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最近新发现的肌腱源性干细胞(TDSC)因在肌腱组织中的修复潜能而逐渐获得重视,但目前其对损伤肩袖腱-骨界面愈合作用机制研究鲜有报道。既往研究证实,TDSC具有向软骨、骨分化的潜能,因此其在损伤肩袖腱-骨界面愈合过程中可能扮演着中介作用。Shen等提取兔肩袖组织TDSC并进行培养,用于异体兔肩袖修复,结果显示12周后实验组腱-骨界面结构及生物力学指标均优于对照组,认为异体TDSC可增加肩袖胶原沉积,且可分泌抗炎因子以避免免疫排斥反应。Randelli等提取肩袖及肱二头肌腱组织TDSC并进行培养,比较TDSC与BMSC成骨细胞、脂肪细胞、肌骨骼细胞分化,结果显示TDSC具备很好的分化潜能,且优于BMSC。Tsai等的研究获得了与此相同的结果,还发现肩袖来源干细胞可表达种系特异性基因如成骨诱导的Runx2及骨钙蛋白、成脂分化的过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)-γ和脂蛋白脂肪酶(LPL),成软骨分化的聚集蛋白聚糖及Ⅱ型胶原α1基因。Cheng等对肿瘤坏死因子-α刺激基因(TSG)-6在TDSC促进肩袖腱-骨愈合过程中的作用进行实验研究,结果显示TSG-6为保护性炎性反应性基因,在多种炎症性疾病或类似炎症过程中呈高表达,参与细胞外基质重塑,调节蛋白酶网络,在多种关节炎中有限制炎症、保护软骨的作用;认为TSG-6在TDSC促进损伤肩袖腱-骨界面愈合过程中具有良好的调控作用。然而,目前仍存在TDSC含量较少、难以完全分离和纯化、缺乏特异性表面标志物等问题,且TDSC体外诱导分化定向诱导机制尚不清楚,因此还需进一步研究。
2骨膜源性干细胞
骨膜可分为内、外两层,外层致密,有许多胶原纤维束穿入骨质,使之固定于骨面;内层疏松,可产生骨膜源性干细胞(PDSC)、成骨细胞及破骨细胞等。来自内层的PDSC具有一定的分化潜能,因此被认为可能在肩袖损伤愈合过程中具有一定的促进作用。Chen等从大鼠胫骨骨膜组织中提取PDSC并进行培养,将其与骨形态发生蛋白(BMP)-2制成凝胶混合物,采用该混合物对大鼠损伤肩袖进行修复,术后4、8周进行大鼠修复肩袖腱-骨界面组织学及生物力学分析,结果显示实验组最大腱-骨界面实效负荷明显高于对照组,且差异有统计学意义,免疫组化显示实验组修复界面存有聚集蛋白聚糖及Ⅱ型胶原蛋白,认为PDSC与BMP-2的混合物可很好地促进腱-骨界面纤维软骨形成。目前大量实验将PDSC用于修复软骨缺损、骨缺损及骨不愈合,但其用于损伤肩袖腱-骨界面的修复鲜有报道,因此PDSC如何在重建腱-骨界面结构中发挥作用,仍需进一步研究。
3脂肪源性干细胞文献报道
脂肪源性干细胞(ADSC)与BMSC具有相似的分化潜能,其在合适的诱导剂作用下可分化为脂肪细胞、软骨细胞、肝细胞、心肌细胞、成骨细胞和神经元样细胞。此外,ADSC具有数量巨大、获取方便、诱导安全、增殖迅速等特点,是一类有广阔应用前景的成体干细胞。Oh等采用ADSC修复兔慢性肩袖损伤模型,先切断兔肩胛下肌腱,6周后形成慢性损伤,此时进行肩袖修复,同时将ADSC注射入肩袖腱-骨区域及脂肪浸润的肩袖肌肉组织内以对肩袖进行加强修复,6周后从生物力学、肌电学、组织学方面对修复结果进行分析,认为ADSC可促进损伤肩袖腱-骨愈合,与对照组相比,实验组肌肉组织脂肪浸润区域明显较小。Kim等对兔亚急性肩袖损伤(切断冈上肌3周)修复的同时,将ADSC注射入邻近肌腹-肌腱移行部,术后3周观察类胰岛素样生长因子-Ⅰ受体(IGF-ⅠR)及肌球蛋白重链(MyHC)在注射部位的表达,结果显示实验组IGF-ⅠR及MyHC表达明显高于对照组(注射生理盐水组),认为ADSC促进损伤肩袖修复有可能是通过IGF-Ⅰ信号转导通道完成的。虽然以上研究提示ADSC对退变性肩袖损伤具有促进愈合作用,但已往大部分研究均认为ADSC自我更新能力较差,不宜作为种子细胞。因•46•此,目前急需寻找更好的诱导剂,使其能更有效地分化成为目标组织,从而更好地促进损伤肩袖腱-骨界面愈合。
