孟慶楠，王益民，孟燕妮，張皓楠，王蘊華

（天津中醫(yī)藥大學，天津 300193）

國外靜磁場生物效應研究進展*

孟慶楠，王益民，孟燕妮，張皓楠，王蘊華

（天津中醫(yī)藥大學，天津 300193）

磁場；細胞；生物體；生物效應

磁療是中醫(yī)傳統(tǒng)治療和保健方法之一，它利用永磁磁源（靜磁場）對人體的相關組織部位或穴位進行作用，通過磁場對人體產(chǎn)生的生物效應達到治病和保健的目的。近年來隨著非藥物物理治療和保健方法的興起，磁療也越來越引起人們關注。國內(nèi)外相關人員利用現(xiàn)代技術與方法，對磁場的生物效應進行了研究，并取得有意義的結(jié)果和結(jié)論。筆者針對其中的國外靜磁場生物效應研究現(xiàn)狀進行了綜述，為科學合理地進行磁療研究和磁療應用提供參考。

1 靜磁場對生物體細胞水平的影響

1.1 靜磁場對內(nèi)皮細胞的影響 Martino等[1]研究靜磁場對人臍靜脈內(nèi)皮細胞增殖的影響，發(fā)現(xiàn)0.2～1 mT靜磁場可明顯抑制細胞增殖，30～120 mT的磁場對細胞數(shù)目略有影響。Potenza等[2]研究了300 mT靜磁場對人臍靜脈內(nèi)皮細胞（HUVECs）的細胞生長和DNA完整性的影響，結(jié)果表明300 mT靜磁場只是短暫刺激了人臍靜脈內(nèi)皮細胞線粒體生物合成，而不會造成DNA永久性損傷；在進一步的基因圖譜分析中也顯示出了磁場對內(nèi)皮細胞影響的短暫性，但涉及細胞生長和分化基因表達上升。這些結(jié)果顯示，靜磁場對人體健康是無害的，支持了靜磁場可用于醫(yī)學治療的觀點[3]。

1.2 靜磁場對神經(jīng)細胞的影響 采用和核磁共振的磁感強度相當?shù)? 100 mT靜磁場作用于星形膠質(zhì)細胞，在加磁 4、16、24、48、72 h 后，星形膠質(zhì)細胞生存能力和形態(tài)均無顯著變化，表明2 100 mT靜磁場不影響大鼠星形膠質(zhì)細胞的生存能力和形態(tài)學特性[4]。Wang等[5]采用100～1 000 mT靜磁場作用于培養(yǎng)的大鼠PC12細胞，靜磁場重現(xiàn)了由ZM241385藥物（一種治療帕金森病的候選藥物）引起的類似反應，包括改變PC12細胞鈣流，增加三磷酸腺苷（ATP）含量，減少了環(huán)磷酸腺苷（cAMP）的水平，減少一氧化氮產(chǎn)生，抑制增殖等的效果，提出如果將體外研究結(jié)果應用于體內(nèi)，靜磁場有望成為一種非損傷性治療方法，來治療帕金森病和潛在的其他神經(jīng)紊亂疾病。

1.3 靜磁場對腫瘤細胞的影響 研究發(fā)現(xiàn)35～120 mT的靜磁場不影響人類黑色素瘤細胞的黏附，但磁場在接種第7天可抑制黑色素瘤細胞增長20%[6]。靜磁場可以改變K562細胞膜的滲透，增加抗癌藥物的流動，這可能是靜磁場增強抗癌藥物效果的原因之一[7]。在586 mT靜磁場每日作用3 h條件下，可使金倉鼠黑素瘤生長顯著阻滯（約30%），腫瘤內(nèi)和外周組織水腫，功能血管密度，血管直徑和紅細胞流速顯著降低，表明加磁后血管成熟發(fā)展遲緩，腫瘤微血管泄露增加，藥物的攝取能力提高[8]。

1.4 靜磁場對牙髓細胞的影響 牙髓細胞（DPCs）能分化成成骨細胞，被認為是一個很有前途的骨再生的細胞來源，Hsu等[9]研究靜磁場暴露對于大鼠DPCs體外成骨分化和礦化的影響，研究表明，在290 mT靜磁場條件下，磁場不影響細胞周期及細胞增殖；但同樣磁場強度結(jié)合地塞米松/beta-磷酸甘油共同作用，能顯著加速DPCs的成骨分化和礦化。

