Effectsof Static Magnetic Fieldsonthe Growthof VariousTypesof Human Cells

摘要:整個實驗過程中細胞均處於37℃的環境中,磁場強度爲35-120 mT,生長曲線根據細胞接種後18h/4/7/11/和14天后的檢測結果繪製,18h時測量附着效率。SMF顯著降低了成纖維細胞的初始附着和隨後的生長。SMF對WI-38和成人皮膚纖維細胞中都觀察到明顯的影響,但不如對成纖維細胞的影響大SMF對人黑素瘤細胞的附着影響不大,但在第7天抑制了20%的生長。SMF對人體幹細胞系無影響。暴露在強度爲230-250mT的SMF中的WI-38在接種18小時後氧化劑產量增加了37%。而在第五天時,未觀察到氧化劑水平的升高。結果顯示,SMF僅對部分人體細胞有影響,而不是全部。
介紹:人對自己暴露在越來越強的磁場中的健康問題表示擔憂。有研究發現中強度靜磁場會影響某些類型的人類細胞以及其他幾種細胞。對現有文獻的研究發現,關於磁場是否影響人類細胞生長的共識很少。有些類型的細胞可以抵抗磁場的影響,但至少對人皮膚成纖維細胞中觀察到短暫效應。報告強SMF減弱淋巴瘤、黑色素瘤和卵巢腫瘤的生長。對於量化SMF對細胞影響的參數差異很大。值得注意的是,很少有研究將細胞生長作爲SMF效應的參數來直接測量單位時間內細胞數量的變化。溴脫氧尿苷上調、集落形成和指示劑燃料轉換已被用作細胞生長的指標。但研究忽略了SMF對細胞附着的影響。雖然研究都達到了自己的目標,但關於SMF對細胞生長動力學變化影響的討論引起了大家的關注。磁場對細胞增殖影響的根本原因仍不清楚。有些報道將SMF的影響與氧化損傷聯繫了起來。據報道,電磁場或極低頻電磁場會刺激細胞抗氧化防禦和氧化還原電位的變化,並增加氧化損傷。這表明,磁場使細胞產生氧自由基和過氧化氫,統稱活性氧。本研究系統地分析了SMF對擊中人類細胞生長的影響。分析了最初的細胞附着和隨後的增值速率。因爲之前曾暗示這可能是磁場對細胞產生影響的根本原因,我們也分析了SMF對人肺成纖維細胞ROS(活性氧)產生率的影響。
細胞系:二倍體胚胎肺成纖維細胞系 WI-38;成皮膚纖維細胞AG11020;成人脂肪幹細胞系SBMC046;人黑素瘤細胞LIDU80,幹細胞。
細胞培養:所有細胞均使用敏創生物技術的試劑盒進行常規的共質體轉染檢測(這個檢測的目的和意義?)並確定這些細胞是未被污染的。使用臺盼藍排斥發進行細胞活力檢測。本研究所使用的的所有致死細胞系在實驗進行時都完成了不到50%的壽命。WI-38的PDLs爲19-22(of about 65 possible);AG11020 PDLs爲17-19(該細胞系的壽命不盡相同,爲48-66),幹細胞的PDLs爲2-3,但他們傳代不超過22代。
細胞附着:在接種後的最初時間裏,附着在表面的細胞數量的增加是由於更多細胞逐漸附着造成的而不是增殖。大多數細胞在接種後6h貼壁,由於種類的差異,有些需要更久。細胞的貼壁水平一般通過接種18h後的貼壁狀態來確定。本研究中,在細胞接種18h後的測量(用啥方法,如何測量?引用了該參考文獻Freshney, 1994; Cristofaloet al., 2000])來表示細胞貼壁水平。
生長曲線:生長曲線在細胞貼附後的18h和4/7/11/14天時細胞計數來確定,繪製每平方釐米細胞數的log曲線。黑色素瘤細胞僅檢測到第七天,此後該細胞開始懸浮生長。因不是所有的細胞都附着,所以18h附着點是生長的參考點,而不是接種細胞的數量。每個時間節點統計3個SMF組和3個對照組,並對每個實驗的平均值進行統計比較。每個實驗重複三遍,一共四次。
Population Doubling Level (PDL):細胞計數,用總細胞數除以所接種的細胞數來計算增殖倍數。△PDL=log (fold increase in cell number)÷(log2)。在培養物的整個生命週期中,種羣倍增水平的累計變化是衡量增殖壽命的一個指標。
Proliferative Senescence:在擴增過程中,增殖壽命發展到不同點的培養過程中,已發展到所需點的不再進一步培養,而是用含0.5%血清的MEM進行培養。這將細胞保持在生長停滯狀態,直到所有培養物在其生命週期的各個點都可以用於分析爲止。至少在使用24h前,用含有10%血清的MEM進行培養。
磁場:在培養瓶上下更放置一塊磁鐵用於產生磁場;
細胞貼壁與生長:WI-38接種密度爲104 cells/cm2,它暴露於磁場時18h後貼壁數量顯著減少(這意思是不僅不是增殖的慢,而是一直在減少)。細胞貼壁後,SMF處理後細胞數量一直顯著低於控假刺激組(p<0.001)。臺盼藍染色顯示假刺激組和控制組並無差別。由於施加SMF減少的貼壁,可能是由於細胞開始生長時基數太小造成的,而不是由於生長緩慢。爲了搞清楚這個問題,直至細胞貼壁後再施加SMF。此時的細胞在施加SMF前有18h的時間進行貼壁。直至細胞貼壁後再施加SMF,細胞的生長速率依然很小低(但因素方差分析,在4/7/11/14等均有P<0.02)。

SMF對成人皮膚成纖維細胞AG11020的影響也類似,但其14天與控制組的生長情況類似。施加了SMF的AG11020細胞在第14天的細胞密度達到了與控制組一樣的水平並不是由於增殖率的的改變導致的,而是由於控制組細胞最初增值速率高並在檢測前兩三天就已經增值抑制並停止生長。SMF對黑色素瘤細胞的貼壁情況沒有影響,但其隨後的增殖大幅度降低。第7天的時候,施加了SMF的細胞比控制組少20%。施加SMF對脂肪來源的成人幹細胞SBMC046的貼壁和增殖均無影響。
Proliferative Age:除細胞類型外的因素也有可能會影響結果。如WI-38這樣的致死細胞在培養環境中表現出有限的增殖能力。此外,細胞對各種刺激的反應會隨着其在培養過程中壽命的延長而改變。爲了測定WI-38細胞在整個增殖壽命器件的反應是否一致,我們將其從單個克隆培養出來的WI-38細胞在其壽命的不同節點進行了傳代培養,並測定了SMF對貼壁的影響。施加SMF的影響隨着細胞數量的增加而增加。施加的SMF使早期的細胞貼壁率降低了10%,後期降低了60%以上。

接種密度(並未將不同接種密度進行對比,意義何在):隨着接種密度的降低,SMF對細胞貼壁的影響更加顯著。下圖是WI-38細胞以103 cells/cm2的密度接種,施加了SMF後,貼壁降低了52%,隨後的增殖率略高(比誰略高?)。第11天對照組和實驗組增殖率無差異。

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