4肌源性干细胞体内研究显示
肌源性干细胞(MDSC)具有自我更新与多向分化潜能的特性,可再生为骨、软骨、肌肉、血液、神经及心脏组织。近期有研究报道MDSC同时具有肌腱组织的分化能力,但用于修复损伤肩袖研究鲜有报道。Pelinkovic等将MDSC用于修复裸鼠损伤冈上肌腱并进行观察,结果7d后细胞核呈纺锤形并集成肌腱胶原束,3周后检测到β-半乳糖苷酶基因表达,表明MDSC分化成表达波形蛋白的成纤维细胞,提示肩袖肌腱基质及原始细胞开始调控注射的MDSC向成纤维细胞分化;认为MDSC因具有分化为成纤维细胞的能力而可用于肌腱愈合组织工程及肩袖损伤治疗。
5滑囊源性干细胞滑囊源性
干细胞因肩峰下滑囊与肩袖紧邻而被认为有可能对肩袖修复产生一定的积极作用。Utsunomiya等将关节镜下提取的人肩峰下滑囊组织进行滑囊源性干细胞提取及培养,结果显示肩峰下滑囊组织可作为生物修复肩袖损伤良好的干细胞来源;将其与肩袖残端、滑膜组织中提取的干细胞进行成骨化及扩展性比较,结果显示滑囊源性干细胞具有最佳的扩展性及成骨性。Song等对在肩袖修补术中取出的部分肩峰下滑囊组织进行滑囊源性干细胞提取及培养,并用流式细胞仪对其进行分辨,排除造血干细胞及PDSC,再将此滑囊源性干细胞放于陶瓷支架中并将其植入裸鼠体内,其中部分用BMP-12予以刺激分化,最终支架区域出现包含胶原蛋白的腱样组织;因此认为,作为新型来源的干细胞,滑囊源性干细胞具有腱性组织分化潜能,而BMP-12对该过程具有一定的促进作用,滑囊源性干细胞有可能在肩袖损伤治疗中产生积极作用。肩峰下滑囊组织经肩关节镜手术取材方便,对肩袖修复无影响,但目前滑囊源性干细胞实验研究较少,仍处于起步阶段,其促进损伤肩袖愈合及进行定向诱导机制仍需进一步研究。
6结语
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有。在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。上世纪50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术,建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍。对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国己建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
2、电力系统中继电保护的配置与应用
2.1继电保护装置的任务
继电保护主要利用电力系统中原件发生短路或异常情况时电气量(电流、电压、功率等)的变化来构成继电保护动作。继电保护装置的任务在于:在供电系统运行正常时,安全地。完整地监视各种设备的运行状况,为值班人员提供可靠的运行依据;供电系统发生故障时,自动地、迅速地、并有选择地切除故障部分,保证非故障部分继续运行;当供电系统中出现异常运行工作状况时,它应能及时准确地发出信号或警报,通知值班人员尽快做出处理。
2.2继电保护装置的基本要求
1)选择性:当供电系统中发生故障时,继电保护除。首先断开距离故障点最近的断路器,以保证系统中其它非故障部分能继续正常运行。
2)灵敏性:保护装置灵敏与否一般用灵敏系数来衡量。在继电保护装置的保护范围内,不管短路点的位置如何、不论短路的性质怎样,保护装置均不应产生拒绝动作;但在保护区外发生故障时,又不应该产生错误动作。
