电磁场对肿瘤细胞生物学作用的探讨

陈翰明 吴国程 袁军

(沈阳军区兴城疗养院，125105)

电磁场对肿瘤细胞生物学作用的探讨

陈翰明 吴国程 袁军

(沈阳军区兴城疗养院，125105)

流行病学研究显示电磁场对人类健康及肿瘤发生发展存在一定影响，近年来大量的基础研究表明电磁场的作用主要基于对DNA合成、表达以及修复的影响，对机体的免疫调节作用，对肿瘤细胞株的影响，以及对血管生长的影响等，但进一步的机制研究值得深入开展。

电磁场；肿瘤细胞；生物学作用

电磁场由相互依存的电磁和磁场的总和构成的一种物理场。电场随时间变化时产生磁场，磁场随时间变化时又产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁场可分为长波、中波、短波、射频、微波、极低频率电磁场。作为一种有效的物理因子治疗，电磁治疗已广泛运用于各类疾病的康复治疗中。但是传统的物理治疗学观点认为，肿瘤是电磁治疗的禁忌证，限制了电磁场治疗的临床应用。近年来，关于电磁场对人类健康及肿瘤发生发展的影响已有一些研究，但尚未达成共识，现将有关文献作一综述。

1 流行病学研究

早在20世纪70年代后期，Wertheimer和Leeper[1]就曾着手调查电磁场对人体健康所能构成的潜在危害。结果发现，儿童白血病与经常接近供电线路或变压器设备有一定关系。如果儿童经常接触1～2 mG强度的电磁场，其白血病发生率就会比其他儿童高两倍；若接触到4～5 mG强度的电磁场，则患病率会增大6倍。之后，很多国家的流行病学调查表明，极低频磁场可增加健康危险性[2]，尤其是儿童白血病[3]。2002年，国际癌症研究机构通过对大量静场和极低频电磁场对健康效应资料的文献分析后得出极低频磁场是人类可疑致癌物。Coggon等[4]对美国3个县29名急性髓细胞白血病(AML)患者与2 913名其他癌症患者进行了病例对照研究，发现在这29名AML患者中有5人是电作业工人。可见，电磁场对人类健康及肿瘤发生发展有较大的影响。

流行病学调查结果是电磁场健康危险的最直接证据，但令人遗憾的是迄今为止尚不能对此作出明确的结论。其原因一方面是采用的对照组样本收集困难，样本量小，并且电磁场暴露人群分类界限模糊，协同因素复杂；另一方面是电磁场产生的生物效应作用机制不明，无法确定专一的与健康危害发生相关的电磁场暴露参数。而在实验室水平的研究中，由于电磁场的参数及研究对象都具有良好的可控性，近年来，已有部分学者对电磁场作用下肿瘤的生物学效应进行了一些基础研究。

2 基础研究

电磁场可分为长波、中波、短波、射频、微波、极低频率电磁场。在一定范围内，微波对较小极性分子作用明显，而波长较长的射频电磁场则对极性大分子有较强影响。由于电磁场的物理生物学机制尚未清楚，因此，它究竟对生物体产生何种影响目前仍不明确。但就其作用的环节而言，现有的基础研究主要是围绕改变细胞内分子三维结构、影响蛋白质的表达、干扰RNA转录进行阐述。

2.1 对DNA的影响 电磁场对DNA的合成、表达以及修复均能产生影响，并可进一步影响至细胞生物学行为。陈平等[5]采用绘制细胞生长曲线及单细胞凝胶电泳技术分别检测经不同频率电磁场作用后，胆囊癌细胞的增殖及DNA损伤情况，实验结果表明电磁场能抑制胆囊癌细胞增殖，0.1～40 MHz范围低功率电磁场对胆囊癌细胞增殖及DNA损伤产生明显影响，主要表现为使DNA链产生断裂损伤，进一步抑制细胞增殖，且这种作用和频率有关，但并不是“线性”关系。张丹英等[6]采用DNA双链断裂的早期标志性事件H2AX的磷酸化作为检测指标，将细胞间断(5 min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[7]研究显示低功率射频对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-2基因的表达，对ERCC-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，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[9]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[10]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[11]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[12]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[13]，电磁场可诱导肿瘤细胞凋亡[14]。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MTT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，电磁场可以作为一种工具对某些细胞(如骨质)合成有促进作用[18]，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[19]。电磁场对肿瘤细胞的作用取决于强度、频率以及作用时间等[20-21]，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。

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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