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网上百家乐:暴露于极低频电磁场会改变沙漠蝗虫

时间:2018-10-06 19:58

来源:未知作者:admin点击:

网上百家乐  特别是在高场强下,极低频(ELF)电磁场的风险特别难以理解,因为它们在地面上很少遇到。然而,飞行昆虫可以接近高场强传输线,从而引发关于这些高水平暴露如何影响行为和生理学的问题。在这里,我们利用蝗虫的可及神经系统来询问如何在多个水平上暴露于高水平的ELF EMF影响。我们发现暴露于超过4 mT的ELF EMF会导致行走减少。此外,来自已鉴定的运动神经元(快速伸肌胫骨运动神经元)的细胞内记录显示出增加的穗潜伏期和其暴露动物的穗增宽。此外,通过刺激伸肌胫骨肌肉产生的后腿踢力在暴露后减少,而应激蛋白水平(Hsp70)增加。这些结果共同表明,ELF EMF暴露具有引起行为对生理和蛋白质表达的显着影响的能力,并且该研究为探索这些效应在其他飞行昆虫中的生态学意义奠定了基础。
 
介绍
电磁场(EMF)在环境中普遍存在,特别是在极低频率(ELF 30-300 Hz)下,它们由电器和架空电力线发出。关于EMF暴露的影响已经有很多研究。在人类中,人们对高暴露水平引起的负面健康影响十分感兴趣1,欧盟建议职业接触水平为1 mT(指令2013/35 / EU),以减少潜在的损害。与许多鸟类2,3共同的昆虫具有“磁性”感,包括蝴蝶4,蚂蚁5,苍蝇6,蜜蜂7和蟑螂8。这些昆虫能够检测到非常低水平的静磁场并使用它们来驱动定向运动。还有证据表明,生物体对这些低水平静磁场的响应有不同的磁感应机制,包括通过铁磁晶体(Fe3O4)沉积物9,10或通过隐花色素分子直接探测6,
 
大多数关于EMF对昆虫影响的研究都集中在非常低的暴露水平,例如由<50μT10的地球静磁场或低于<100μT的电力线的地面波动场产生的那些。令人惊讶的是,很少有研究询问较高的场强是否会对行为产生影响,但对于飞行昆虫而言,在高压电力线附近会出现更高水平的EMF,其中400 kV输电线路下的暴露水平在距离1 m处为0.6 mT导体但距导体1 cm处高达近14 mT。其结果是,0.1至10 mT的这些较高的场强有可能影响其行为和生理。此外,很少有研究分析ELF EMF对个体神经元和突触反应的影响。在小龙虾叶等人。分析了非常高水平的磁场对小龙虾(侧向巨型(LG)中间神经元)中已识别的中间神经元的反应的影响,小龙虾负责协调逃避反应。响应于尾部传入的电刺激,LG中的尖峰和突触电位在暴露期间幅度增加,这使得作者认为这些变化可能导致LG的敏感性增加。他们还提出,这些影响是由磁场对Ca2 +通道的作用引起的,因为它们在小鼠中,其中EMF暴露导致Ca2 +通道增加。

在EMF水平低于0.1mT暴露于人类细胞系16中,dipteran蛋17和Planaria18导致单次暴露期间hsp70水平增加,而在鸡胚中,重复暴露导致Hsp70和冷冻保护作用减少19,表明治疗持续时间对Hsp70水平的影响。最近对超过1mT的ELF-EMF的研究仅限于体外细胞系统,但已显示出显着的效果,包括导致慢性缺氧20的HSP70转录增加,以及神经元突触中的Ca2 +通道表达15导致对神经元活动的影响。 。在诸如蝗虫胁迫或热休克之类的昆虫中,导致Hsp水平显着增加21,22,其在热保护中起关键作用。已经在蝗虫中描述了热应激诱导的热休克反应,导致hsps23的上调。 Barclay和Robertson21表明,这些应激反应可以稳定热应激过程中的神经肌肉信号,这可能是腿部伸肌肌力输出的热保护的基础,可能是由于突触前或突触后K +通道的热休克蛋白改变24。此外,在蝗虫飞行系统中,hsps降低了突触延迟和兴奋性突触后电位振幅的热敏感性25。压力源,包括EMF,可以激活广泛的相互作用的神经元,分子和神经化学系统,支持行为和生理反应。然而,目前,我们对完整成年昆虫中EMF与热休克蛋白表达之间的相互作用一无所知。
 