3)速动性:是指保护装置应尽可能快地切除短路故障。缩短切除故障的时间以减轻短路电流对电气设备的损坏程度,加快系统电压的恢复,从而为电气设备的自启动创造了有利条件,同时还提高了发电机并列运行的稳定眭。
4)可靠性:保护装置如能满足可靠性的要求,反而会成为扩大事故或直接造成故障的根源。为确保保护装置动作的可靠性,必须确保保护装置的设计原理、整定训算、安装调试正确无误;同时要求组成保护装置的各元件的质量可靠、运行维护得当、系统简化有效,以提高保护的可靠性。
2.3保护装置的应用
继电保护装置广泛应用于工厂企业高压供电系统、变电站等,用于高压供电系统线路保护、主变保护、电容器保护等。高压供电系统分母线继电保护装置的应用,对于不并列运行的分段母线装设电流速断保护,但仅在断路器合闸的瞬间投入,合闸后自动解除。另外,还应装设过电流保护,对于负荷等级较低的配电所则可不装设保护。变电站继电保护装置的应用包括:
①线路保护:一般采用二段式或三段式电流保护,其中一段为电流速断保护,二段为限时电流速断保护,三段为过电流保护。
②母联保护:需同时装设限时电流速断保护和过电流保护。
③主变保护:主变保护包括主保护和后备保护,主保护一般为重瓦斯保护、差动保护,后备保护为复合电压过流保护、过负荷保护。
④电容器保护:对电容器的保护包括过流保护、零序电压保护、过压保护及失压保护。
随着继电保护技术的飞速发展,微机保护的装置逐渐投入使用,由于生产厂家的不同、开发时间的先后,微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面,但基本原理及要达到的目的基本一致。
3、继电保护装置的维护
值班人员定时对继电保护装置巡视和检查,并做好各仪表的运行记录。在继电保护运行过程中,发现异常现象时,应加强监视并向主管部门报告。建立岗位责任制,做到每个盘柜有值班人员负责。做到人人有岗、每岗有人。值班人员对保护装置的操作,一般只允许接通或断开压板,切换开关及卸装熔丝等工作,工作过程中应严格遵守电业安全工作规定。
做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行,防止误碰运行设备,注意与带电设备保持安全距离,避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次,每月对微机保护的打印机进行定期检查并打印。定期对继电保护装置检修及没备查评:
①检查二次设备各元件标志、名称是否齐全;
②检查转换开关、各种按钮、动作是否灵活无卡涉,动作灵活。接点接触有无足够压力和烧伤;
③检查控制室光字牌、红绿指示灯泡是否完好;
④检查各盘柜上表计、继电器及接线端子螺钉有无松动;
⑤检查电压互感器、电流互感器二次引线端子是否完好;
⑥配线是否整齐,固定卡子有无脱落;
⑦检查断路器的操作机构动作是否正常。
根据每年对继电保护装置的定期查评,按情节将设备分为三类:经过运行检验,技术状况良好无缺陷,能保证安全、经济运行的设备为一类设备;设备基本完好、个别零件虽有一般缺陷,但尚能安全运行,不危及人身、设备安全为二类设备。有重大缺陷的设备,危及安全运行,出力降低,“三漏”情况严重的设备为三类。如发现继电保护有缺陷必须及时处理,严禁其存在隐患运行。对有缺陷经处理好的继电保护装置建立设备缺陷台帐,有利于今后对其检修工作。
随着电力系统的告诉发展和计算机通信技术的进步,继电保护技术的发展向计算机化、网络化、—体化、智能化方向发展,这对继电保护工作者提出了新的挑战。只有对继电保护装置进行定期检查和维护,按时巡检其运行状况,及时发现故障并做好处理,保证系统无故障设备正常运行,提高供电可靠性。
参考文献:
[1]王翠平.继电保护装置的维护及试验[J].科苑论坛.
[2]严兴畴.继电保护技术极其应用[J].科技资讯,2007.
