閆娟麗，陳克明，周 建，方清清，馬慧萍

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·論著·

脈沖電磁場(chǎng)與正弦交變電磁場(chǎng)對(duì)成骨細(xì)胞增殖與成熟礦化的比較研究

閆娟麗，陳克明，周 建，方清清，馬慧萍

目的 探討0.6 mT 50 Hz脈沖電磁場(chǎng)和1.8 mT 50 Hz正弦交變電磁場(chǎng)對(duì)大鼠顱骨成骨細(xì)胞增殖與成熟礦化的影響。方法 采用酶消化法分離大鼠乳鼠顱骨成骨細(xì)胞，接種培養(yǎng)于10% 胎牛血清(FBS)的α-MEM 培養(yǎng)基中，成骨細(xì)胞融合到80%～90%，傳代培養(yǎng)，隨機(jī)分成3組，分別為對(duì)照組、脈沖電磁場(chǎng)組和正弦交變電磁場(chǎng)組，分別測(cè)定細(xì)胞增殖、堿性磷酸酶(ALP)活性，并進(jìn)行堿性磷酸酶染色和茜素紅鈣化結(jié)節(jié)染色。結(jié)果 脈沖電磁場(chǎng)組OD值明顯高于正弦交變電磁場(chǎng)組和對(duì)照組(P<0.01)，正弦交變電磁場(chǎng)組明顯低于對(duì)照組(P<0.01)；第6天脈沖電磁場(chǎng)組ALP活性明顯高于正弦交變電磁場(chǎng)組和對(duì)照組(P<0.01),第9天脈沖電磁場(chǎng)組和正弦交變電磁場(chǎng)組ALP活性均明顯高于對(duì)照組(P<0.01)。脈沖電磁場(chǎng)組和正弦交變電磁場(chǎng)組ALP染色、茜素紅面積和克隆數(shù)均顯著高于對(duì)照組(P<0.01)。結(jié)論 脈沖電磁場(chǎng)和正弦交變電磁場(chǎng)都能最終促進(jìn)成骨細(xì)胞的成熟礦化，使其形成新骨，但其作用機(jī)理不同。

脈沖電磁場(chǎng)；正弦交變電磁場(chǎng)；成骨細(xì)胞；骨質(zhì)疏松

骨質(zhì)疏松癥(osteoporosis, OP)是一種骨量減少、骨組織顯微結(jié)構(gòu)受損、繼而引起骨骼脆性增加和骨折危險(xiǎn)度升高的一種全身骨代謝障礙疾病[1]，被稱為無聲無息、靜悄悄發(fā)生的流行病，臨床以腰背疼痛、身長(zhǎng)縮短、駝背,甚至骨折為主要表現(xiàn)[2]。越來越多的證據(jù)顯示[2-3]，生物物理干預(yù)可提供一種安全有效地抑制骨質(zhì)疏松的方法，使骨量增加而不破壞骨的重建過程。電磁場(chǎng)可以改變?nèi)梭w電磁場(chǎng)環(huán)境，促進(jìn)成骨細(xì)胞的增生，抑制骨吸收的活力，使骨密度增加，并能改善骨疼痛，故有利于骨質(zhì)疏松的治療[4-6]。本實(shí)驗(yàn)組已研究出不同強(qiáng)度脈沖電磁場(chǎng)(pulse electromagnetic fields， PEMFs)和正弦交變電磁場(chǎng)(sinusoidal electromagngetic fields， SEMFs)對(duì)成骨細(xì)胞增殖和成熟礦化的強(qiáng)度篩選[7-8]，分別篩選出0.6 mT、50 Hz脈沖電磁場(chǎng)和1.8 mT、50 Hz正弦交變電磁場(chǎng)為促進(jìn)成骨細(xì)胞成熟礦化的最佳強(qiáng)度，交變電磁場(chǎng)是交變電流提供電源產(chǎn)生的磁場(chǎng)，脈沖電磁場(chǎng)是由脈沖電源提供產(chǎn)生的電磁場(chǎng)[9]，其磁場(chǎng)波形不同，其最佳強(qiáng)度也不同，本實(shí)驗(yàn)通過比較脈沖電磁場(chǎng)和正弦交變電磁場(chǎng)對(duì)成骨細(xì)胞的增殖及成熟礦化的影響，找到最佳波形電磁場(chǎng)治療骨質(zhì)疏松癥，從而為研究電磁場(chǎng)骨質(zhì)疏松治療儀提供理論數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 電磁場(chǎng)發(fā)生裝置 超低頻電磁場(chǎng)細(xì)胞處理儀由本實(shí)驗(yàn)室自行研制(專利號(hào)：ZL 201120528654.3)，主要由控制軟件及電腦、信號(hào)采集卡、磁場(chǎng)電源和磁場(chǎng)線圈等組成。培養(yǎng)細(xì)胞置于磁場(chǎng)線圈內(nèi)，線圈長(zhǎng)27 cm，內(nèi)徑10 cm，多組線圈經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)和繞制后可在內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)12 cm×9 cm×9 cm的均勻磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)均勻度小于1/1000，可確保在此范圍內(nèi)的所有細(xì)胞均受到相同磁場(chǎng)的處理。磁感應(yīng)線圈經(jīng)紫外線照射消毒放入細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)，通過導(dǎo)線與外部控制裝置相連。實(shí)驗(yàn)期間培養(yǎng)箱內(nèi)溫度控制在(37±0.2)℃。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 出生48 h以內(nèi)的8只SPF級(jí)SD大鼠乳鼠[甘肅省中醫(yī)學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供，許可證號(hào)：SCXK(甘)2004-0006-152]。

