很多脊椎动物,如候鸟、海龟等在长途旅行中,都可以通过感知地磁场,进而得到位置和方向等信息。另外,很多实验证实,屏蔽地磁场后,会影响到生活的方方面面。地外空间的环境磁场远小于地磁场,属于亚磁场的范畴。20世纪60年代末,亚磁场生物学效应开始在空间科学领域得到重视,并且相继发现亚磁场会引起一系列负面效应。如连续亚磁场处理会引起蝾螺胚胎或爪蟾胚胎发育异常,虎皮鹦鹉鸣叫异常,麻雀节律改变,小鸡、果蝇学习记忆能力受损,痛觉变化等。甚至有报道称,短时间亚磁场处理还会引起人视觉记忆能力减弱。未来空间任务的飞行时间和距离会显著增加,宇航员将会长期暴露在太空亚磁环境之中。因此,亚磁场的生物学效应及其防护措施的研究,对于空间生物学和航天医学的发展十分必要。本实验室在前期已经分别从动物、植物、细胞、蛋白水平对亚磁场生物学效应进行了初步探索,并证实亚磁场会导致爪蟾胚胎发育畸形,细胞增殖异常,微管蛋白自组装混乱等。相对于以上研究,亚磁场对成年哺乳动物身体机能的影响,对宇航员在太空中可能出现的健康状况更有参考价值。因此,本实验将以成年C57小鼠为模式动物,研究亚磁场对其生理和心理健康的影响情况。亥姆霍兹三轴线圈系统和坡莫合金磁屏蔽罐系统被用于本实验,实验主要分为两部分,第一部分为短期亚磁场处理(3天)对小鼠造成的影响。联合使用旷场实验和高架十字迷宫检测小鼠的情绪情化,检测实验小鼠肝脏,脑,血清中氧化应激相关指标变化情况,使用ELISA追踪SOD蛋白含量变化,使用内源荧光检测SOD蛋白三级结构,圆二色光谱检测SOD蛋白二级结构变化情况。结果显示3天亚磁场处理导致小鼠产生焦虑样情绪,该情绪伴随着体内的氧化应激指标异常变化。SOD酶活性在三天实验期内处于动态变化,且Cu/Zn-SOD酶是主要响应分子,该酶在体外可直接响应亚磁场,但并未出现二级结构的显著变化。第二部分为长期亚磁场处理(1个月)对小鼠的影响。一个月处理过程中,连续追踪小鼠体重变化,饮食及饮水情况。联合使用旷场实验,跑步机实验和转棒实验检测小鼠运动能力变化情况。使用水迷宫的方法检测小鼠的学习记忆能力变化情况。对小鼠全血进行血常规分析,使用ICP-AES的方法检测血清内金属离子含量的变化,并对血清中过氧化氢含量,SOD酶和CAT酶的活性进行检测。结果显示30天亚磁场处理会导致小鼠自主运动能力和运动耐力显著降低,但并不影响其平衡能力。水迷宫的结果说明30天亚磁场处理并不会引起小鼠空间学习记忆能力降低。与对照组相比,实验组小鼠饮水量与饮食量并无变化,但其后两个星期的体重增量显著低于地磁对照组。血常规检测结果显示,实验组小鼠血液中的中性粒细胞数量明显增加。但该变化与血清中金属离子含量变化无关,且血清内过氧化氢代谢也未受影响。从以上结果我们可以得到如下结论,短时间亚磁场处理会引起成年C57小鼠氧化应激,且导致其出现类似焦虑的情绪,该影响可能与亚磁场直接引起Cu/Zn-SOD酶活力变化相关。由于该酶在体内会出现快速代偿反应,因此应激情况会慢慢得到缓解,焦虑情绪也会慢慢消失。但是随着亚磁场暴露时间的延长,将会对实验小鼠造成一系列不可挽回的伤害。连续30天亚磁场处理不仅使小鼠体重发生变化,甚至运动能力明显降低,同时伴随着血液系统的异常。目前还无法确定长期亚磁场处理过程中,是哪个器官、组织、细胞器或分子直接响应,在后续实验中,我们将针对运动能力降低这一现象,做进一步探索,并试图寻找可以挽回该损伤的方法。