電磁場(chǎng)對(duì)腫瘤細(xì)胞生物學(xué)作用的探討

陳翰明 吳國(guó)程 袁軍

(沈陽(yáng)軍區(qū)興城療養(yǎng)院，125105)

電磁場(chǎng)對(duì)腫瘤細(xì)胞生物學(xué)作用的探討

陳翰明 吳國(guó)程 袁軍

(沈陽(yáng)軍區(qū)興城療養(yǎng)院，125105)

流行病學(xué)研究顯示電磁場(chǎng)對(duì)人類健康及腫瘤發(fā)生發(fā)展存在一定影響，近年來(lái)大量的基礎(chǔ)研究表明電磁場(chǎng)的作用主要基于對(duì)DNA合成、表達(dá)以及修復(fù)的影響，對(duì)機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)作用，對(duì)腫瘤細(xì)胞株的影響，以及對(duì)血管生長(zhǎng)的影響等，但進(jìn)一步的機(jī)制研究值得深入開(kāi)展。

電磁場(chǎng)；腫瘤細(xì)胞；生物學(xué)作用

電磁場(chǎng)由相互依存的電磁和磁場(chǎng)的總和構(gòu)成的一種物理場(chǎng)。電場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁場(chǎng)隨時(shí)間變化時(shí)又產(chǎn)生電場(chǎng)，兩者互為因果，形成電磁場(chǎng)。電磁場(chǎng)可分為長(zhǎng)波、中波、短波、射頻、微波、極低頻率電磁場(chǎng)。作為一種有效的物理因子治療，電磁治療已廣泛運(yùn)用于各類疾病的康復(fù)治療中。但是傳統(tǒng)的物理治療學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，腫瘤是電磁治療的禁忌證，限制了電磁場(chǎng)治療的臨床應(yīng)用。近年來(lái)，關(guān)于電磁場(chǎng)對(duì)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(dá)成共識(shí)，現(xiàn)將有關(guān)文獻(xiàn)作一綜述。

1 流行病學(xué)研究

早在20世紀(jì)70年代后期，Wertheimer和Leeper[1]就曾著手調(diào)查電磁場(chǎng)對(duì)人體健康所能構(gòu)成的潛在危害。結(jié)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(shè)備有一定關(guān)系。如果兒童經(jīng)常接觸1～2 mG強(qiáng)度的電磁場(chǎng)，其白血病發(fā)生率就會(huì)比其他兒童高兩倍；若接觸到4～5 mG強(qiáng)度的電磁場(chǎng)，則患病率會(huì)增大6倍。之后，很多國(guó)家的流行病學(xué)調(diào)查表明，極低頻磁場(chǎng)可增加健康危險(xiǎn)性[2]，尤其是兒童白血病[3]。2002年，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)通過(guò)對(duì)大量靜場(chǎng)和極低頻電磁場(chǎng)對(duì)健康效應(yīng)資料的文獻(xiàn)分析后得出極低頻磁場(chǎng)是人類可疑致癌物。Coggon等[4]對(duì)美國(guó)3個(gè)縣29名急性髓細(xì)胞白血病(AML)患者與2 913名其他癌癥患者進(jìn)行了病例對(duì)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?jiàn)，電磁場(chǎng)對(duì)人類健康及腫瘤發(fā)生發(fā)展有較大的影響。

流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果是電磁場(chǎng)健康危險(xiǎn)的最直接證據(jù)，但令人遺憾的是迄今為止尚不能對(duì)此作出明確的結(jié)論。其原因一方面是采用的對(duì)照組樣本收集困難，樣本量小，并且電磁場(chǎng)暴露人群分類界限模糊，協(xié)同因素復(fù)雜；另一方面是電磁場(chǎng)產(chǎn)生的生物效應(yīng)作用機(jī)制不明，無(wú)法確定專一的與健康危害發(fā)生相關(guān)的電磁場(chǎng)暴露參數(shù)。而在實(shí)驗(yàn)室水平的研究中，由于電磁場(chǎng)的參數(shù)及研究對(duì)象都具有良好的可控性，近年來(lái)，已有部分學(xué)者對(duì)電磁場(chǎng)作用下腫瘤的生物學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了一些基礎(chǔ)研究。

