隨著現(xiàn)代電器的發(fā)展和日益普及,以及磁共振成像等設(shè)備在醫(yī)院中的廣泛應(yīng)用,磁場對人類健康的潛在影響引起人們的日益關(guān)注。雖然國際上已有磁場對生物體細胞影響的初步研究,但是對于磁場的各種參數(shù),以及所研究細胞的各種差異并沒有系統(tǒng)性的分析。此外,相較于時變磁場而言,穩(wěn)態(tài)磁場的變量較少,更利于從基礎(chǔ)水平上研究磁場對生物體作用的細胞與分子機制,因此利用穩(wěn)態(tài)磁場從機理上研究磁場的生物學(xué)效應(yīng)更具優(yōu)勢。借助于中科院強磁場科學(xué)中心在9T超導(dǎo)磁體及27T水冷磁體上搭建的穩(wěn)態(tài)磁場下細胞生物學(xué)研究的專用平臺以及生物化學(xué)和分子生物學(xué)等研究手段,我們探討了穩(wěn)態(tài)磁場對腫瘤細胞增殖的影響和分子機制,即中等強度穩(wěn)態(tài)磁場通過抑制EGFR蛋白激酶活性影響腫瘤細胞增殖,超強穩(wěn)態(tài)磁場還能改變有絲分裂紡錘體取向,具體的研究結(jié)果如下:1.中等強度穩(wěn)態(tài)磁場通過影響EGFR激酶活性抑制腫瘤細胞增殖,且與細胞種類和密度相關(guān)。EGFR（Epidermal Growth Factor Receptor,表皮生長因子受體）是一種屬于ErbB/HER家族的170kDa的跨膜糖蛋白受體酪氨酸激酶,由表皮生長因子（EGF）激活,影響細胞的生長與分化。EG... 

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論(磁生物學(xué)相關(guān)概念及研究進展)
    1.1 引言
    1.2 磁場的種類
        1.2.1 穩(wěn)態(tài)磁場與動態(tài)磁場
        1.2.2 弱、中等、強及超強穩(wěn)態(tài)磁場
        1.2.3 均勻穩(wěn)態(tài)磁場和非均勻穩(wěn)態(tài)磁場(梯度磁場)
    1.3 磁生物學(xué)相關(guān)概念
        1.3.1 生物分子的磁性
        1.3.2 生物分子的磁各向異性,磁矩及所受磁力矩
    1.4 穩(wěn)態(tài)磁場的細胞生物學(xué)效應(yīng)
        1.4.1 細胞的增殖/生長
        1.4.2 細胞排布/取向
        1.4.3 細胞膜
        1.4.4 微管與紡錘體
        1.4.5 肌動蛋白
        1.4.6 DNA和染色體
        1.4.7 細胞活力
        1.4.8 細胞粘附
        1.4.9 細胞形態(tài)
    1.5 本研究的目的及主要內(nèi)容
第2章 中等和強穩(wěn)態(tài)磁場直接影響EGFR蛋白激酶區(qū)活性進而抑制腫瘤細胞增殖
    2.1 研究背景
        2.1.1 磁場與EGFR相關(guān)研究背景
        2.1.2 EGFR蛋白的構(gòu)象/取向與活性
        2.1.3 蛋白質(zhì)的抗磁各向異性
        2.1.4 本章的主要研究內(nèi)容
    2.2 材料與方法
        2.2.1 實驗用永磁鐵、純化蛋白、細胞株/系、抑制劑及試劑
        2.2.2 實驗用超導(dǎo)磁體及配套培養(yǎng)裝置
        2.2.3 細胞培養(yǎng)
        2.2.4 實驗用EGFR激酶區(qū)蛋白表達與純化
        2.2.5 體外磷酸化實驗
        2.2.6 穩(wěn)態(tài)磁場處理細胞實驗
        2.2.7 細胞生長曲線和倍增時間計算
        2.2.8 液相掃描隧道顯微鏡(STM)
        2.2.9 分子動力學(xué)模擬
        2.2.10 細胞計數(shù)
        2.2.11 免疫印跡
        2.2.12 1T穩(wěn)態(tài)磁場聯(lián)合afatinib處理腫瘤細胞
        2.2.13 顯微鏡及相關(guān)圖像處理軟件
        2.2.14 統(tǒng)計學(xué)分析
    2.3 實驗結(jié)果
        2.3.1 穩(wěn)態(tài)磁場抑制純化的EGFR蛋白激酶活性
        2.3.2 中等強度穩(wěn)態(tài)磁場抑制高表達EGFR的細胞增殖
        2.3.3 液相STM實驗結(jié)果顯示穩(wěn)態(tài)磁場能夠改變EGFR激酶區(qū)蛋白排列方式,擾亂其分子間相互作用
        2.3.4 分子動力學(xué)模擬顯示強穩(wěn)態(tài)磁場影響EGFR激酶區(qū)蛋白分子的排列方式
        2.3.5 9T強穩(wěn)態(tài)磁場顯著抑制CHO-EGFR細胞增殖卻不影響CHO細胞增殖
        2.3.6 9T強穩(wěn)態(tài)磁場顯著抑制高表達EGFR的腫瘤細胞增殖
        2.3.7 1T穩(wěn)態(tài)磁場聯(lián)合afatinib抑制腫瘤細胞生長
    2.4 結(jié)果分析與討論
第3章 細胞種類和細胞密度均會影響1T穩(wěn)態(tài)磁場對細胞增殖的效應(yīng)
    3.1 研究背景
        3.1.1 不同細胞對穩(wěn)態(tài)磁場的響應(yīng)不同
        3.1.2 穩(wěn)態(tài)磁場的生物學(xué)效應(yīng)需要系統(tǒng)性的研究
        3.1.3 本章的主要研究內(nèi)容