1.5 靜磁場對成骨細胞的影響 Ba等[10]研究靜磁場對鼠科MC3T3-E1成骨細胞的影響，發(fā)現(xiàn)靜磁場可以促進細胞增殖和分化，在磺化聚苯乙桸膜上培養(yǎng)的細胞，對靜磁場促進增殖的反應大于在普通材料上培養(yǎng)的細胞；在磺化聚苯乙桸膜上，靜磁場作用下的細胞外基質(zhì)比在沒有磁場作用下有更好的分化，在生物礦化的早期階段，靜磁場促進了細胞的礦物沉積，從而有利于血漿反磁性細胞外基質(zhì)蛋白的定向，以引起進一步的細胞信號；同樣靜磁場也影響成骨細胞的晚期分化，在加磁15 d后，細胞骨鈣蛋白分泌物增加，基因表達開始上升。

1.6 靜磁場對成肌細胞的影響 Stern-StraeterJ等[11]研究表明靜磁場對人骨骼肌衛(wèi)星細胞的分化過程的影響依賴于細胞培養(yǎng)液中生長因子的濃度，靜磁場和高濃度生長因子促進了細胞分化成熟，并提出靜磁場應用于骨骼肌組織有待于進一步深入研究。

1.7 靜磁場對成纖維細胞的影響 Sullivan等[6]研究發(fā)現(xiàn)35～120 mT的靜磁場顯著降低了成纖維細胞的初始黏附，減少了其后續(xù)的生長，在胎兒肺（WI－38）成纖維細胞和成人皮膚成纖維細胞中都觀察到了差異有統(tǒng)計學意義的影響結(jié)果，但磁場對胎兒肺成纖維細胞系的影響更大。

1.8 靜磁場對干細胞的影響 磁場對干細胞的研究并不多見，Sullivan等[6]研究發(fā)現(xiàn)35～120 mT的靜磁場對人類成體干細胞系沒有產(chǎn)生影響。

1.9 靜磁場對細胞吞噬作用的影響 研究表明，6mT的靜磁場干擾對苯二甲酸引起的前單核細胞（U937細胞）分化和單核細胞（THP－1細胞）分化[12]。靜磁場可對細胞吞噬作用產(chǎn)生影響，使吞噬指數(shù)和吞噬率下降，在巨噬細胞的分化晚期這些影響增強，且對THP-1細胞的影響大于U937細胞。

2 靜磁場對生物體整體的影響

2.1 靜磁場對生物體糖脂代謝的影響 Laszlo等[13]研究表明將小鼠全身暴露于2.8～476.7 mT的靜磁場，每天30 min，可以預防糖尿病小鼠高血糖的發(fā)展水平。Jing等[14]研究表明180 mT靜磁場可以促進糖尿病大鼠的傷口愈合，提示靜磁場具有治療糖尿病傷口愈合的臨床潛力。Lahbib等[15]研究顯示使用128 mT靜磁場，每天1 h，在加磁第5天，大鼠肝臟相對質(zhì)量減少（－8%），血清胰島素濃度下降（－56%），血糖增加（＋10%），而體質(zhì)量、相對腎臟質(zhì)量、乳酸、膽固醇、甘油三酯、磷脂的水平不變；加磁第15天，肝臟相對質(zhì)量減少（－15%），胰島素濃度下降（－63%），血糖增高（＋24%），膽固醇增高（＋30%），磷脂增高（＋58%），大鼠體質(zhì)量減少（－15%），血漿乳酸水平下降（－55%），甘油三酯降低（－28%），表明靜磁場對葡萄糖和脂質(zhì)代謝的影響是時間依賴性的。

2.2 靜磁場對生物體運動行為的影響 Elferchichi等[16]研究結(jié)果顯示：將Wistar大鼠置于128 mT靜磁場，每天1 h，連續(xù)5 d，大鼠的運動能力和大腦中鐵含量不變，血漿中鐵含量下降。研究表明[17]大鼠置于7 mT以上磁場會引起運動盤旋，使嚙齒動物產(chǎn)生條件性味覺厭惡（CIA），大鼠在14 100 mT超導磁鐵作用30 min，可以抑制生長和誘發(fā)顯著的條件性味覺厭惡，誘發(fā)運動盤旋則需延長加磁場時間。