1.3 試劑與儀器 α-MEM培養(yǎng)基(Gibco公司)；胎牛血清(蘭州民海生物公司)；β-甘油磷酸鈉、地塞米松、磷酸化的維生素C、胰蛋白酶、Ⅱ型膠原酶、二甲基亞砜(DMSO)、甲基噻唑基四唑(MTT)、茜素紅均來自于Sigma公司；堿性磷酸酶試劑測(cè)定盒(南京建成生物工程研究所)；青霉素、鏈霉素購自華北制藥;電磁場(chǎng)處理儀；倒置相差顯微鏡(Olympus， Japan)、細(xì)胞培養(yǎng)箱(Thermo Revco， USA);全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1 大鼠顱骨成骨細(xì)胞的培養(yǎng)：8只大鼠乳鼠脫頸處死后，用75%乙醇浸泡10 min，剝?nèi)★B骨，剪碎至1 mm3左右，無菌磷酸鹽緩沖液(PBS)漂洗兩次，用0.25%胰蛋白酶[含1 mmol/L乙二胺四乙酸(EDTA)]37℃水浴消化10 min，消化2次，棄掉上清，用0.1%Ⅱ型膠原酶(含1 mmol/L EDTA)37℃水浴消化10 min，棄掉上清，剩余的骨碎片用0.1%Ⅱ型膠原酶37℃水浴消化20 min，消化3次，收集消化液，每次消化完的消化液用含10%胎牛血清的α-MEM 培養(yǎng)基終止消化，收集消化液，用200目的細(xì)胞篩過濾后，1000 r/min離心10 min，收集細(xì)胞，將細(xì)胞密度調(diào)整至2×105cell/mL接種于100 mm培養(yǎng)皿中，24 h后用PBS漂洗2次，換含新鮮培養(yǎng)基，待細(xì)胞生長(zhǎng)融合到80%，進(jìn)行傳代培養(yǎng)。

