Effectsof Static Magnetic Fieldsonthe Growthof VariousTypesof Human Cells

摘要:整个实验过程中细胞均处于37℃的环境中,磁场强度为35-120 mT,生长曲线根据细胞接种后18h/4/7/11/和14天后的检测结果绘制,18h时测量附着效率。SMF显著降低了成纤维细胞的初始附着和随后的生长。SMF对WI-38和成人皮肤纤维细胞中都观察到明显的影响,但不如对成纤维细胞的影响大SMF对人黑素瘤细胞的附着影响不大,但在第7天抑制了20%的生长。SMF对人体干细胞系无影响。暴露在强度为230-250mT的SMF中的WI-38在接种18小时后氧化剂产量增加了37%。而在第五天时,未观察到氧化剂水平的升高。结果显示,SMF仅对部分人体细胞有影响,而不是全部。
介绍:人对自己暴露在越来越强的磁场中的健康问题表示担忧。有研究发现中强度静磁场会影响某些类型的人类细胞以及其他几种细胞。对现有文献的研究发现,关于磁场是否影响人类细胞生长的共识很少。有些类型的细胞可以抵抗磁场的影响,但至少对人皮肤成纤维细胞中观察到短暂效应。报告强SMF减弱淋巴瘤、黑色素瘤和卵巢肿瘤的生长。对于量化SMF对细胞影响的参数差异很大。值得注意的是,很少有研究将细胞生长作为SMF效应的参数来直接测量单位时间内细胞数量的变化。溴脱氧尿苷上调、集落形成和指示剂燃料转换已被用作细胞生长的指标。但研究忽略了SMF对细胞附着的影响。虽然研究都达到了自己的目标,但关于SMF对细胞生长动力学变化影响的讨论引起了大家的关注。磁场对细胞增殖影响的根本原因仍不清楚。有些报道将SMF的影响与氧化损伤联系了起来。据报道,电磁场或极低频电磁场会刺激细胞抗氧化防御和氧化还原电位的变化,并增加氧化损伤。这表明,磁场使细胞产生氧自由基和过氧化氢,统称活性氧。本研究系统地分析了SMF对击中人类细胞生长的影响。分析了最初的细胞附着和随后的增值速率。因为之前曾暗示这可能是磁场对细胞产生影响的根本原因,我们也分析了SMF对人肺成纤维细胞ROS(活性氧)产生率的影响。
细胞系:二倍体胚胎肺成纤维细胞系 WI-38;成皮肤纤维细胞AG11020;成人脂肪干细胞系SBMC046;人黑素瘤细胞LIDU80,干细胞。
细胞培养:所有细胞均使用敏创生物技术的试剂盒进行常规的共质体转染检测(这个检测的目的和意义?)并确定这些细胞是未被污染的。使用台盼蓝排斥发进行细胞活力检测。本研究所使用的的所有致死细胞系在实验进行时都完成了不到50%的寿命。WI-38的PDLs为19-22(of about 65 possible);AG11020 PDLs为17-19(该细胞系的寿命不尽相同,为48-66),干细胞的PDLs为2-3,但他们传代不超过22代。
细胞附着:在接种后的最初时间里,附着在表面的细胞数量的增加是由于更多细胞逐渐附着造成的而不是增殖。大多数细胞在接种后6h贴壁,由于种类的差异,有些需要更久。细胞的贴壁水平一般通过接种18h后的贴壁状态来确定。本研究中,在细胞接种18h后的测量(用啥方法,如何测量?引用了该参考文献Freshney, 1994; Cristofaloet al., 2000])来表示细胞贴壁水平。
生长曲线:生长曲线在细胞贴附后的18h和4/7/11/14天时细胞计数来确定,绘制每平方厘米细胞数的log曲线。黑色素瘤细胞仅检测到第七天,此后该细胞开始悬浮生长。因不是所有的细胞都附着,所以18h附着点是生长的参考点,而不是接种细胞的数量。每个时间节点统计3个SMF组和3个对照组,并对每个实验的平均值进行统计比较。每个实验重复三遍,一共四次。
Population Doubling Level (PDL):细胞计数,用总细胞数除以所接种的细胞数来计算增殖倍数。△PDL=log (fold increase in cell number)÷(log2)。在培养物的整个生命周期中,种群倍增水平的累计变化是衡量增殖寿命的一个指标。
Proliferative Senescence:在扩增过程中,增殖寿命发展到不同点的培养过程中,已发展到所需点的不再进一步培养,而是用含0.5%血清的MEM进行培养。这将细胞保持在生长停滞状态,直到所有培养物在其生命周期的各个点都可以用于分析为止。至少在使用24h前,用含有10%血清的MEM进行培养。
磁场:在培养瓶上下更放置一块磁铁用于产生磁场;
细胞贴壁与生长:WI-38接种密度为104 cells/cm2,它暴露于磁场时18h后贴壁数量显著减少(这意思是不仅不是增殖的慢,而是一直在减少)。细胞贴壁后,SMF处理后细胞数量一直显著低于控假刺激组(p<0.001)。台盼蓝染色显示假刺激组和控制组并无差别。由于施加SMF减少的贴壁,可能是由于细胞开始生长时基数太小造成的,而不是由于生长缓慢。为了搞清楚这个问题,直至细胞贴壁后再施加SMF。此时的细胞在施加SMF前有18h的时间进行贴壁。直至细胞贴壁后再施加SMF,细胞的生长速率依然很小低(但因素方差分析,在4/7/11/14等均有P<0.02)。

SMF对成人皮肤成纤维细胞AG11020的影响也类似,但其14天与控制组的生长情况类似。施加了SMF的AG11020细胞在第14天的细胞密度达到了与控制组一样的水平并不是由于增殖率的的改变导致的,而是由于控制组细胞最初增值速率高并在检测前两三天就已经增值抑制并停止生长。SMF对黑色素瘤细胞的贴壁情况没有影响,但其随后的增殖大幅度降低。第7天的时候,施加了SMF的细胞比控制组少20%。施加SMF对脂肪来源的成人干细胞SBMC046的贴壁和增殖均无影响。
Proliferative Age:除细胞类型外的因素也有可能会影响结果。如WI-38这样的致死细胞在培养环境中表现出有限的增殖能力。此外,细胞对各种刺激的反应会随着其在培养过程中寿命的延长而改变。为了测定WI-38细胞在整个增殖寿命器件的反应是否一致,我们将其从单个克隆培养出来的WI-38细胞在其寿命的不同节点进行了传代培养,并测定了SMF对贴壁的影响。施加SMF的影响随着细胞数量的增加而增加。施加的SMF使早期的细胞贴壁率降低了10%,后期降低了60%以上。

接种密度(并未将不同接种密度进行对比,意义何在):随着接种密度的降低,SMF对细胞贴壁的影响更加显著。下图是WI-38细胞以103 cells/cm2的密度接种,施加了SMF后,贴壁降低了52%,随后的增殖率略高(比谁略高?)。第11天对照组和实验组增殖率无差异。

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