电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求,电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断地注入了新的活力,因此,继电保护技术得天独厚,在40余年的时间里完成了发展的4个历史阶段。
建国后,我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有,在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代,我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术[1],建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍,对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术,建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代,为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
自50年代末,晶体管继电保护已在开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护,运行于葛洲坝500kV线路上[2],结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。
在此期间,从70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用[3],天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。
我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究[4],高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用[5],揭开了我国继电保护发展史上新的一页,为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面,东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机?变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定,投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护,西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。至此,不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色,为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。
2继电保护的未来发展
继电保护技术未来趋势是向计算机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
2.1计算机化
随着计算机硬件的迅猛发展,微机保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段:从8位单CPU结构的微机保护问世,不到5年时间就发展到多CPU结构,后又发展到总线不出模块的大模块结构,性能大大提高,得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位CPU,发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。
南京电力自动化研究院一开始就研制了16位CPU为基础的微机线路保护,已得到大面积推广,目前也在研究32位保护硬件系统。东南大学研制的微机主设备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开始即研制以16位多CPU为基础的微机线路保护,1988年即开始研究以32位数字信号处理器(DSP)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置,目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块,一个模块就是一个小型计算机。采用32位微机芯片并非只着眼于精度,因为精度受A/D转换器分辨率的限制,超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的;更重要的是32位微机芯片具有很高的集成度,很高的工作频率和计算速度,很大的寻址空间,丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的,具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能,并将高速缓存(Cache)和浮点数部件都集成在CPU内。