1.4.2 分組及細(xì)胞增殖分析：原代培養(yǎng)成骨細(xì)胞生長(zhǎng)融合到80%，用0.25%胰蛋白酶消化懸浮后，以細(xì)胞密度1×104cell/ml傳代接種于35 mm中皿(P1)，隨機(jī)分為脈沖電磁場(chǎng)組、正弦交變電磁場(chǎng)組和對(duì)照組，每組3個(gè)平行做3份，次日細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)后開始磁場(chǎng)處理，強(qiáng)度分別為脈沖電磁場(chǎng)0.6 mT(脈沖電磁場(chǎng)組)、正弦交變電磁場(chǎng)1.8 mT(正弦交變電磁場(chǎng)組)，1.5 h/d，對(duì)照組每天同樣在磁場(chǎng)線圈中放置1.5 h，但不通電，故磁場(chǎng)強(qiáng)度為0 mT。線圈放置在37℃、5%的CO2培養(yǎng)箱中，磁場(chǎng)處理3 d后，棄去培養(yǎng)液，加入2 ml 0.5%MTT，在37℃孵育4 h，棄MTT,加入2 ml DMSO，輕微震蕩10 min,在520 nm處測(cè)吸光度(OD)。

1.4.3 成骨性分化分析：成骨細(xì)胞以1×105cell/ml的密度接種于35 mm中皿，待融合到80%，加成骨性誘導(dǎo)劑(1×10-8mol/L地塞米松,10 mmol/L β-甘油磷酸納，1×10-4mol/L磷酸化的維生素C)，次日開始電磁場(chǎng)處理。

1.4.4 堿性磷酸酶(ALP)活性的測(cè)定：磁場(chǎng)處理6、9、12 d測(cè)ALP活性，測(cè)定方法按試劑盒說明書進(jìn)行，棄培養(yǎng)基，用PBS洗兩遍，加入基質(zhì)液和緩沖液250 μl，輕微震蕩混勻，37℃孵育15 min,加入顯色液750 μl,在520 nm處測(cè)OD。

1.4.5 ALP染色：電磁場(chǎng)處理9 d，進(jìn)行ALP染色，用PBS漂洗2次，10%甲醛固定30 s，PBS漂洗2次，加入ALP染色液(pH=9.2的Michaelis氏巴比妥-HCl緩沖液20 ml中含α-萘基磷酸鈉和固藍(lán)B鹽各20 mg)。當(dāng)出現(xiàn)紫褐色斑點(diǎn)時(shí)即棄染色液，PBS漂洗，觀察，照相。

1.4.6 鈣化結(jié)節(jié)染色：電磁場(chǎng)處理12 d，進(jìn)行鈣化結(jié)節(jié)染色，PBS洗兩遍，3.7%甲醛固定10 min，PBS漂洗兩遍；加入0.1%茜素紅Tris-HCL染色液(pH=8.3)，37℃水浴60 min，PBS漂洗，干燥后計(jì)數(shù)，照相。

2 結(jié)果

2.1 成骨細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察 原代成骨細(xì)胞培養(yǎng)4 h后開始貼壁，初期呈三角形、紡錘形或橢圓形，貼壁24 h后成骨細(xì)胞開始增殖，72 h后細(xì)胞開始融合為單層；磁場(chǎng)處理4～5 d后成骨細(xì)胞變得更加飽滿，磁場(chǎng)處理9 d ALP染色，磁場(chǎng)處理10～12 d可見明顯成熟的礦化結(jié)節(jié)，磁場(chǎng)處理12 d，茜素紅染色顯示鈣化結(jié)節(jié)，見圖1。

圖1 倒置相差顯微鏡下成骨細(xì)胞形態(tài)觀察(×40)

A.原代培養(yǎng)4 h，細(xì)胞呈三角形、紡錘形和橢圓形；B.磁場(chǎng)處理4 d成骨細(xì)胞變得更加飽滿;C.磁場(chǎng)處理9 d ALP 染色;D.磁場(chǎng)處理12 d形成成熟礦化結(jié)節(jié);E.磁場(chǎng)處理12 d茜素紅染色顯示鈣化結(jié)節(jié)