2.3 靜磁場對生物體軟骨損傷的影響 Jaberi等[18]研究中等強度的靜磁場對軟骨組織修復的影響，結(jié)果顯示：40 mT的靜磁場可以促進兔子右側(cè)股骨內(nèi)側(cè)髁軟骨組織缺損的好轉(zhuǎn)，有利于軟骨組織損傷的修復。

2.4 靜磁場對生物體分娩的影響 Laszlo等[19]研究靜磁場對動物分娩的影響，實驗采用2.8～476.7 mT不均勻靜磁場，每日加磁30 min。研究結(jié)果顯示，磁場不影響小鼠分娩期限，小鼠的胎盤發(fā)育和分娩正常；在脂多糖誘導小鼠早產(chǎn)組，磁場延長了早產(chǎn)時間，提示不均勻靜磁場可能對預防早產(chǎn)有一定的應用價值。

2.5 靜磁場對生物體神經(jīng)末梢的影響 對健康青年志愿者作用使用最大磁感強度為330 mT的不均勻的靜磁場，分別在加磁0、15、30 min時和加磁30 min后，記錄熱痛閾值和視覺模擬模型數(shù)據(jù)。在加磁時間內(nèi)，磁場組熱痛閾值增加、熱慣性減少且有統(tǒng)計學意義，但疼痛知覺未改變。這些結(jié)果表明，靜磁場可誘導外周神經(jīng)元或循環(huán)機制，使痛覺纖維的適應能力達到更高的水平有關[20]。

3 小結(jié)

要做好磁生物效應研究，首先要對磁源進行全面分析和研究。根據(jù)電磁學原理，磁場可由永磁磁源和電磁源兩種方式產(chǎn)生，雖然兩種磁源產(chǎn)生磁場的方式不同，但所產(chǎn)生的磁場性質(zhì)是一樣的，而需要注意的是永磁磁源與電磁源均可產(chǎn)生的靜磁場和動磁場。

靜磁場是指大小和方向不隨時間變化的磁場，而動磁場是指大小或方向隨時間變化的磁場。電磁源線圈中通入直流電流時產(chǎn)生靜磁場，通入有變化的電流時則產(chǎn)生變動磁場。電磁源產(chǎn)生的靜磁場特性主要涉及磁場的磁感強度，與通電電流強度、導線匝數(shù)或線圈的結(jié)構和尺寸相關；電流產(chǎn)生的動磁場特性則不僅涉及磁感強度，還涉及磁場的變化頻率（如低頻、中頻、高頻等）和波形（如正弦波、三角波、脈沖波等）等參數(shù)。永磁材料本身產(chǎn)生的是靜磁場，但把它們安裝在旋轉(zhuǎn)或其他運動裝置時，也可以產(chǎn)生變動磁場，其磁場變動情況與旋轉(zhuǎn)或其他運動裝置的結(jié)構及運動狀態(tài)等相關。靜磁生物效應研究只需考慮磁感強度和作用時間，而動磁場則要需要考慮磁場的運動狀態(tài)，如電磁場的波形、頻率、永磁磁場的運動方式等。

中醫(yī)磁療是以傳統(tǒng)經(jīng)絡學說為依據(jù)，直接利用永磁磁源作用于人體穴位或局部組織區(qū)域，研究分類應屬于靜磁場生物效應研究。作為中醫(yī)傳統(tǒng)治療和保健方法之一，永磁磁源方法因操作簡單、使用方便、特別是無創(chuàng)性無痛等特點，在近年來受到了人們更多的關注。

從以上研究內(nèi)容可以看出，在細胞水平上靜磁場可以對內(nèi)皮細胞、神經(jīng)細胞、腫瘤細胞、牙髓細胞、成骨細胞、成肌細胞、成纖維細胞等產(chǎn)生影響。在整體水平，靜磁場可以對生物體的糖脂代謝、運動行為、軟骨組織、分娩、神經(jīng)末梢等產(chǎn)生影響。但這些研究中大多實驗條件并不相同，得到的結(jié)論也各有側(cè)重，研究結(jié)果并不完全一致，因此在規(guī)范實驗條件下，對磁作用效果進行量效關系研究顯得尤為必要。同時雖然靜磁場在降低血糖水平，促進軟骨組織修復，抑制腫瘤生長等方面表現(xiàn)出潛在的臨床價值，但這些研究僅是磁場對離體細胞或動物的作用結(jié)果，要應用于指導臨床，還需要進一步的動物實驗和臨床試驗。

[1] Martino CF.Static Magnetic Field sensitivity of endothelial cells[J].Bioelectromagnetics,2011,32(6):506-508.

