电磁场对肿瘤细胞生物学作用的探讨
2023-08-31
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・212・ 中国疗养医学2014年第23卷第3期Chin J Convalescent Med,Mar.2014,Vo1.23,No.3 【 [ [ [ 【 Smita Agarwal,Dishanter Goel,Anshu Sharma.Evaluation of 余静,程凯尧.施图伦治疗视疲劳疗效观察【J】.实用 the Factors which Contirbute to the Oculra Complaints in 医学杂志,2010,26(5):842—843. Computer Users[J].J Clin Diagn Res,2013,7(2):331-335. 王照慧.离子导入治疗仪在眼科疾病治疗中的应用 Po-Chun Chang,Shuo-Yan Chou,Kong-King Shieh.Reading [J].中外医学研究,2012,10(11):129. performance and visual fatigue when using electronic paper 何迎春.中药治疗视疲劳和干眼症的临床研究分析 displays in long-duration reading tasks under various light— ].中国中医药咨讯,2010,2(2):123. ing conditions[J].Displays,2013,34(3):208-214. 秦小燕,冯春明,黄加兰.敷眼贴治疗视疲劳、干眼症 Donghyun Kim,Sunghwan Choi,Kwanghoon Sohn.Visual 的临床观察[J].湖北中医杂志,2011,33(3):45. 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of basic researches demonstrate electromagnetic fields’effects mainly base On the effects on DNA synthe— sis,expression and remediation;the immune regulation to body;the effects on tumor cells and the effects on angiogenesis.However,the fur- ther mechanisms are required for profound study. 【Key words】Electromagnetic ifelds;Tumor cells;Biological effects 电磁场由相互依存的电磁和磁场的总和构成的一种 原因一方面是采用的对照组样本收集困难,样本量小,并 物理场。电场随时间变化时产生磁场,磁场随时间变化时 且电磁场暴露人群分类界限模糊,协同因素复杂;另一方 又产生电场,两者互为因果,形成电磁场。电磁场可分为 面是电磁场产生的生物效应作用机制不明,无法确定专一 长波、中波、短波、射频、微波、极低频率电磁场。作为一种 的与健康危害发生相关的电磁场暴露参数。而在实验室水 有效的物理因子治疗,电磁治疗已广泛运用于各类疾病的 平的研究中,由于电磁场的参数及研究对象都具有良好的 康复治疗中。但是传统的物理治疗学观点认为,肿瘤是电 可控性,近年来,已有部分学者对电磁场作用下肿瘤的生 磁治疗的禁忌证,限制了电磁场治疗的临床应用。近年 物学效应进行了一些基础研究。 来,关于电磁场对人类健康及肿瘤发生发展的影响已有一 2 基础研究 些研究,但尚未达成共识,现将有关文献作一综述。 电磁场可分为长波、中波、短波、射频、微波、极低频 1 流行病学研究 率电磁场。在一定范围内,微波对较小极性分子作用明 早在20世纪70年代后期,Wertheimer和Leeper[-】就曾着 显,而波长较长的射频电磁场则对极性大分子有较强影 手调查电磁场对人体健康所能构成的潜在危害。结果发 响。由于电磁场的物理生物学机制尚未清楚,因此,它究 现,儿童白血病与经常接近供电线路或变压器设备有一定 竟对生物体产生何种影响目前仍不明确。但就其作用的环 关系。如果儿童经常接触1—2 mG强度的电磁场,其白血 节而言,现有的基础研究主要是围绕改变细胞内分子三维 病发生率就会比其他儿童高两倍;若接触到4~5 mG强度 结构、影响蛋白质的表达、干扰RNA转录进行阐述。 的电磁场,则患病率会增大6倍。之后,很多国家的流行病 2.1 对DNA的影响 电磁场对DNA的合成、表达以及修 学调查表明,极低频磁场可增加健康危险性[2】,尤其是儿童 复均能产生影响,并可进一步影响至细胞生物学行为。陈 白血病f3】。2002年,国际癌症研究机构通过对大量静场和极 平等【5j采用绘制细胞生长曲线及单细胞凝胶电泳技术分 低频电磁场对健康效应资料的文献分析后得出极低频磁 别检测经不同频率电磁场作用后,胆囊癌细胞的增殖及 场是人类可疑致癌物。Coggon等 对美国3个县29名急性髓 DNA损伤情况,实验结果表明电磁场能抑制胆囊癌细胞增 细胞白血病(AML)患者与2 913名其他癌症患者进行了病 殖,0.1~40 MHz范围低功率电磁场对胆囊癌细胞增殖及 例对照研究,发现在这29名AML患者中有5人是电作业工人。 DNA损伤产生明显影响,主要表现为使DNA链产生断裂损 可见,电磁场对人类健康及肿瘤发生发展有较大的影响。 伤,进一步抑制细胞增殖,且这种作用和频率有关,但并 流行病学调查结果是电磁场健康危险的最直接证据, 不是“线性”关系。