电力系统对微机保护的要求不断提高,除了保护的基本功能外,还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处理功能,强大的通信能力,与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力,高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有相当于一台PC机的功能。在计算机保护发展初期,曾设想过用一台小型计算机作成继电保护装置。由于当时小型机体积大、成本高、可靠性差,这个设想是不现实的。现在,同微机保护装置大小相似的工控机的功能、速度、存储容量大大超过了当年的小型机,因此,用成套工控机作成继电保护的时机已经成熟,这将是微机保护的发展方向之一。天津大学已研制成用同微机保护装置结构完全相同的一种工控机加以改造作成的继电保护装置。这种装置的优点有:(1)具有486PC机的全部功能,能满足对当前和未来微机保护的各种功能要求。(2)尺寸和结构与目前的微机保护装置相似,工艺精良、防震、防过热、防电磁干扰能力强,可运行于非常恶劣的工作环境,成本可接受。(3)采用STD总线或PC总线,硬件模块化,对于不同的保护可任意选用不同模块,配置灵活、容易扩展。
继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求,如何进一步提高继电保护的可靠性,如何取得更大的经济效益和社会效益,尚须进行具体深入的研究。\
2.2网络化
计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱,使人类生产和社会生活的面貌发生了根本变化。它深刻影响着各个工业领域,也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。到目前为止,除了差动保护和纵联保护外,所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作用也只限于切除故障元件,缩小事故影响范围。这主要是由于缺乏强有力的数据通信手段。国外早已提出过系统保护的概念,这在当时主要指安全自动装置。因继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围(这是首要任务),还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作,确保系统的安全稳定运行。显然,实现这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计算机网络联接起来,亦即实现微机保护装置的网络化。这在当前的技术条件下是完全可能的。
对于一般的非系统保护,实现保护装置的计算机联网也有很大的好处。继电保护装置能够得到的系统故障信息愈多,则对故障性质、故障位置的判断和故障距离的检测愈准确。对自适应保护原理的研究已经过很长的时间,也取得了一定的成果,但要真正实现保护对系统运行方式和故障状态的自适应,必须获得更多的系统运行和故障信息,只有实现保护的计算机网络化,才能做到这一点。
对于某些保护装置实现计算机联网,也能提高保护的可靠性。天津大学1993年针对未来三峡水电站500kV超高压多回路母线提出了一种分布式母线保护的原理[6],初步研制成功了这种装置。其原理是将传统的集中式母线保护分散成若干个(与被保护母线的回路数相同)母线保护单元,分散装设在各回路保护屏上,各保护单元用计算机网络联接起来,每个保护单元只输入本回路的电流量,将其转换成数字量后,通过计算机网络传送给其它所有回路的保护单元,各保护单元根据本回路的电流量和从计算机网络上获得的其它所有回路的电流量,进行母线差动保护的计算,如果计算结果证明是母线内部故障则只跳开本回路断路器,将故障的母线隔离。在母线区外故障时,各保护单元都计算为外部故障均不动作。这种用计算机网络实现的分布式母线保护原理,比传统的集中式母线保护原理有较高的可靠性。因为如果一个保护单元受到干扰或计算错误而误动时,只能错误地跳开本回路,不会造成使母线整个被切除的恶性事故,这对于象三峡电站具有超高压母线的系统枢纽非常重要。
由上述可知,微机保护装置网络化可大大提高保护性能和可靠性,这是微机保护发展的必然趋势。
2.3保护、控制、测量、数据通信一体化
在实现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据,也可将它所获得的被保护元件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。因此,每个微机保护装置不但可完成继电保护功能,而且在无故障正常运行情况下还可完成测量、控制、数据通信功能,亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化。