2.2 MTT增殖結(jié)果 脈沖電磁場(chǎng)組、正弦交變電磁場(chǎng)組和對(duì)照組OD值分別為4.043±0.062、2.100±0.071、3.142±0.050，脈沖電磁場(chǎng)組OD值明顯高于對(duì)照組(P<0.01)，正弦交變電磁場(chǎng)組明顯低于對(duì)照組(P<0.01)。脈沖電磁場(chǎng)組與正弦交變電磁場(chǎng)組比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。

2.3 ALP活性測(cè)定 第6天脈沖電磁場(chǎng)組ALP活性明顯高于對(duì)照組和正弦交變電磁場(chǎng)組(P<0.01),正弦交變電磁場(chǎng)組與對(duì)照組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；第9天脈沖電磁場(chǎng)組和正弦交變電磁場(chǎng)組ALP活性均明顯高于對(duì)照組(P<0.01)，脈沖電磁場(chǎng)組與正弦交變電磁場(chǎng)組比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；第12天3組ALP活性比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),見表1。

表1 3組成骨細(xì)胞堿性磷酸酶活性比較

注：與對(duì)照組比較，bP<0.01;與正弦交變電磁場(chǎng)組比較，dP<0.01

2.4 ALP染色結(jié)果 脈沖電磁場(chǎng)組、正弦交變電磁場(chǎng)組和對(duì)照組ALP染色克隆面積分別為(0.544±0.114)、(0.599±0.126)、(0.127±0.027)cm2，ALP染色克隆數(shù)分別為5342.753±1227.433、5320.330±267.524、1728.526±787.369。脈沖電磁場(chǎng)組和正弦交變電磁場(chǎng)組ALP染色克隆面積和克隆數(shù)均明顯高于對(duì)照組(P<0.01)，脈沖電磁場(chǎng)組與正弦交變電磁場(chǎng)組兩組間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見圖2。

2.5 茜素紅染色結(jié)果 脈沖電磁場(chǎng)組、正弦交變電磁場(chǎng)組和對(duì)照組ALP茜素紅染色面積分別為(0.066±0.011)、(0.042±0.005)、(0.004±0.002)cm2，茜素紅染色克隆數(shù)分別為1933.332±83.978、1651.671±176.684、84.667±21.939。脈沖電磁場(chǎng)組與正弦交變電磁場(chǎng)組茜素紅染色面積和克隆數(shù)均顯著高于對(duì)照組(P<0.01)，脈沖電磁場(chǎng)組與正弦交變電磁場(chǎng)組之間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見圖3。

A B C

A.脈沖電磁場(chǎng)組；B.正弦交變電磁場(chǎng)組；C.對(duì)照組

圖2 第9天3組成骨細(xì)胞堿性磷酸酶組織化學(xué)染色

A B C

A.脈沖電磁場(chǎng)組；B.正弦交變電磁場(chǎng)組；C.對(duì)照組

圖3 第12天3組成骨細(xì)胞鈣化結(jié)節(jié)染色

3 討論

隨著人口壽命及老年人口不斷增加，作為中老年退行性重要疾病之一的骨質(zhì)疏松癥及其所引起的骨折已成為一個(gè)嚴(yán)重的社會(huì)問題，從而備受老年病學(xué)者的關(guān)注。WHO已把骨質(zhì)疏松癥列為僅次于心血管病的第二大公眾健康問題[10]。骨質(zhì)疏松癥的防治一般可分為藥物治療和物理治療,藥物治療在臨床上使用廣泛,臨床上通常給予鈣劑類或雌激素藥物治療[11],但由于老年人對(duì)鈣的攝入、吸收和利用能力下降，其不良反應(yīng)多，費(fèi)用高，患者依從性差，使其應(yīng)用受到了很大的限制，所以探索新的治療途徑十分必要。