[2] Potenza L，Martinelli C， Polidori E，et al.Effects of a 300 mT static magnetic field on human umbilical vein endothelial cells[J].Bioelectromagnetics,2010,31(8):630-639.

[3] Polidori E,Zeppa S,Potenza L,et al.Gene expression profile in cultured human umbilical vein endothelial cells exposed to a 300 mT static magnetic field[J].Bioelectromagnetics,2012,33(1):65-74.

[4] Khodarahmi I,Mobasheri H,Firouzi M.The effect of 2.1 T static magnetic field on astrocyte viability and morphology[J].Magnetic Resonance Imaging,2010,28(6):903-909.

[5] Wang ZY,Che PL,Du JA,et al.Static magnetic field exposure reproduces cellular effects of the parkinson’s disease drug candidate ZM241385[J].PLOS ONE,2010,5(11):e13883.

[6] Sullivan K,Balin AK,Allen RG.Effects of static magnetic fields on the growth of various types of human cells[J].Bioelectromagnetics,2011,32(2):140-147.

[7] Liu Y,Qi H,Sun RG,et al.An investigation into the combined effect of static magnetic fields and different anticancer drugs on K562 cell membranes[J].Tumori,2011,97(3):386-392.

[8] Strelczyk D,Eichhorn ME,Luedemann S,et al.Static magnetic fields impair angiogenesis and growth of solid tumors in vivo[J].Cancer Biology&Therapy,2009,8(18):1756-1762.

[9]Hsu SH,Chang JC.The static magnetic field accelerates the osteogenic differentiation and mineralization of dental pulp cells[J].Cytotechnology,2010,62(2):143-155.

[10]Ba XL,Hadjiargyrou M,DiMasi E,et al.The role of moderate static magnetic fields on biomineralization of osteoblasts on sulfonated polystyrene films[J].Biomaterials,2011,32(31):7831-7838.

[11]Stern-Straeter J,Bonaterra GA,Kassner SS,et al.Impact of static magnetic fields on human myoblast cell cultures[J].International Journal of Molecular Medicine,2011,28(6):907-917.

[12]Dini L,Panzarini E.The influence of a 6 mT static magnetic field on apoptotic cell phagocytosis depends on monocyte/macrophage differentiation[J].Experimental Biology and Medicine,2010,235(12):1432-1441.

[13]Laszlo JF,Szilvasi J,Fenyi A,et al.Daily exposure to inhomogeneous static magnetic field significantly reduces blood glucose level in diabetic mice[J].International Journal of Radiation Biology,2011,87(1):36-45.

[14]Jing D,Shen GH,Cai J,et al.Effects of 180 mT Static Magnetic Fields on Diabetic Wound Healing in Rats[J].Bioelectromagnetics,2010,31(8):640-648.

[15]Lahbib A,Elferchichi M,Ghodbane S,et al.Time-dependent effects of exposure to static magnetic field on glucose and lipid metabolism in rat[J].General Physiology and Biophysics,2010,29(4):390-395.[16]Elferchichi M,Ammari M,Maaroufi K,et al.Effects of exposure to static magnetic field on motor skills and iron levels in plasma and brain of rats[J].Brain Injury,2011,25(9):901-908.

[17]Houpt TA,Carella L,Gonzalez D,et al.Behavioral effects on rats of motion within a high static magnetic field[J].Physiology&Behavior,2011,102(3-4):338-346.

[18]Jaberi FM,Keshtgar S,Tavakkoli A,et al.A Moderate-Intensity Static Magnetic Field Enhances Repair of Cartilage Damage in Rabbits[J].Archives of Medical Research,2011,42(4):268-273.

[19]Laszlo JF,Porszasz R.Exposure to static magnetic field delays induced preterm birth occurrence in mice[J].American Journal of Obstetrics and Gynecology,2011,205(4):362.

[20]Kovacs-Balint Z,Csatho A,Laszlo JF,et al.Exposure to an Inhomogeneous Static Magnetic Field Increases Thermal Pain Threshold in Healthy Human Volunteers[J].Bioelectromagnetics,2011,32(2):131-139.

R242

A

1672-1519（2012）04-0410-03

國家自然科學基金項目（30873467）。

孟慶楠（1984－），女，碩士研究生，主要從事磁生物效應研究和中藥干預心血管疾病研究工作。

王益民。

2012-04-19）