陳翰明 吳國程 袁軍

(沈陽軍區(qū)興城療養(yǎng)院，125105)

電磁場對腫瘤細胞生物學作用的探討

陳翰明 吳國程 袁軍

(沈陽軍區(qū)興城療養(yǎng)院，125105)

流行病學研究顯示電磁場對人類健康及腫瘤發(fā)生發(fā)展存在一定影響，近年來大量的基礎研究表明電磁場的作用主要基于對DNA合成、表達以及修復的影響，對機體的免疫調節(jié)作用，對腫瘤細胞株的影響，以及對血管生長的影響等，但進一步的機制研究值得深入開展。

電磁場；腫瘤細胞；生物學作用

電磁場由相互依存的電磁和磁場的總和構成的一種物理場。電場隨時間變化時產(chǎn)生磁場，磁場隨時間變化時又產(chǎn)生電場，兩者互為因果，形成電磁場。電磁場可分為長波、中波、短波、射頻、微波、極低頻率電磁場。作為一種有效的物理因子治療，電磁治療已廣泛運用于各類疾病的康復治療中。但是傳統(tǒng)的物理治療學觀點認為，腫瘤是電磁治療的禁忌證，限制了電磁場治療的臨床應用。近年來，關于電磁場對人類健康及腫瘤發(fā)生發(fā)展的影響已有一些研究，但尚未達成共識，現(xiàn)將有關文獻作一綜述。

1 流行病學研究

早在20世紀70年代后期，Wertheimer和Leeper[1]就曾著手調查電磁場對人體健康所能構成的潛在危害。結果發(fā)現(xiàn)，兒童白血病與經(jīng)常接近供電線路或變壓器設備有一定關系。如果兒童經(jīng)常接觸1～2 mG強度的電磁場，其白血病發(fā)生率就會比其他兒童高兩倍；若接觸到4～5 mG強度的電磁場，則患病率會增大6倍。之后，很多國家的流行病學調查表明，極低頻磁場可增加健康危險性[2]，尤其是兒童白血病[3]。2002年，國際癌癥研究機構通過對大量靜場和極低頻電磁場對健康效應資料的文獻分析后得出極低頻磁場是人類可疑致癌物。Coggon等[4]對美國3個縣29名急性髓細胞白血病(AML)患者與2 913名其他癌癥患者進行了病例對照研究，發(fā)現(xiàn)在這29名AML患者中有5人是電作業(yè)工人?？梢?，電磁場對人類健康及腫瘤發(fā)生發(fā)展有較大的影響。

流行病學調查結果是電磁場健康危險的最直接證據(jù)，但令人遺憾的是迄今為止尚不能對此作出明確的結論。其原因一方面是采用的對照組樣本收集困難，樣本量小，并且電磁場暴露人群分類界限模糊，協(xié)同因素復雜；另一方面是電磁場產(chǎn)生的生物效應作用機制不明，無法確定專一的與健康危害發(fā)生相關的電磁場暴露參數(shù)。而在實驗室水平的研究中，由于電磁場的參數(shù)及研究對象都具有良好的可控性，近年來，已有部分學者對電磁場作用下腫瘤的生物學效應進行了一些基礎研究。

2 基礎研究

電磁場可分為長波、中波、短波、射頻、微波、極低頻率電磁場。在一定范圍內，微波對較小極性分子作用明顯，而波長較長的射頻電磁場則對極性大分子有較強影響。由于電磁場的物理生物學機制尚未清楚，因此，它究竟對生物體產(chǎn)生何種影響目前仍不明確。但就其作用的環(huán)節(jié)而言，現(xiàn)有的基礎研究主要是圍繞改變細胞內分子三維結構、影響蛋白質的表達、干擾RNA轉錄進行闡述。

2.1 對DNA的影響 電磁場對DNA的合成、表達以及修復均能產(chǎn)生影響，并可進一步影響至細胞生物學行為。陳平等[5]采用繪制細胞生長曲線及單細胞凝膠電泳技術分別檢測經(jīng)不同頻率電磁場作用后，膽囊癌細胞的增殖及DNA損傷情況，實驗結果表明電磁場能抑制膽囊癌細胞增殖，0.1～40 MHz范圍低功率電磁場對膽囊癌細胞增殖及DNA損傷產(chǎn)生明顯影響，主要表現(xiàn)為使DNA鏈產(chǎn)生斷裂損傷，進一步抑制細胞增殖，且這種作用和頻率有關，但并不是“線性”關系。張丹英等[6]采用DNA雙鏈斷裂的早期標志性事件H2AX的磷酸化作為檢測指標，將細胞間斷(5 min開，10 min關)暴露于比吸收率為0或3.0 W/kg的1 800 MHz射頻電磁場1 h和24 h后，用4%多聚甲醛固定后進行免疫熒光分析，結果顯示1 800 MHz比吸收率為3.0 W/kg的射頻電磁場輻照24 h對典型霍奇金淋巴瘤(CHL)細胞具有DNA損傷作用。武建毅等[7]研究顯示低功率射頻對DNA無明顯直接作用；40 MHz和20 MHz射頻可使細胞內氧自由基代謝過程的降解產(chǎn)物丙二醛(AML)的水平明顯升高，并顯著抑制超氧化物歧化酶(SOD)的活性，1 MHz、0.1 MHz頻率電磁場作用未見顯著影響；40 MHz射頻抑制ERCC-2基因的表達，對ERCC-1基因無明顯影響。低功率射頻電磁場可增強細胞內脂質過氧化反應，抑制DNA修復基因表達，間接損傷細胞DNA分子。