越來越多的證據(jù)顯示[2-3]，生物物理干預(yù)可能提供一種安全有效地抑制并在一定年齡段內(nèi)逆轉(zhuǎn)骨質(zhì)疏松的方法，使骨量增加而不破壞骨的重建過程。低頻電磁場(chǎng)在骨形成、骨重建中的作用已經(jīng)被近年來的大量研究所證明[12-19]，對(duì)這一現(xiàn)象的解釋目前多基于著名的壓電效應(yīng)以及機(jī)械應(yīng)力是刺激成骨第一信號(hào)的生物物理學(xué)理論。隨時(shí)間變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng),隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng),相互依存的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總稱為電磁場(chǎng)。當(dāng)電磁場(chǎng)作用在生物體系上時(shí),生物體系中的各種物質(zhì)將以感應(yīng)的方式對(duì)交變的電場(chǎng)和磁場(chǎng)做出應(yīng)答與反應(yīng),從而產(chǎn)生電磁場(chǎng)的生物學(xué)效應(yīng)。研究顯示電磁場(chǎng)能克服傳統(tǒng)治療方法的缺陷，對(duì)骨質(zhì)疏松引起的疼痛、骨量減少、骨密度降低具有一定的治療作用，并且已經(jīng)部分應(yīng)用于骨質(zhì)疏松癥的康復(fù)治療中。電磁場(chǎng)改變?nèi)梭w電磁場(chǎng)環(huán)境，促進(jìn)成骨細(xì)胞的增生，抑制骨吸收的活力，使骨密度增加，并能減輕骨疼痛，故有利于骨質(zhì)疏松的治療。普遍認(rèn)為電磁場(chǎng)的作用存在“窗效應(yīng)”現(xiàn)象,即只有在一定相對(duì)狹窄的強(qiáng)度(或頻率)范圍內(nèi),電磁場(chǎng)才具有生物學(xué)效應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)室也證明了“窗效應(yīng)”現(xiàn)象，本實(shí)驗(yàn)室已研究出的兩種不同波形的電磁場(chǎng)(脈沖電磁場(chǎng)和正弦交變電磁場(chǎng))，通過不同磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)成骨細(xì)胞增殖與成熟礦化的影響，篩選出最佳強(qiáng)度0.6 mT、50 Hz脈沖電磁場(chǎng)和1.8 mT、50 Hz正弦交變電磁場(chǎng)以促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖、成熟礦化。但沒有系統(tǒng)性的比較哪一個(gè)是最佳的電磁場(chǎng)，本實(shí)驗(yàn)就此問題對(duì)成骨細(xì)胞的細(xì)胞形態(tài)、增殖、ALP活性、ALP組織化學(xué)染色、鈣結(jié)節(jié)染色進(jìn)行了系統(tǒng)的對(duì)比研究。從細(xì)胞形態(tài)來看，0.6 mT、50 Hz脈沖電磁場(chǎng)和1.8 mT、50 Hz 正弦交變電磁場(chǎng)沒有引起細(xì)胞形態(tài)的變化，即從細(xì)胞形態(tài)來看，脈沖電磁場(chǎng)和正弦交變電磁場(chǎng)沒有改變細(xì)胞的形態(tài).

MTT增殖實(shí)驗(yàn)顯示，脈沖電磁場(chǎng)促進(jìn)了成骨細(xì)胞的增殖，而正弦交變電磁場(chǎng)抑制了成骨細(xì)胞的增殖，細(xì)胞增殖是生物最根本的生命活動(dòng),是個(gè)體生長(zhǎng)和生命延續(xù)的基本保證,在正常情況下,細(xì)胞遵循著一定的細(xì)胞周期,通過自我復(fù)制進(jìn)行增殖,磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞周期的影響主要表現(xiàn)在對(duì)細(xì)胞的S、G2期進(jìn)程起促進(jìn)或阻斷作用,脈沖電磁場(chǎng)與正弦交變電磁場(chǎng)通過不同的方式影響細(xì)胞的周期，從而到達(dá)抑制或促進(jìn)細(xì)胞增殖的作用。

