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工频磁场对皮层神经元离子通道的影响

作　者: 张璐
导　师: 李刚
学　校: 天津大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 神经元 生物效应 工频磁场 全细胞膜片钳技术 离子通道
分类号: R35
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着现代科技的进步和社会经济的迅猛发展,各种电子产品、电力设备被大量的应用到人们生活环境中,人为产生的电磁场已逐渐成为威胁人体以及其他生物体健康和安全的环境污染因子。工频磁场就是由输电线及家用电器所产生的一种极低频电磁场,其对人体的影响日趋广泛但作用机理尚不清楚,有待于进一步探索。而在人体各系统中,中枢神经系统是对电磁辐射最敏感的系统,神经元是神经系统结构和功能的基本单位,要深入探讨工频磁场对神经系统的生物学作用,就必须开展工频磁场对神经元作用的研究。本文从细胞层次上观察了在较低强度的工频磁场环境下,小鼠皮层神经元电压门控钠、钾离子通道特性的变化。实验采用频率为50Hz、平均强度为2.0mT较低强度的工频磁场对小鼠的脑皮层神经元进行刺激,而后应用全细胞膜片钳技术测量其钠、钾离子通道特性。结果显示:较低强度工频磁场可使神经元电压门控离子通道特性改变,可显著影响皮层神经元离子通道通道电流、激活和失活电位,对INa、IA、IK的作用具有时间依赖性和电压依赖性。工频磁场作用于小鼠皮层神经元使钠通道峰值电流INa明显增大,并且改变了钠通道的激活特性,从而影响动作电位的去极化过程,进而会引起神经元的生理功能发生变化。同时工频磁场对瞬时外向钾电流IA和延迟整流外向钾电流IK有显著的抑制作用,工频磁场作用可显著地改变钾通道的激活与失活过程,从而影响动作电位的形成和发放频率,改变神经元的生理功能。这些结果提示工频磁场的生物刺激作用可能与细胞膜离子通道构象及功能有关。膜片钳技术为细胞和分子水平探讨较低强度工频磁场的生物刺激效应提供了一个全新的方法,本文的研究成果为探索工频磁场的生物刺激效应机理机制奠定了理论和实验基础。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 课题研究背景及意义  8-9
  1.2 课题研究现状  9-11
    1.2.1 极低频磁场的生物效应研究  9-10
    1.2.2 工频磁场对神经系统影响的研究现状  10-11
  1.3 论文的主要研究内容  11-12
第二章 细胞膜离子通道与膜片钳实验技术  12-27
  2.1 细胞膜离子通道  12-15
    2.1.1 离子通道的特征  12-13
    2.1.2 电压门控离子通道结构和功能  13-15
  2.2 膜片钳实验技术介绍  15-24
    2.2.1 基本原理  16-17
    2.2.2 记录模式  17-19
    2.2.3 膜片钳实验系统的组建  19-20
    2.2.4 膜片钳实验方法  20-23
    2.2.5 膜片钳技术优缺点  23-24
  2.3 讨论  24-27
    2.3.1 膜片钳实验问题和解决方法  24-25
    2.3.2 膜片钳实验中的误差及补偿  25-26
    2.3.3 膜片钳实验中刺激参数设置  26-27
第三章 小鼠皮层神经元急性分离及电压门控钠钾离子通道电流的记录  27-42
  3.1 材料与方法  27-29
    3.1.1 材料  27-29
    3.1.2 方法  29
  3.2 实验结果与分析  29-39
    3.2.1 皮层神经元细胞形态学观察及其电生理特性  29-31
    3.2.2 钠离子通道电流的特性  31-35
    3.2.3 钾离子通道电流的特性  35-39
  3.3 结论与讨论  39-42
    3.3.1 小鼠皮层神经元急性分离中的问题与解决方法  39-40
    3.3.2 离子通道电流的记录  40-42
第四章 工频磁场对皮层神经元电压门控钠离子通道特性的影响  42-49
  4.1 材料与方法  42-44
    4.1.1 材料  42
    4.1.2 方法  42-44
  4.2 实验结果与分析  44-47
    4.2.1 工频磁场对钠离子通道电流的作用  44
    4.2.2 工频磁场对钠电流作用的时间与电压依赖性分析  44-45
    4.2.3 工频磁场对钠通道激活曲线的影响  45-46
    4.2.4 工频磁场对钠通道失活曲线的影响  46-47
  4.3 结论与讨论  47-49
第五章 工频磁场对皮层神经元电压门控钾离子通道特性的影响  49-56
  5.1 材料与方法  49-50
    5.1.1 材料  49-50
    5.1.2 方法  50
  5.2 实验结果与分析  50-55
    5.2.1 工频磁场对电压门控钾离子通道电流的作用  50-51
    5.2.2 工频磁场对I_A 和I_K 作用的时间与电压依赖性分析  51-53
    5.2.3 工频磁场对I_A 和I_K 激活曲线的影响  53-54
    5.2.4 工频磁场对I_A 稳态失活曲线的影响  54-55
  5.3 结论与讨论  55-56
第六章 总结与展望  56-58
参考文献  58-62
发表论文和参加科研情况说明  62-63
致谢  63

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中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 人体生物物理学
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