    3.2 材料和方法
        3.2.1 實驗用永磁鐵、細胞株、抑制劑及試劑
        3.2.2 細胞培養(yǎng)
        3.2.3 1T穩(wěn)態(tài)磁場處理不同種類及不同鋪板密度的細胞
        3.2.4 細胞計數(shù)
        3.2.5 細胞周期分析
        3.2.6 細胞凋亡分析
        3.2.7 免疫印跡
        3.2.8 1T穩(wěn)態(tài)磁場聯(lián)合Akt抑制劑處理CNE-2Z細胞
        3.2.9 顯微鏡及相關(guān)圖像處理軟件
        3.2.10 統(tǒng)計學(xué)分析
    3.3 實驗結(jié)果
        3.3.1 人鼻咽癌細胞CNE-2Z對1T穩(wěn)態(tài)磁場的響應(yīng)與細胞密度有關(guān)
        3.3.2 六種不同人腫瘤細胞對1T穩(wěn)態(tài)磁場的響應(yīng)與細胞種類和密度有關(guān)
        3.3.3 五種不同人非腫瘤細胞對1T穩(wěn)態(tài)磁場的響應(yīng)與細胞種類和密度有關(guān)
        3.3.4 兩種嚙齒動物細胞對1T穩(wěn)態(tài)磁場的響應(yīng)與細胞種類和密度有關(guān)
        3.3.5 1T穩(wěn)態(tài)磁場對細胞凋亡無明顯影響
        3.3.6 1T穩(wěn)態(tài)磁場對細胞周期無明顯影響
        3.3.7 不同細胞種類和密度導(dǎo)致胞內(nèi)EGFR-Akt-mTOR信號通路差異
        3.3.8 胞內(nèi)EGFR-Akt-mTOR信號通路是1T穩(wěn)態(tài)磁場對不同細胞種類與密度效應(yīng)差異的重要原因
        3.3.9 1T穩(wěn)態(tài)磁場促進Akt抑制劑對CNE-2Z細胞增殖的抑制效果
    3.4 結(jié)果分析與討論
第4章 27T超強穩(wěn)態(tài)磁場改變?nèi)祟惣毎薪z分裂紡錘體的取向與形態(tài)
    4.1 研究背景
        4.1.1 有絲分裂紡錘體的正確定位非常重要
        4.1.2 蛋白質(zhì)和DNA均具有抗磁各向異性
        4.1.3 微管對穩(wěn)態(tài)磁場的響應(yīng)
        4.1.4 本章的主要研究內(nèi)容
    4.2 材料與方法
        4.2.1 實驗用永磁鐵、細胞株及試劑
        4.2.2 實驗用超導(dǎo)磁體及配套培養(yǎng)裝置
        4.2.3 實驗用水冷磁體及配套培養(yǎng)裝置
        4.2.4 細胞培養(yǎng)
        4.2.5 利用弱、中等、強及超強穩(wěn)態(tài)磁場處理細胞
        4.2.6 細胞計數(shù)
        4.2.7 細胞周期分析
        4.2.8 細胞凋亡分析
        4.2.9 鼻咽癌細胞CNE-2Z同步化實驗
        4.2.10 免疫熒光
        4.2.11 顯微鏡及相關(guān)圖像處理軟件
        4.2.12 有絲分裂紡錘體及染色體相關(guān)數(shù)據(jù)測量
        4.2.13 統(tǒng)計學(xué)分析
    4.3 實驗結(jié)果
        4.3.1 人鼻咽癌細胞CNE-2Z在27T穩(wěn)態(tài)磁場中正常存活
        4.3.2 27T穩(wěn)態(tài)磁場改變紡錘體定位方式
        4.3.3 穩(wěn)態(tài)磁場對細胞有絲分裂紡錘體定位的影響具有場強依賴性
        4.3.4 27T穩(wěn)態(tài)磁場誘導(dǎo)分裂中期紡錘體垂直于磁場方向排列,分裂前中期紡錘體平行于磁場方向排列
        4.3.5 有絲分裂紡錘體排布方式與染色體形態(tài)有關(guān),且具有場強依賴性
        4.3.6 磁力矩作用于紡錘體,會影響其形態(tài)
    4.4 結(jié)果分析與討論
結(jié)論與展望
參考文獻
附錄 縮略詞表
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其它研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]1 T moderate intensity static magnetic field affects Akt/mTOR pathway and increases the antitumor efficacy of m TOR inhibitors in CNE-2Z cells[J]. Lei Zhang,Xingxing Yang,Juanjuan Liu,Yan Luo,Zhiyuan Li,Xinmiao Ji,Wenchao Wang,Xin Zhang.  Science Bulletin. 2015(24)
[2]Effects of 13 T Static Magnetic Fields （SMF） in the Cell Cycle Distribution and Cell Viability in Immortalized Hamster Cells and Human Primary Fibroblasts Cells[J]. 趙國平,陳少鵬,趙燁,朱玲燕,黃佩,鮑凌志,王軍,王磊,吳李君,吳躍進,許安.  Plasma Science and Technology. 2010(01)



本文編號：3710743