张丹英等_6_采用DNA双链断裂的早期标 但令人遗憾的是迄今为止尚不能对此作出明确的结论。其 志性事件H2AX的磷酸化作为检测指标,将细胞间断(5 min 中国疗养医学2014年第23卷第3期Chin J Convalescent Med,Mar.2014,Vo1.23,No.3 ・ 213 开,10 min关)暴露于比吸收率为0或3.0 W/kg的1 800 MHz 射频电磁场1 h和24 h后,用4%多聚甲醛固定后进行免疫 作为一种工具对某些细胞(如骨质)合成有促进作用_l8],同 时在生物遗传、育种等方面存在很大的发展潜力;另一方 面,随着人类文明的进步,人类用电及电信业的不断扩 大,各种频率和各种强度的电磁场存在于人们的生活和工 荧光分析,结果显示1 800 MHz比吸收率为3.0 W/kg的射 频电磁场辐照24 h对典型霍奇金淋巴瘤(CHL)细胞具有 DNA损伤作用。武建毅等_71研究显示低功率射频X ̄DNA无 明显直接作用;40 MHz和20 MHz射频可使细胞内氧自由 基代谢过程的降解产物丙二醛(AML)的水平明显升高,并 显著抑制超氧化物歧化酶(SOD)的活性,1 MHz、0.1 MHz频 率电磁场作用未见显著影响;40 MHz射频抑制ERCC一2基 因的表达,对ERCC一1基因无明显影响。低功率射频电磁场 可增强细胞内脂质过氧化反应,抑制DNA修复基因表达, 作环境中,电磁场对于一些疾病的发生发展如何产生作 用,作用多大,值得我们去研究。 电磁场对细胞的作用机制及其生物效应已经成为目 前研究的热点,这方面的研究虽然取得了一定进展,但仍 需进一步的深入。电磁场对肿瘤细胞生物学作用的可能机 制之一是磁场可能与某些电子键的断裂、结合、转移有 关 ]。电磁场对肿瘤细胞的作用取决于强度、频率以及作 间接损伤细胞DNA分子。 2.2 免疫调节作用 胡大为等【8]通过小鼠实验用电磁场 对60只接种H22肝癌的昆明小鼠作杀伤实验,对组织形态 学、抑瘤率及免疫学指标进行检测,证实电磁场具有直接 杀伤癌细胞、抑制肿瘤组织生长的作用,并且对荷瘤小鼠 的免疫功能有调节作用。高昱等[。I研究发现,10—40 mT极 低频磁场具有增强荷瘤小鼠肿瘤坏死因子(TNF)的活性和 促进肿瘤坏死因子受体(TNFR)表达的作用。当极低频磁场 作用于瘤区时,可改变细胞膜的电特性,细胞内转录酶活 性增强,TNF及TNFR基因活化,使TNF和TNFR表达增多, 通过TNF介导的细胞毒作用,激活溶酶体酶使肿瘤细胞自 溶破坏。丁翠兰等【IO1的实验也显示了磁疗能提高T细胞功 能和血清IgG含量,从而促进机体的免疫功能。 2.3 对肿瘤细胞株的影响 部分研究结果认为,电磁场 对肿瘤的发生具有促进作用。Di Carlo等…】的研究结果表 明,电磁场可降低HSP70的水平,这将导致细胞保护作用 下降,课题组认为,在日常生活中频繁暴露于移动电话等 产生的电磁场中,可能会提高癌症或其他疾病的患病率。 李昌敏等fl2】观察了50 Hz磁场对CHL细胞间隙连接通讯功 能的影响,发现一定强度的磁场能够抑制或与其他已知的 致癌物协同抑制细胞间隙连接通讯功能,提示其可能存在 促癌和协同促癌作用。 更多的研究认为,特定参数的电磁场对肿瘤细胞有抑 制作用【I3],电磁场可诱导肿瘤细胞凋亡ll4]。孙成群等[15]将 人成骨肉瘤细胞(MG63),乳腺癌细胞(MCF7)和肝癌细胞 (HepG2)接种到96孔板中,并置于磁场强度分别为10 mT, 20 mT,40 mT,60 mT的磁场中进行干预,每天刺激2次, 1 h/次,作用3 d,结果显示,磁场组的OD值较正常组低;流 式细胞技术结果显示,磁场组肿瘤细胞凋亡的阳性比例高 于正常组,认为极低频率电磁场对肿瘤细胞有明显抑制作 用,在一定程度上诱导肿瘤细胞的凋亡。刘曼等【16]用M ITI、 和ELISA等方法研究了低频弱电磁场对骨髓瘤6B1细胞株 代谢的影响,结果表明0.8 mT,30 Hz的弱磁场对6B1细胞 的增殖有明显的抑制作用,其他频率下则效应不明显,提 示骨髓瘤6B1细胞在电磁场作用下的生物学改变具有频率 选择性。 2.4 电磁场对血管生长的影响 血管的发生过程受许多 因子及信号通路的调节,了解其调节机制将有助于找出抑 制肿瘤血管生成的方法。王恩彤等[17]将血管内皮细胞分别 暴露于场强为50 mV/mm、100 mV/mm和200 mV/mm的电场 72 h,结果显示电场暴露通过诱发细胞周期停滞而非细胞 凋亡抑制血管内皮细胞的增殖。 3小结与展望 电磁场对人类健康影响的意义可从两个方面来认识, 一方面,电磁运动是自然界的基本运动之一,电磁场可以 用时间等[2a-211,参数的不同可能得到相反的结果。如何利 用好这柄双刃剑,开发其优点,用于抗肿瘤治疗有待进一 步研究。另外,人们亦希望找到电磁场生物效应确切的机 制以及对肿瘤治疗的新途径,电磁场对生命活动的影响到 底有多大,值得人类去研究。 参考文献: [1]Wertheimer N,Leeper E.Electrical wiirng configurations and childhood cancers[J】.Am J Epidemiol,1979,109(3):273—284. 【2]Ahlbom IC,Cardis E,Green A,et a1.Review of the epi— demiologic literature on EMF and Health【J].Environ Health Perspect,2001,109(suppl 6):911-933. 『3]Brain JD,Kavet R,McCormick DL,et a1.Childhood 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