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磁场作用下南方红豆杉细胞生长和次级代谢表达研究

商桂敏  
【摘要】:以悬浮培养南方红豆杉 Y 系细胞为例,以研究磁场作用对细胞生长与次级 代谢表达的影响为目的,开展了以下研究工作: 首先,利用物理学知识建立两类磁场体系,即 50Hz 正弦时变电磁场(ACMF) 和直流稳恒电磁场(DCMF),系统考察了两类磁场作用下正常培养细胞的生长与 次级代谢表达的动态变化。研究表明两类磁场均有利于细胞初生代谢,DCMF 的影响效果明显好于 ACMF。对比正常培养条件和磁场处理条件下红豆杉细胞 活力动力学变化曲线,发现两者之间的细胞活力改变值随时间成很好的二次多 项式关系。细胞生物量及胞内蛋白含量均得到提高。两类磁场下细胞紫杉醇产 量均得到不同程度的提高,但影响机理不同:ACMF 作用下紫杉醇产量的提高 是由于该磁场提高细胞生物量所致,而 DCMF 则是由于它激活细胞防御反应, 使细胞合成紫杉醇的能力上升。 采用酸胁迫处理细胞,研究细胞生长状态对磁场生物学效应的影响。DCMF 作用下细胞活力及生物量的变化规律揭示,指数生长期的细胞更耐受磁场的伤 害。胞外培养液电导率和 pH 值的变化说明,酸胁迫作用下细胞的物质跨膜运输 更易受磁场影响,使细胞更快适应外界不利环境。细胞受到的酸胁迫越大,磁 场生物学效应越明显。 在培养体系中添加诱导子水杨酸,研究 DCMF 与诱导共同作用下细胞次级 代谢表达规律。磁场使水杨酸诱导下细胞次级代谢表达提前:磁场和水杨酸共 同作用的第 2 天即出现紫杉醇的大量累积,分别为对照组和水杨酸单独处理组 的 3.4 和 2.5 倍;共同处理组紫杉醇产量最大值于第 6 天出现,比水杨酸单独处 理组的最高值出现时间提前 2 天。但共同作用组紫杉醇的最大产量仅为水杨酸 单独处理组最大产量的 0.75 倍,表明磁场和水杨酸共同作用并没有增加紫杉醇 产量。 比较不同条件下 DCMF 的生物学效应,揭示该磁场可能的作用机理。磁场 增加了细胞能量,加速了物质的跨膜运输,从而导致细胞活力的上升和初生代 谢更为旺盛。磁场抑制了细胞胞内过氧化物酶的比活力,导致胞内过氧化物酶 受到抑制,丙二醛含量上升,膜脂过氧化加剧。


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