ALP是成骨性分化的早期標(biāo)志。ALP活性顯示，脈沖電磁場(chǎng)和正弦交變電磁場(chǎng)對(duì)ALP活性的影響從第6天到第9天明顯上升，第12天又開始下降，第6天，脈沖電磁場(chǎng)組ALP活性明顯高于對(duì)照組,正弦交變電磁場(chǎng)組與對(duì)照組比較無顯著差異。第9天，脈沖電磁場(chǎng)組和正弦交變電磁場(chǎng)組ALP活性均明顯高于對(duì)照組。由此說明脈沖電磁場(chǎng)從一開始就對(duì)ALP的活性產(chǎn)生影響，而正弦交變電磁場(chǎng)是從中后期才開始對(duì)成骨細(xì)胞的ALP活性產(chǎn)生影響。

ALP染色和鈣化結(jié)節(jié)染色說明成骨細(xì)胞成熟礦化的情況，這有利于新骨的形成，脈沖電磁場(chǎng)組和正弦交變電磁場(chǎng)組ALP染色、茜素紅染色克隆面積和克隆數(shù)均顯著高于對(duì)照組，而兩組間比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明脈沖電磁場(chǎng)和正弦交變電磁場(chǎng)同樣程度的促進(jìn)鈣鹽的沉積，有利于新骨的形成。綜上所述，脈沖電磁場(chǎng)和正弦交變電磁場(chǎng)都能最終促進(jìn)成骨細(xì)胞的成熟礦化，使其形成新骨，但無論是影響細(xì)胞周期還是影響成骨性分化的指標(biāo)其作用機(jī)理不同。

[1] 李險(xiǎn)峰.骨質(zhì)疏松癥的臨床類型及其特點(diǎn)[J].新醫(yī)學(xué),2007,38(5):344-347.

[2] 李志鋒,程國政,翟遠(yuǎn)坤,等.脈沖電磁場(chǎng)防治骨質(zhì)疏松癥的研究進(jìn)展[J].中國骨質(zhì)疏松雜志,2009,15(2):158-161.

[3] 楊淑蓉,吳靖川,施海虹,等.POP-01脈沖電磁場(chǎng)型骨質(zhì)疏松治療系統(tǒng)的應(yīng)用[J].上海第二醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2004,24(6):469-471.

[4] 賈雪,何成奇.脈沖電磁場(chǎng)治療絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥的研究進(jìn)展[J].華西醫(yī)學(xué),2009,24(1):247-250.

[5] 朱淑霞,李永華,宋治遠(yuǎn),等.電磁場(chǎng)促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化時(shí)細(xì)胞增殖[J].第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008,30(5):421-423.

[6] 李麗榮,羅二平,申廣浩,等.脈沖電磁場(chǎng)對(duì)體外培養(yǎng)成骨細(xì)胞的影響[J].中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志,2005，22(1):388-390.

[7] Zhou J, Ming L G, Ge B F,etal. Effects of 50 Hz sinusoidal electromagnetic fields of different intensities on proliferation, differentiation and mineralization potentials of rat osteoblasts[J].Bone, 2011,49(4):753-761.

[8] 閆娟麗,王鳴剛,陳克明,等.不同強(qiáng)度50Hz脈沖電磁場(chǎng)促進(jìn)大鼠顱骨成骨細(xì)胞礦化成熟最佳參數(shù)的篩選[J].中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào),2014，30(7):721-729.

[9] 周建,陳克明,葛寶豐,等.電磁場(chǎng)的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2011,11(24):5162-5168.

[10]甄仙梅,曹芳.老年骨質(zhì)疏松癥預(yù)防與治療進(jìn)展[J].中國保健營(yíng)養(yǎng),2013,23(1):486-487.

[11]Lewiecki E M. Prevention and treatment of postmenopausal osteoporosis[J].Obstet Gynecol Clin Nor Amer, 2008,35(2):301-315.

[12]關(guān)志成,楊小衛(wèi),王黎明,等.脈沖電磁場(chǎng)對(duì)骨質(zhì)疏松的生物效應(yīng)[J].高電壓技術(shù),2007,33(2):1-6.