2 基礎(chǔ)研究

電磁場(chǎng)可分為長(zhǎng)波、中波、短波、射頻、微波、極低頻率電磁場(chǎng)。在一定范圍內(nèi)，微波對(duì)較小極性分子作用明顯，而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的射頻電磁場(chǎng)則對(duì)極性大分子有較強(qiáng)影響。由于電磁場(chǎng)的物理生物學(xué)機(jī)制尚未清楚，因此，它究竟對(duì)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(chǔ)研究主要是圍繞改變細(xì)胞內(nèi)分子三維結(jié)構(gòu)、影響蛋白質(zhì)的表達(dá)、干擾RNA轉(zhuǎn)錄進(jìn)行闡述。

2.1 對(duì)DNA的影響 電磁場(chǎng)對(duì)DNA的合成、表達(dá)以及修復(fù)均能產(chǎn)生影響，并可進(jìn)一步影響至細(xì)胞生物學(xué)行為。陳平等[5]采用繪制細(xì)胞生長(zhǎng)曲線及單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)分別檢測(cè)經(jīng)不同頻率電磁場(chǎng)作用后，膽囊癌細(xì)胞的增殖及DNA損傷情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電磁場(chǎng)能抑制膽囊癌細(xì)胞增殖，0.1～40 MHz范圍低功率電磁場(chǎng)對(duì)膽囊癌細(xì)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(jìn)一步抑制細(xì)胞增殖，且這種作用和頻率有關(guān)，但并不是“線性”關(guān)系。張丹英等[6]采用DNA雙鏈斷裂的早期標(biāo)志性事件H2AX的磷酸化作為檢測(cè)指標(biāo)，將細(xì)胞間斷(5 min開(kāi)，10 min關(guān))暴露于比吸收率為0或3.0 W/kg的1 800 MHz射頻電磁場(chǎng)1 h和24 h后，用4%多聚甲醛固定后進(jìn)行免疫熒光分析，結(jié)果顯示1 800 MHz比吸收率為3.0 W/kg的射頻電磁場(chǎng)輻照24 h對(duì)典型霍奇金淋巴瘤(CHL)細(xì)胞具有DNA損傷作用。武建毅等[7]研究顯示低功率射頻對(duì)DNA無(wú)明顯直接作用；40 MHz和20 MHz射頻可使細(xì)胞內(nèi)氧自由基代謝過(guò)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(chǎng)作用未見(jiàn)顯著影響；40 MHz射頻抑制ERCC-2基因的表達(dá)，對(duì)ERCC-1基因無(wú)明顯影響。低功率射頻電磁場(chǎng)可增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，抑制DNA修復(fù)基因表達(dá)，間接損傷細(xì)胞DNA分子。

2.2 免疫調(diào)節(jié)作用 胡大為等[8]通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)用電磁場(chǎng)對(duì)60只接種H22肝癌的昆明小鼠作殺傷實(shí)驗(yàn)，對(duì)組織形態(tài)學(xué)、抑瘤率及免疫學(xué)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，證實(shí)電磁場(chǎng)具有直接殺傷癌細(xì)胞、抑制腫瘤組織生長(zhǎng)的作用，并且對(duì)荷瘤小鼠的免疫功能有調(diào)節(jié)作用。高昱等[9]研究發(fā)現(xiàn)，10～40 mT極低頻磁場(chǎng)具有增強(qiáng)荷瘤小鼠腫瘤壞死因子(TNF)的活性和促進(jìn)腫瘤壞死因子受體(TNFR)表達(dá)的作用。當(dāng)極低頻磁場(chǎng)作用于瘤區(qū)時(shí)，可改變細(xì)胞膜的電特性，細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄酶活性增強(qiáng)，TNF及TNFR基因活化，使TNF和TNFR表達(dá)增多，通過(guò)TNF介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用，激活溶酶體酶使腫瘤細(xì)胞自溶破壞。丁翠蘭等[10]的實(shí)驗(yàn)也顯示了磁療能提高T細(xì)胞功能和血清IgG含量，從而促進(jìn)機(jī)體的免疫功能。