2.2 免疫調節(jié)作用 胡大為等[8]通過小鼠實驗用電磁場對60只接種H22肝癌的昆明小鼠作殺傷實驗，對組織形態(tài)學、抑瘤率及免疫學指標進行檢測，證實電磁場具有直接殺傷癌細胞、抑制腫瘤組織生長的作用，并且對荷瘤小鼠的免疫功能有調節(jié)作用。高昱等[9]研究發(fā)現(xiàn)，10～40 mT極低頻磁場具有增強荷瘤小鼠腫瘤壞死因子(TNF)的活性和促進腫瘤壞死因子受體(TNFR)表達的作用。當極低頻磁場作用于瘤區(qū)時，可改變細胞膜的電特性，細胞內轉錄酶活性增強，TNF及TNFR基因活化，使TNF和TNFR表達增多，通過TNF介導的細胞毒作用，激活溶酶體酶使腫瘤細胞自溶破壞。丁翠蘭等[10]的實驗也顯示了磁療能提高T細胞功能和血清IgG含量，從而促進機體的免疫功能。

2.3 對腫瘤細胞株的影響 部分研究結果認為，電磁場對腫瘤的發(fā)生具有促進作用。Di Carlo等[11]的研究結果表明，電磁場可降低HSP70的水平，這將導致細胞保護作用下降，課題組認為，在日常生活中頻繁暴露于移動電話等產(chǎn)生的電磁場中，可能會提高癌癥或其他疾病的患病率。李昌敏等[12]觀察了50 Hz磁場對CHL細胞間隙連接通訊功能的影響，發(fā)現(xiàn)一定強度的磁場能夠抑制或與其他已知的致癌物協(xié)同抑制細胞間隙連接通訊功能，提示其可能存在促癌和協(xié)同促癌作用。

更多的研究認為，特定參數(shù)的電磁場對腫瘤細胞有抑制作用[13]，電磁場可誘導腫瘤細胞凋亡[14]。孫成群等[15]將人成骨肉瘤細胞(MG63)，乳腺癌細胞(MCF7)和肝癌細胞(HepG2)接種到96孔板中，并置于磁場強度分別為10 mT，20 mT，40 mT，60 mT的磁場中進行干預，每天刺激2次，1 h/次，作用3 d，結果顯示，磁場組的OD值較正常組低；流式細胞技術結果顯示，磁場組腫瘤細胞凋亡的陽性比例高于正常組，認為極低頻率電磁場對腫瘤細胞有明顯抑制作用，在一定程度上誘導腫瘤細胞的凋亡。劉曼等[16]用MTT和ELISA等方法研究了低頻弱電磁場對骨髓瘤6B1細胞株代謝的影響，結果表明0.8 mT，30 Hz的弱磁場對6B1細胞的增殖有明顯的抑制作用，其他頻率下則效應不明顯，提示骨髓瘤6B1細胞在電磁場作用下的生物學改變具有頻率選擇性。

2.4 電磁場對血管生長的影響 血管的發(fā)生過程受許多因子及信號通路的調節(jié)，了解其調節(jié)機制將有助于找出抑制腫瘤血管生成的方法。王恩彤等[17]將血管內皮細胞分別暴露于場強為50 mV/mm、100 mV/mm和200 mV/mm的電場72 h，結果顯示電場暴露通過誘發(fā)細胞周期停滯而非細胞凋亡抑制血管內皮細胞的增殖。

3 小結與展望

電磁場對人類健康影響的意義可從兩個方面來認識，一方面，電磁運動是自然界的基本運動之一，電磁場可以作為一種工具對某些細胞(如骨質)合成有促進作用[18]，同時在生物遺傳、育種等方面存在很大的發(fā)展?jié)摿?；另一方面，隨著人類文明的進步，人類用電及電信業(yè)的不斷擴大，各種頻率和各種強度的電磁場存在于人們的生活和工作環(huán)境中，電磁場對于一些疾病的發(fā)生發(fā)展如何產(chǎn)生作用，作用多大，值得我們去研究。

電磁場對細胞的作用機制及其生物效應已經(jīng)成為目前研究的熱點，這方面的研究雖然取得了一定進展，但仍需進一步的深入。電磁場對腫瘤細胞生物學作用的可能機制之一是磁場可能與某些電子鍵的斷裂、結合、轉移有關[19]。電磁場對腫瘤細胞的作用取決于強度、頻率以及作用時間等[20-21]，參數(shù)的不同可能得到相反的結果。如何利用好這柄雙刃劍，開發(fā)其優(yōu)點，用于抗腫瘤治療有待進一步研究。另外，人們亦希望找到電磁場生物效應確切的機制以及對腫瘤治療的新途徑，電磁場對生命活動的影響到底有多大，值得人類去研究。

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Epidemiologic studies have showed that electromagnetic fields have certain relationships with human health and the tumor's development.Recently large numbers of basic researches demonstrate electromagnetic fields'effects mainly base on the effects on DNA synthesis，expression and remediation；the immune regulation to body；the effects on tumor cells and the effects on angiogenesis.However，the further mechanisms are required for profound study.

Electromagnetic fields；Tumor cells；Biological effects

2013-10-15)

1005-619X(2014)03-0212-03

10.13517/j.cnki.ccm.2014.03.009