合高强度聚焦超声(HIFU)作为试验手段,观察磁场结合HIFU治疗在体肿瘤的效果。方法:将VX2肝癌模型兔随机分成治疗组和对照组。治疗组中磁场辐照的相关参数根据第一部分的实验结果,选取强度为1.0mT,频率为30Hz的磁场作为辐照源。在辐照完成之后,治疗组和对照组采用相同的HIFU进行治疗。治疗靶区的声强为15800W/cm2 ,扫描方式为直线线扫,速度2mm/s.层面间隔为5mm。HIFU治疗后48h取材,进行病理学检查和电镜检查,比较治疗组与对照组的形态、结构等差异。结果:(1)治疗组(1.0mT)的肿瘤细胞在10d和20d后与对照组相比,其细胞平均直径和体积较小,但是没有表现出统计学差异;(2)光镜下治疗组胞浆嗜伊红染色浅,细胞肿胀,胞浆疏松,胞浆内大量空泡,少量细胞核固缩、染色质边集,对照组中可见胞浆内大量大小不等空泡,染色质边集和细胞核固缩;电镜下治疗组胞浆内大量线粒体肿胀和内质网扩张,细胞核固缩和染色质边集,两组肿瘤组织均可见到细胞胞浆内大小不等空泡。(3)治疗组灰度级达到或超过32所用的时间平均为12s,而对照组为32s;并且对照组中,有8只兔子的皮肤出现了明显的红肿或溃烂;治疗组中仅有1只兔子的皮肤出现红肿现象。全文结论(1)1.0mT,30Hz的磁场能显著地抑制离体K562的生长、增殖;并且该抑制效应与辐照时间呈正相关关系;(2)1.0mT,30Hz的磁场能显著地阻止离体K562进入细胞分裂周期,主要抑制G2到M分裂期,并诱导细胞凋亡机制的启动;(3)1.0mT的低强度磁场对在体肝VX2肿瘤细胞的生长和增殖没表现出抑制效应,镜检中未发现凋亡小体的形成;(4)与对照组相比,磁场结合HIFU能够明显地缩短HIFU治疗VX2肝肿瘤细胞的时间,而且对组织皮肤的伤害更小。