[13]Sun L Y, Hsieh D K, Yu T C. Effect of pulsed electromagnetic field on the proliferation and differentiation potential of human bone marrow mesenchymal stem cells[J].Bioelectromagnetics, 2009,30(4):251-260.

[14]Rosen C J, Compston J E, Lian J B. Primer on the metabolic bone diseases and disorders of mineral metabolism[M].John Wiley & Sons, 2009.

[15]Martino C F, Belchenko D, Ferguson V,etal.The effects of pulsed electromagnetic fields on the cellular activity of SaOS-2 cells[J].Bioelectromagnetics, 2008,29(2):125-132.

[16]朱淑霞,宋治遠(yuǎn),羅向東,等.電磁場(chǎng)干預(yù)大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向心肌方向誘導(dǎo)分化的研究[J].武警醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2009,18(5):377-379,395.

[17]孫振強(qiáng),紀(jì)衛(wèi)政,李濤,等.供體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞抑制肝移植大鼠免疫排斥的研究[J].中華消化外科雜志,2009,8(6):449-452.

[18]葉青,劉曦明,黃武,等.仿生脈沖電磁場(chǎng)對(duì)大鼠骨密度下降預(yù)防治療作用的實(shí)驗(yàn)研究[J].華南國防醫(yī)學(xué)雜志,2008,22(2):52-55.

[19]周建,陳克明,葛寶豐.50Hz正弦交變電磁場(chǎng)促進(jìn)體外培養(yǎng)成骨細(xì)胞分化成熟的雙“強(qiáng)度窗”效應(yīng)[J].生物物理學(xué)報(bào),2011,27(6):507-516.

Comparative Study of Effects of Pulsed Electromagnetic Fields and Sinusoidal Electromagnetic Fields on Osteoblastic Proliferation and Maturity Mineralization in Rats

YAN Juan-lia, CHEN Ke-minga, ZHOU Jiana, FANG Qing-qinga, MA Hui-pingb

(a. Osteology Institution, b. Pharmacy, Lanzhou General Hospital of Lanzhou Military Area Command, Lanzhou 730050, China)

Objective To investigate effects of 0.6 mT 50 Hz pulsed electromagnetic fields (PEMFs) and 1.8 mT 50 Hz sinusoidal electromagnetic fields (SEMFs) on proliferation and maturity mineralization of skull osteoblasts (OB) in rats. Methods Enzyme digestion was used to obtain bone cells from neonatal SD rats' skulls, and the cells were cultured in α-MEM containing 10% fetal bovine serum (FBS). When the OB values reached 80%-90% confluence, they were given serial subcultivation and were randomly divided into control group, PEMFs group and SEMFs group. The cell proliferations, alkaline phosphatase (ALP) activity, ALP staining and calcified node staining were respectively detected in the three groups. Results The optical density (OD) value in PEMFs group was significantly higher than those in SEMFs and control groups (P<0.01), while the value in SEMFs group was significantly lower than that in control group (P<0.01); ALP activity on 6thd after treatment was significantly increased compared with those in control and SEMFs groups (P<0.01), and ALP activities on 9thd after treatment in PEMFs and SEMFs groups were significantly increased compared with that in control group (P<0.01). The values of ALP staining, Alizarin red area and cloning number in PEMFs and SEMFs groups were significantly higher than those in control group (P<0.01). Conclusion Both PEMFs and SEMFs can eventually promote osteoblasts proliferation and maturity mineralization, and then induce formation of new bones with different mechanisms.

Pulsed electromagnetic fields; Sinusoidal electromagnetic fields; Osteoblasts; Osteoporosis

國家自然科技基金(81270963，81471090);甘肅省科技重大專項(xiàng)資助項(xiàng)目(09ZNKDA025)

730050蘭州，蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院骨科研究所(閆娟麗、陳克明、周建、方清清)，藥材科(馬慧萍)

陳克明：E-mail:chenkm@lut.cn

R329.2

A

2095-140X(2015)03-0006-05

10.3969/j.issn.2095-140X.2015.03.002

2014-06-16 修回時(shí)間：2014-11-28)