目前,为了测量、保护和控制的需要,室外变电站的所有设备,如变压器、线路等的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所敷设的大量控制电缆不但要大量投资,而且使二次回路非常复杂。但是如果将上述的保护、控制、测量、数据通信一体化的计算机装置,就地安装在室外变电站的被保护设备旁,将被保护设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后,通过计算机网络送到主控室,则可免除大量的控制电缆。如果用光纤作为网络的传输介质,还可免除电磁干扰。现在光电流互感器(OTA)和光电压互感器(OTV)已在研究试验阶段,将来必然在电力系统中得到应用。在采用OTA和OTV的情况下,保护装置应放在距OTA和OTV最近的地方,亦即应放在被保护设备附近。OTA和OTV的光信号输入到此一体化装置中并转换成电信号后,一方面用作保护的计算判断;另一方面作为测量量,通过网络送到主控室。从主控室通过网络可将对被保护设备的操作控制命令送到此一体化装置,由此一体化装置执行断路器的操作。1992年天津大学提出了保护、控制、测量、通信一体化问题,并研制了以TMS320C25数字信号处理器(DSP)为基础的一个保护、控制、测量、数据通信一体化装置。
2.4智能化
近年来,人工智能技术如神经网络、遗传算法、进化规划、模糊逻辑等在电力系统各个领域都得到了应用,在继电保护领域应用的研究也已开始[7]。神经网络是一种非线性映射的方法,很多难以列出方程式或难以求解的复杂的非线性问题,应用神经网络方法则可迎刃而解。例如在输电线两侧系统电势角度摆开情况下发生经过渡电阻的短路就是一非线性问题,距离保护很难正确作出故障位置的判别,从而造成误动或拒动;如果用神经网络方法,经过大量故障样本的训练,只要样本集中充分考虑了各种情况,则在发生任何故障时都可正确判别。其它如遗传算法、进化规划等也都有其独特的求解复杂问题的能力。将这些人工智能方法适当结合可使求解速度更快。天津大学从1996年起进行神经网络式继电保护的研究,已取得初步成果[8]。可以预见,人工智能技术在继电保护领域必会得到应用,以解决用常规方法难以解决的问题。
3结束语
建国以来,我国电力系统继电保护技术经历了4个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为:计算机化,网络化,保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化,这对继电保护工作者提出了艰巨的任务,也开辟了活动的广阔天地。
作者单位:天津市电力学会(天津300072)
参考文献
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3沈国荣.工频变化量方向继电器原理的研究.电力系统自动化,1983(1)
4葛耀中.数字计算机在继电保护中的应用.继电器,1978(3)
5杨奇逊.微型机继电保护基础.北京:水利电力出版社,1988
6HeJiali,Luoshanshan,WangGang,etal.ImplementationofaDigitalDistributedBusProtection.IEEETransactionsonPowerDelivery,1997,12(4)
【关键词】脑心康片;脑缺血;再灌注损伤;细胞凋亡;COX2
脑血管疾病是神经系统的常见病、多发病,是目前引起人类死亡的三大疾病之一。缺血性脑卒中是多种原因引起的一种临床病理状态,其脑组织损害是产生临床征象的病理基础。在本病的预防、治疗和康复方面,中医药具有较为显著的疗效和优势[1]。临床应用脑心康片治疗脑缺血,取得满意疗效。本文旨在通过对大鼠脑神经损伤的行为学改变、细胞凋亡率和凋亡相关基因COX2蛋白表达的观察,探讨脑心康片对脑缺血再灌注损伤的神经保护作用及其作用机制。现报道如下。
1材料
1.1动物Wistar大鼠,雄性,体质量(200±20)g,由黑龙江中医药大学实验动物中心提供,动物许可证号:黑动字P00101006。大鼠自由进食、饮水,同等条件下饲养,手术前12h禁食,不禁水。
1.2药品与试剂脑心康片由蝙蝠葛酚性碱50%、水蛭素50%组成,黑龙江中医药大学实验中心制备。尼莫地平片,天津中央药业有限公司生产。银杏叶片,唐山荣大药业有限公司生产。COX2抗体(COX2山羊抗兔IgG多抗)稀释度:1:100,SantaCruz公司。HRP标记的链霉卵白素-亲和素SP试剂盒、S/P两步法检测试剂盒、PV6001二步法检测试剂盒、兔抗山羊IgG/HRP、山羊抗鼠IgG/HRP,DAB显色试剂盒,均由北京中杉金桥生物技术有限公司生产。
2方法
2.1分组及给药方法Wistar大鼠雄性70只,体质量(200±20)g,按照体质量随机分为7组,每组10只。即脑心康片高剂量组(100mg/kg)、脑心康片中剂量组(50mg/kg)、脑心康片低剂量组(25mg/kg)、尼莫地平组(21.6mg/kg)、银杏叶片组(135mg/kg)、模型对照组和假手术组(分别给等体积生理盐水)。各组均连续灌胃给药7d,末次给药30min后手术。
2.2大鼠脑缺血再灌注模型制备采用大鼠大脑中动脉线栓法制备不完全脑缺血模型,末次给药30min后,20%乌拉坦(1g/kg,ip)麻醉,分离并结扎双侧颈总动脉及迷走神经45min,然后松开再灌注2h。假手术组只暴露血管不结扎,其余组均按照上述过程操作。