作为理解相对较高水平的EMF如何影响昆虫的起点,我们利用了一种经过充分研究的昆虫,即沙漠蝗虫,我们知道了详细控制肢体运动的神经回路的组成部分26,我们已经建立了很好的方法。记录来自已识别的神经元27并监测肌肉输出28,其中已明确识别出应激反应22。在蝗虫中,我们还有机会研究动物中多种水平的ELF EMF的影响,其中可以详细分析认知,行为,生理和分子效应,以开始了解如何暴露于高水平的ELF EMF可能会影响行为。

结果
ELF-EMF对行走行为的影响
为了确定暴露于EMF(图1A)对行走行为的影响,在暴露于EMF的蝗虫和它们各自的温度匹配对照之间比较完成隧道测定的蝗虫的数量。 对于4 mT和7 mT EMF治疗,与对照相比,接触EMF后完整试验的次数较少(图2A)。 暴露7 mT后,15只蝗虫完成了隧道,19只没有完成,而对于匹配的温度控制,28只蝗虫完成了隧道而7只没有完成(χ2= 9.46,d.f。= 1,P = 0.0021)。 对于4 mT暴露,12个蝗虫完成隧道而24个没有完成隧道,而对于温度匹配控制28完成隧道而8个没有完成(χ2= 14.40,d.f。= 1,P = 0.0001)。

然后,我们分析了动物完成隧道分析所需的时间。在4 mT暴露下,个人完成隧道所需的时间没有显着差异(Welch校正学生不进行测试,t = 0.64,df = 15.67,P = 0.53),平均完成时间约为90 s 。与对照动物(78.0±10.7 s)相比,7 mT暴露完成时间(49.3±8.6 s)减少,因此EMF暴露显着增加了蝗虫完成隧道的速度(Welch校正学生t检验,t = 2.08) ,df = 40.54,P = 0.044)。
 
在隧道测定中行进的累积距离也取决于EMF暴露。当将EMF处理与它们各自的对照进行比较时,对于4mT暴露(处理因子,F1,70 = 4.603,P = 0.0354),在5分钟时间段内蝗虫行走的平均距离减少(图2C)暴露7mT(治疗因子,F1,67 = 6.478,P = 0.0132)(图2D)。与对照相比,EMF对累积行进距离的影响随着时间的推移而增加,在5分钟试验中暴露的蝗虫覆盖较少的距离(4 mT暴露相互作用因子,F12,840 = 9.78,P <0.0001和7 m​​T暴露相互作用因子, F12,804 = 10.88,P <0.0001)。
 
EMF对肌肉力量的影响
为了确定ELF EMF暴露对肌肉力的影响,刺激后腿ETi肌肉产生踢腿并且测量所得踢的力29。温度匹配的对照动物显示,随着对照温度的增加(从1±2℃暴露于21±1℃,暴露于7mT暴露于29.3℃±1℃),冲击力增加(图3A,B)。对于1 mT和4 mT EMF暴露,与各自的温度控制相比,冲击力没有显着差异。例如,在1mT时,暴露的蝗虫的平均转化踢动力为58.7±9.7mN,而温度匹配的对照为38.7±5.4mN(学生t检验,t = 1.838,P = 0.08,d.f。= 22)。在4mT时,EMF处理动物的平均转化踢动力为60.1±9.0mN,而温度匹配对照为79.5±10.1mN(学生t检验,t = 1.548,P = 0.129,d.f = 46)。然而,与温度匹配的对照相比,暴露于7mT持续24小时导致踢力显着降低。长期暴露动物的平均转化踢动力为68.4±6.7 mN,而对照组为124.2±19.9 mN(学生t检验,t = 2.114,P = 0.040,d.f。= 48)。

ELF EMF对Hsp70水平的影响
通过Western印迹测量应激伴侣蛋白Hsp70的表达水平的变化来研究EMF暴露对分子应激蛋白的影响(图4A,B)。 与负热休克对照处理相比,阳性热激控制导致蛋白质水平增加2.1±0.4倍。 将测试的两种处理(假对照和EMF 7mT)标准化为相对于阴性对照的值。 假对照Hsp70水平低于对照水平0.9±0.1倍,而EMF 7mT处理水平导致Hsp70水平比对照高1.8±0.3倍。 学生配对t检验显示7 mT EMF暴露后Hsp70水平显着增加(P = 0.026,t = 3.12,d.f。= 5)。

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