微秒脉冲电场场强参数的窗口效应

被引:15
作者
李成祥 [1 ]
孙才新 [1 ]
姚陈果 [1 ]
米彦 [1 ]
周玮 [2 ]
熊正爱 [2 ]
机构
[1] 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室
[2] 重庆医科大学附属第二医院
基金
国家自然科学基金重点项目;
关键词
脉冲电场; 可逆电穿孔(RE); 不可逆电穿孔(IRE); 凋亡; 窗口参数; 细胞电路模型;
D O I
10.13336/j.1003-6520.hve.2011.02.023
中图分类号
TM836 [高电压毫微秒技术];
学科分类号
080803 ;
摘要
μs脉冲电场诱导细胞产生的可逆电穿孔效应和不可逆电穿孔效应已有一定研究,但其所诱导的细胞凋亡效应却往往被忽略,诱导凋亡效应的脉冲电场与产生可逆/不可逆电穿孔效应脉冲电场的剂量关系更是鲜有研究。为了解这些关系,以人宫颈癌细胞系Hela为实验对象,综合运用PI示踪穿孔、CCK-8法检测活性及流式细胞术测定凋亡3种实验手段,研究了μs脉冲电场所诱导的可逆电穿孔、不可逆电穿孔及凋亡3种效应与外加脉冲场强的依赖关系。研究表明,随着外加脉冲场强的增加,细胞将依次出现电穿孔现象、凋亡现象和不可逆电穿孔现象并得出了3种效应所对应的场强取值范围(即场强窗口参数)。通过建立细胞等效电路模型以及定性分析细胞膜及线粒体膜上跨膜电压与外加电场的关系,较好地解释了实验现象及其可能机理。
引用
收藏
页码:388 / 394
页数:7
相关论文
共 10 条
[1]   细胞内外膜跨膜电位频率响应模型及滤波器特性的研究 [J].
姚陈果 ;
莫登斌 ;
孙才新 ;
米彦 ;
李成祥 ;
廖瑞金 .
中国生物医学工程学报, 2008, (02) :270-275
[2]   基于等效电路模型的细胞内外膜跨膜电位频率响应 [J].
米彦 ;
孙才新 ;
姚陈果 ;
李成祥 ;
莫登斌 .
电工技术学报, 2007, (06) :6-11
[3]  
Irreversible Electroporation in Medicine[J] . Boris Rubinsky.Technology in Cancer Research & Treatment . 2007 (4)
[4]  
Imaging Guided Percutaneous Irreversible Electroporation: Ultrasound and Immunohistological Correlation[J] . Edward W. Lee,Christopher T. Loh,Stephen T. Kee.Technology in Cancer Research & Treatment . 2007 (4)
[5]  
Towards Solid Tumor Treatment by Irreversible Electroporation: Intrinsic Redistribution of Fields and Currents in Tissue[J] . Axel T. Esser,Kyle C. Smith,Thiruvallur R. Gowrishankar,James C. Weaver.Technology in Cancer Research & Treatment . 2007 (4)
[6]  
Electrochemotherapy – An easy, highly effective and safe treatment of cutaneous and subcutaneous metastases: Results of ESOPE (European Standard Operating Procedures of Electrochemotherapy) study[J] . Michel Marty,Gregor Sersa,Jean Rémi Garbay,Julie Gehl,Christopher G. Collins,Marko Snoj,Valérie Billard,Poul F. Geertsen,John O. Larkin,Damijan Miklavcic,Ivan Pavlovic,Snezna M. Paulin-Kosir,Maja Cemazar,Nassim Morsli,Declan M. Soden,Zvonimir Rudolf,Caroline Robert,Gerald C. O’Sullivan,Lluis M. Mir
[7]   Theoretical evaluation of voltage inducement on internal membranes of biological cells exposed to electric fields [J].
Kotnik, T ;
Miklavcic, D .
BIOPHYSICAL JOURNAL, 2006, 90 (02) :480-491
[8]   Electric field pulses can induce apoptosis [J].
Hofmann, F ;
Ohnimus, H ;
Scheller, C ;
Strupp, W ;
Zimmermann, U ;
Jassoy, C .
JOURNAL OF MEMBRANE BIOLOGY, 1999, 169 (02) :103-109
[9]   Time course of transmembrane voltage induced by time-varying electric fields - a method for theoretical analysis and its application [J].
Kotnik, T ;
Miklavcic, D ;
Slivnik, T .
BIOELECTROCHEMISTRY AND BIOENERGETICS, 1998, 45 (01) :3-16
[10]  
Theory of electroporation: A review[J] . James C. Weaver,Yu.A. Chizmadzhev.Bioelectrochemistry and Bioenergetics . 1996 (2)