2.3实验指标的检测方法在造模手术完成3~5h,待大鼠苏醒后,能够完全自主活动时,进行第1次神经功能评分;分别于末次给药后24,48,72h进行第2次神经功能评分。行为学评分后处死动物,迅速取出大脑置于冰盘上。将大脑分成两半,取左侧大脑皮层脑组织2g制成单细胞悬液,检测大鼠神经细胞凋亡率。取右侧大脑制成1%的脑组织匀浆,采用免疫组织化学法检测大鼠脑组织COX2蛋白表达。
2.4统计方法所有数据以±s表示,组间比较用t检验。
3结果
3.1脑心康片给药前后各组大鼠神经功能缺损评分情况
结果见表1。表1各组大鼠神经功能缺损评分的基本情况(略)
由表1可见,模型组与假手术组相比,差异有显著性意义(P<0.01),说明造模是成功的。经药物治疗后,药物治疗各组的大鼠神经功能缺损评分积分治疗前与治疗后比较,及药物治疗后的神经功能缺损评分积分与模型组的比较,均具有极显著差异,P<0.01,说明各治疗药物对脑缺血均具有显著的治疗作用,能明显改善神经功能缺损,使大鼠因脑缺血导致的行为障碍得到部分改善,但还未达到完全恢复的程度,即与假手术组比较,P<0.01。且72h脑心康片治疗组的疗效优于24h治疗组(高剂量),差异显著,P<0.05,说明脑心康片对脑缺血的保护作用存在着一定的时效关系。
3.2脑心康片对细胞凋亡的影响
结果见表2。表2脑心康片对MCAO大鼠脑组织细胞凋亡的影响(略)
由表2可见模型组与假手术组比较有显著性差异,P<0.01,说明造模是成功的。所有药物治疗组与假手术组比较,均有显著性差异,P<0.01,与模型组比较差异亦显著,P<0.01或P<0.05。假手术组脑组织的神经细胞可测得凋亡峰,即细胞凋亡率不为0,说明正常的脑组织亦有少量的凋亡现象发生。
实验结果表明,脑心康片具有明显的抗脑缺血作用,对神经元细胞凋亡具有明显的抑制作用,随剂量增加,此作用明显增强。脑心康片高剂量抗脑缺血的作用要优于银杏叶片,与尼莫地平作用相当,中剂量弱于尼莫地平,但与银杏叶片作用相当,低剂量弱于尼莫地平和银杏叶片。
3.3脑心康片对MCAO大鼠脑组织COX2表达的影响
结果见表3。表3脑心康片对MCAO大鼠脑组织COX2表达的影响(略)
由表3可见,经药物治疗后,各组的大鼠脑组织虽可见COX2阳性细胞表达,但与模型对照组比较,均具有极显著差异,P<0.01,说明各治疗药物对脑缺血均具有显著的治疗作用,能明显抑制COX2表达,且脑心康片同一时间点的高、低剂量组比较差异显著,P<0.01;72h脑心康片治疗组的疗效优于24h脑心康片治疗组(高剂量),差异显著,P<0.05,说明脑心康片对脑缺血的保护作用存在着一定的量效关系和时效关系。
实验结果表明,在缺血早期,脑心康片具有明显的抗脑缺血、抑制COX2表达的作用,并存在一定的量效关系及时效关系。
4讨论
细胞凋亡是细胞接受导致凋亡的“信号”时,细胞内的蛋白质被激活,启动内部自身基因调控机制,引起细胞自杀性死亡[2]。近年来日益增多的证据表明,神经元凋亡参与缺血性细胞损伤,并且是缺血引起选择性神经元丢失的一种重要形式。脑缺血后,细胞因Glu受体过量激活、钙超载、炎症变化、OFR、线粒体和DNA损伤而表现出坏死或凋亡两种死亡形式。在缺血中心区主要以坏死为主,而在缺血半暗带以凋亡为主;轻度缺血主要引起细胞凋亡,严重缺血主要引起细胞坏死。局灶性脑缺血发生后神经元的死亡有两种不同的方式:细胞坏死和细胞凋亡,并且两种方式可以并存[3]。
环氧合酶(COX)是催化花生四烯酸合成前列腺素和血栓素的限速酶,能引起炎症反应并导炎症细胞毒性。其活性在控制前列腺素类物质的合成过程中有着重要作用。越来越多的证据表明COX参与了缺血性脑损伤,是核因子信号转导的靶目标之一。在正常情况下,成年动物脑内不表达COX-2,在缺血和缺氧引起的炎症反应中,COX2表达增高,主要在神经元和血管内皮细胞表达[4]。COX-2在神经组织中的表达可直接损伤神经元,并可能引起组织损伤和脑水肿[5]。由于COX2参与了脑缺血后神经元损伤的病理过程,因此阻断或减少COX2激活,降低COX2表达,皆可减轻由caspase3介导的缺血性神经元损害。COX2抑制剂可显著抑制缺血易损伤区COX2的活性,抑制神经细胞的凋亡,改善神经功能。
本实验结果表明,脑心康片具有明显的抗脑缺血作用,对神经元细胞凋亡具有明显的抑制作用,随剂量增加,此作用明显增强。脑心康片高剂量抗脑缺血的作用要优于银杏叶片,与尼莫地平作用相当,中剂量弱于尼莫地平,但与银杏叶片作用相当,低剂量弱于尼莫地平和银杏叶片;脑心康片具有明显抑制缺血脑组织COX2表达的作用,减轻局灶性脑缺血时的炎症反应及继发引起的迟发性神经元损害作用,并存在一定的量效关系及时效关系。超级秘书网:
【参考文献】
[1]丁正同,蒋雨平.临床颅脑病学[M].天津:天津科学技术出版社,2003:361.
[2]蔡竖平,桂秋萍,韩志涛,等.脑缺血-再灌注后海马迟发性神经元死亡的实验研究[J].军医进修学院学报,2002,23(4):268.
[3]吴伟,史继新.脑缺血再灌注损伤后神经元损伤机制及治疗研究进展[J].中国微循环,2003,7(6):391.
【论文摘要】:高效环保的治虫技术是发挥生物种群间相互制约,相互依存,而达到自然调控的策略措施之一。既有悠久历史,成功经验,又有新科技新发展新成就,更有建设生态城市的新导向。如能在行业内外被关注,进一步推行,必将取得更大成效。
