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极低频电磁场(Extremely Low Frequency Electromagnetic Field简称ELF EMF)是指0—300Hz的电磁场，按其波长和能量范围，属于非电离辐射。自从1831年法拉第发现电磁感应至今，人工电磁环境已大大超过自然电磁环境，家用电器(如计算机显示器、电视机、电热毯、微波炉等)及日常生活接触的工频电磁场(50Hz或60Hz电力传输线或电力设施如配电所、点灯、电线、高压输电线路等)是ELF EMF的来源之一。ELF EMF是否对人类健康有不良影响?这已成为当今生物电磁学的研究热点。 神经组织具有高度的电兴奋性，因此它对于极低频电磁场的作用是最灵敏的。EMF能改变神经的可激发性，使神经化学物质发生改变，激素分泌发生改变和对EMF场响应行为发生改变。研究还发现50Hz电磁场可加剧脑组织的脂质过氧化，表明组织的氧化和抗氧化平衡失调，低频电磁场还影响机体内神经内分泌和神经递质的功能，影响自由基代谢等生化反应。可见，进一步研究电磁场对人神经系统的生物效应机制具有重要意义。 本论文以体外原代培养和大鼠胚胎神经为材料，分别通过噻唑蓝(MTT)比色分析法、酶活性测定法、倒置相差显微镜观察法和高效液相色谱分离法等技术，研究脉冲电场(脉冲频率f=50Hz，脉宽t=20μs，培养液中场强峰值Epp=1V／cm)对细胞存活、抗氧化能力、神经细胞形态、神经递质分泌的影响。 一 极低频脉冲电场对细胞存活和抗氧化能力的影响 (一) 极低频脉冲电场对神经细胞存活率的影响 采用MTT比色分析法，研究了极低频脉冲电场对原代培养神经细胞存活率的影响。结果发现短时间(t=5min)脉冲电场作用促进神经细胞的体外存活，在脉冲电场对细胞直接处理方式中，促进率达12.3％，作用极显著(p＜0.001)：华东师范大学2004届硕士学位论文长时间(t)10min)脉冲电场作用呈现为抑制细胞存活的趋势，在间接作用培养基和共作用于培养基和神经细胞的处理方式中，抑制作用极为显著，抑制率达10一20%(P<0 .001)。 结果揭示:一、脉冲电场刺激对神经细胞的存活起着促进和抑制的双向调节作用，这种调节作用与电场处理时间有关;二、脉冲电场对细胞存活的作用，存在着直接作用和间接作用两种机制，是直接作用和间接作用的综合表现。(二)极低频脉冲电场对神经细胞抗氧化能力的影响 采用试剂盒生化检测的方法，研究极低频脉冲对神经细胞内MDA含量、SOD含量、NO含量的影响。结果表明，短时间(t=smin)脉冲电场作用可以增加细胞的抗氧化能力，表现为胞内SOD活性增强，NO含量增加，MDA含量降低，t检测作用明显(p<0.05);而长时间(t二30min)电场作用，大大降低了细胞的抗氧化能力，表现为SOD活性、NO含量受到明显的抑制作用，SOD活性抑制率达18.38%(p<0.001)， NO含量明显降低，变化率达19.25%，相应的，胞内脂质过氧化程度加深，MDA含量增加到2.038士0.24mmol/m 9 protein变化率为12.04%，作用极显著(p<0.001)。由此推测，极低频电磁场可通过影响自由基代谢而直接作用于细胞。二极低频脉冲电场对神经细胞生理功能的影响 (一)极低频脉冲电场对神经细胞形态的影响 原代培养神经细胞，利用倒置相差显微镜，研究极低频脉冲电场对神经细胞形态的影响。结果发现，短时间(t二smin)脉冲电场作用，有利于神经的生长，表现为细胞胞体丰满，折光性好，集落明显，集落间突触的联系丰富，游离细胞较少。电场处理10分钟时，细胞形态与正常组细胞差异不明显，而电场处理15、30分钟时，细胞生长明显的受到了抑制，表现在集落间界限不明显，集落联系变少，突触有断裂回缩的现象，胞体的折光性变差，集落间游离的细胞增多。结果提示，脉冲电场影响神经细胞的生长分化，并表现出“窗”特性，即“频率窗”、“功率窗”和“时间窗”，即对频率、功率和时间的选择性。(二)极低频脉冲电场对神经细胞分泌神经递质的影响 采用原代培养的SD大鼠胚胎神经细胞，以极低频电脉冲(l)共同作用于华东师范大学2004届硕士学位论文神经细胞和细胞培养液(2)间接作用于细胞培养液(3)直接作用于神经细胞。用高效液相色谱法检测细胞培养液中四种单胺类神经递质及代谢产物的浓度。结果显示，三种不同形式的脉冲电场刺激均能影响神经细胞释放神经递质的生理活动。随电场作用时间的延长，E条HIAA和HVA的释放量基本呈现先增后减的趋势，都在电场刺激5分钟时释放量达到最高;而DA的释放量则呈逐渐上升的趋势。在三种处理方式中，试验组E的含量基本上高于对照组E的水平，5一H1从、HVA的浓度明显低于或接近于对照组水平，差异显著。由此推测，极低频脉冲电场通过直接和间接作用方式，影响细胞内酶的代谢，使酶的活力上升或减弱，进而影响神经递质的合成代谢和分解代谢。 在脉冲电场作用下，各种生物因素相互作用、协调、整合，从而综合地影响细胞的生理活动。因此，脉冲电对神经细胞的生物学效应是一种综合效应，是各种受电场影响的因素相互作用后的整体表现。