内源磁性颗粒介导的极低频磁场生物学效应机制研究

极低频磁场对健康影响问题受到广泛关注，其生物物理机制尚有争议。人脑中存在的磁性颗粒为外加的极低频磁场提供了一个可能的作用靶点，但相关实验研究还很不充分。本项目从生物组织微观磁特性出发，利用超导量子干涉仪弱磁检测和磁共振成像等灵敏的磁探测技术建立综合表征生物内源磁性颗粒分布和特性的方法；从极低频磁场对铁蛋白和自由基的影响入手，通过细胞学和动物学实验研究极低频磁场对内源磁性颗粒的作用机制及其生物学效应，探讨其与一些神经退行性疾病（如阿尔茨海默症）的关系；由此建立内源磁性颗粒介导的极低频磁场生物学效应机制模型，为环境电磁场对健康影响的评估提供坚实的基础，为我国输变电工程和高速轨道交通等重要工程中电磁环境问题的解决提供一定的科学依据。

本项目从磁场对生物内源磁性颗粒的作用机制出发，探讨极低频磁场与阿尔茨海默症的关系，为环境电磁场对健康影响的评估提供坚实的基础。. 利用搭建的高灵敏超导量子干涉仪开展生物弱磁信号检测，测量精度满足实验要求；研究了磁化率敏感的磁共振成像方法，利用含磁性颗粒的水模，进行了成像实验。理论分析了内源磁性颗粒对外磁场的介导和放大作用，以及与自由基单重态产物之间的关系，提出一种基于磁颗粒-自由基对联合作用的生物磁导航机制。. 开展了工频磁场、磁性颗粒对培养细胞系及原代海马神经元的细胞实验。发现工频磁场能引起细胞氧化还原水平改变；磁性颗粒能促进AD致病蛋白Aβ的纤维聚集，改变Aβ蛋白细胞毒性；可诱导细胞产生应激反应，促使自由基水平上调，细胞增殖活力受抑制。磁性颗粒能够增强工频磁场对细胞增殖、凋亡的效应，二者联合存在交互作用。. 开展了工频磁场对大鼠影响的实验，探讨工频磁场与AD之间的潜在关联。100 μT工频磁场暴露对AD模型大鼠学习记忆能力、皮层及海马区的Aβ含量和神经元数量没有显著影响。400 μT工频磁场引起大鼠学习记忆能力一过性下降，海马形态结构可恢复性损伤，脑脊液Tau蛋白含量暂时性降低，蛋白质表达谱改变；磁场处理的AD大鼠去除磁场后，其学习记忆能力、海马组织结构、神经纤维含量等AD生理病理学指标随时间有所缓解。100 μT工频磁场暴露不影响大鼠早期训练所致学习记忆能力的改变。在与国网电力科学研究院合作建成的“极低频电磁场对动植物生态效应长期观测基地”进行了三个月的家兔不同强度（低于200μT）工频磁场暴露实验，检测了体重、血常规、肝肾功能等生理生化指标，有些指标结果存在差异，但其波动不大或属于生理波动范围。开展了迁飞性昆虫的地磁感受机制实验研究。通过飞行定向模拟实验发现地磁场下粘虫的定向稳定，而外加磁场引起其定向偏转。检测出褐飞虱体内存在Fe3O4性质的磁性物质；克隆出光依赖分子隐花色素基因Nlcry1、Nlcry2，研究了这两种基因随昼夜节律、发育历期、组织分布等条件的变化情况，为基于磁颗粒的自由基对磁感受机制提供了实验基础。. 此外，还开展了中低速磁悬浮新型列车的电磁辐射分析研究，并对交直流混合输电线路的电磁环境进行了分析评估。相关研究结果可以为我国输变电工程和高速轨道交通等重要工程中电磁环境问题的解决提供一定的科学依据。