如今,绿色农业的概念被提出来。充分运用先进科学技术、先进工业装备和先进管理经验,以促进农产品安全、生态安全、资源安全和提高农业综合经济效益的协调统一为目标,以倡导农产品标准化为手段,推动人类社会和经济全面、协调、可持续发展的农业发展模式。利用生物、生态和物理机械等治虫技术来防治病虫害,已成为可持续农业的重要手段,也是绿色农业生产工作中病虫害防治的必然选择。高效环保的治虫技术是发挥生物种群间相互制约,相互依存,而达到自然调控的策略措施之一。既有悠久历史,成功经验,又有新科技新发展新成就,更有建设生态城市的新导向。如能在行业内外被关注,进一步推行,必将取得更大成效。
1.生物防治
生物防治的特点是对人畜安全,无污染,不形成抗性。
1.1虫治虫
以虫治虫利用天敌昆虫防治害虫称为以虫治虫,其中包括益螨的利用。利用天敌昆虫是生物防治应用最广、最多的方法。按天敌昆虫取食的方式可以分为两大类:
⑴捕食性天敌:捕食性天敌种类很多,其中效果较好。常利用的有瓢虫、草蛉、食蚜蝇、食虫虻、以及捕食螨类等,这类天敌一般食虫量大,在其生长发育过程中,必须吃掉几个、几十个甚至几百个虫体才能完成发育。因此,在自然界控制害虫的猖獗作用十分明显。
⑵寄生性天敌:这类天敌寄生于害虫体内,以其体液和内部器官为食,使害虫死亡,主要包括寄生蜂和寄生蝇。
1.2生物农药防治
生物农药是指利用生物活体或其代谢产物,以及通过仿生合成具有特异作用的农药制剂,是今后农药产业中的朝阳产业。生物农药包括:微生物农药、农用抗生素、植物源农药、动物源农药和新型生物农药等几大类。
⑴物农药:指利用具有繁殖能力的活体微生物或活体微生物的代谢产物制成的真菌制剂、细菌制剂、病毒制剂、昆虫病原线虫、昆虫病原立克次体等。
⑵抗生素:如春雷霉素、农抗120、中生菌素、浏阳霉素、链霉素等,已经广泛应用的产品有防治水稻纹枯病的井冈霉素,高效、广谱的杀虫、杀螨剂阿维菌素等。
⑶物源农药:植物性药物源有鱼藤、烟草、除虫菊、鸡血藤、雷公藤、苦树皮、黄杜鹃、百部、艾、穰、蒜、葱、韮、、牡菊、苍耳、芫花、巴豆、苦参、附子、茶叶等。随着人们对生态环境的重视,植物源农药的开发也成了时尚,是绿色生物农药的首选。
⑷物源农药:指动物体的代谢物或其体内所含有的具有特殊功能的生物活性物质,主要包括动物毒素如蜘蛛毒素、黄蜂毒素、沙蚕毒素等,以及调节昆虫的各种生理过程的昆虫激素、昆虫信息素如棉铃虫性诱剂、甘蔗条螟性诱剂及天敌动物农药等。
⑸新型生物农药--转基因农药:指利用转基因技术培育的抗病、虫、草转基因作物。
2.生态控制
病害虫的生态控制,是指通过栽培、管理措施,创造有利于农作物生长发育,而不利于病害虫繁殖、蔓延的环境条件,从而达到避免或控制病虫害的目的。
⑴适时播种:病虫害的发生与危害都有一定的最适时期和环境条件,在不影响作物生长发育的前提下,适当改变播种期,可避开病虫害侵染和为害的最适时期,从而减轻病虫危害。
⑵合理布局及轮作:合理品种布局可以限制病虫害的蔓延与扩散、推迟或减轻病虫危害。轮作不仅有利于作物的生长,而且可以减少土壤里的病源积累和单食寡食性害虫食源,特别是水旱轮作效果显著。
⑶抑病士利用:对许多病害的研究表明,抑菌土在自然界普遍存在,开发利用抑菌土是病害。
⑷生物多样性控制病虫害:栽培品种的多样化,能发挥天然防护壁垒的重大作用,不仅节省了土地,而且也牡绝了害虫与传染病的大规模侵袭,使农作物免遭灭顶之灾。
⑸稻鸭共育(共作)技术:稻鸭共育是利用鸭在稻田中不断觅食活动,起到捕虫、吃(踩)草、耕耘且刺激水稻健壮生育等多功能效果。3.物理机械防治
⑴物理机械:常用的是人工用简单机械如竹竿、扫把、网兜等,利用害虫的假死性、群集性等习性来消灭害虫。
⑵套袋栽培:套袋蔬菜无病虫为害、无农药污染,品种优良,产量高,效益好,如果品、黄瓜套袋,可直接阻隔病虫为害,有利于维生素C的形成,保鲜期长,耐储藏,且增产10%以上。
⑶诱杀技术:主要利用害虫的趋性将害虫诱到一处,集中杀灭。
⑷覆盖防虫网、薄膜等直接阻止害虫为害:覆盖塑料薄膜、遮阳网、防虫网,进行避雨、遮荫、防虫隔离栽培,减轻病虫害的发生。蔬菜覆盖防虫网后,基本上能免除菜青虫、小菜蛾、甘蓝夜蛾、甜菜夜蛾、斜纹夜蛾、棉铃虫、豆野螟、瓜绢螟、黄曲条跳甲、猿叶虫、二十八星瓢虫、蚜虫、美洲斑潜蝇等多种害虫的为害,控制由于害虫的传播而导致的病毒病的发生,还可保护天敌。
⑸人工防治:人工防治是最古老、沿续至今仍在采用的有效病虫害防治办法,是一种省工、省钱、无污染、切实可行的途径,包括人工捕捉、摘除病虫枝及清扫田园枯枝烂叶等项措施,以压低病虫害发生基数。
4.结束语
发展绿色农业可以保障农业生产能力、保障食物安全、缓解生态恶化、缓解就业压力、提高农产品国际竞争力、提高农民收入,是当前形势下的中国农业现代化进程的可行之策。随着人们对化学农药弊端和发展可持续农业重要性的进一步认识,改善生态环境,提高环境质量,促进社会、资源、环境的协调发展,使农业生产的各个环节均有符合人们要求的标准,推广和加强有害生物无污染治虫技术势在必行。"绿色农业",随着时间的推移,空间的扩展,科学技术的发展,将赋予新的更加丰富的内涵!
参考文献
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[3]世平,产祝龙.诱导抗性在果蔬采后病害防治中的研究与应用,植物病理学报,2004.
[4]刘雄.应重视农业防治在农业生产上的重要作用,农村实用技术与信息,2006.