2.3 對(duì)腫瘤細(xì)胞株的影響 部分研究結(jié)果認(rèn)為，電磁場(chǎng)對(duì)腫瘤的發(fā)生具有促進(jìn)作用。Di Carlo等[11]的研究結(jié)果表明，電磁場(chǎng)可降低HSP70的水平，這將導(dǎo)致細(xì)胞保護(hù)作用下降，課題組認(rèn)為，在日常生活中頻繁暴露于移動(dòng)電話等產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中，可能會(huì)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(chǎng)對(duì)CHL細(xì)胞間隙連接通訊功能的影響，發(fā)現(xiàn)一定強(qiáng)度的磁場(chǎng)能夠抑制或與其他已知的致癌物協(xié)同抑制細(xì)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(rèn)為，特定參數(shù)的電磁場(chǎng)對(duì)腫瘤細(xì)胞有抑制作用[13]，電磁場(chǎng)可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[14]。孫成群等[15]將人成骨肉瘤細(xì)胞(MG63)，乳腺癌細(xì)胞(MCF7)和肝癌細(xì)胞(HepG2)接種到96孔板中，并置于磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為10 mT，20 mT，40 mT，60 mT的磁場(chǎng)中進(jìn)行干預(yù)，每天刺激2次，1 h/次，作用3 d，結(jié)果顯示，磁場(chǎng)組的OD值較正常組低；流式細(xì)胞技術(shù)結(jié)果顯示，磁場(chǎng)組腫瘤細(xì)胞凋亡的陽(yáng)性比例高于正常組，認(rèn)為極低頻率電磁場(chǎng)對(duì)腫瘤細(xì)胞有明顯抑制作用，在一定程度上誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡。劉曼等[16]用MTT和ELISA等方法研究了低頻弱電磁場(chǎng)對(duì)骨髓瘤6B1細(xì)胞株代謝的影響，結(jié)果表明0.8 mT，30 Hz的弱磁場(chǎng)對(duì)6B1細(xì)胞的增殖有明顯的抑制作用，其他頻率下則效應(yīng)不明顯，提示骨髓瘤6B1細(xì)胞在電磁場(chǎng)作用下的生物學(xué)改變具有頻率選擇性。

2.4 電磁場(chǎng)對(duì)血管生長(zhǎng)的影響 血管的發(fā)生過(guò)程受許多因子及信號(hào)通路的調(diào)節(jié)，了解其調(diào)節(jié)機(jī)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(nèi)皮細(xì)胞分別暴露于場(chǎng)強(qiáng)為50 mV/mm、100 mV/mm和200 mV/mm的電場(chǎng)72 h，結(jié)果顯示電場(chǎng)暴露通過(guò)誘發(fā)細(xì)胞周期停滯而非細(xì)胞凋亡抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖。

3 小結(jié)與展望

電磁場(chǎng)對(duì)人類健康影響的意義可從兩個(gè)方面來(lái)認(rèn)識(shí)，一方面，電磁運(yùn)動(dòng)是自然界的基本運(yùn)動(dòng)之一，電磁場(chǎng)可以作為一種工具對(duì)某些細(xì)胞(如骨質(zhì))合成有促進(jìn)作用[18]，同時(shí)在生物遺傳、育種等方面存在很大的發(fā)展?jié)摿Γ涣硪环矫?，隨著人類文明的進(jìn)步，人類用電及電信業(yè)的不斷擴(kuò)大，各種頻率和各種強(qiáng)度的電磁場(chǎng)存在于人們的生活和工作環(huán)境中，電磁場(chǎng)對(duì)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?nèi)パ芯俊?/p>

電磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞的作用機(jī)制及其生物效應(yīng)已經(jīng)成為目前研究的熱點(diǎn)，這方面的研究雖然取得了一定進(jìn)展，但仍需進(jìn)一步的深入。電磁場(chǎng)對(duì)腫瘤細(xì)胞生物學(xué)作用的可能機(jī)制之一是磁場(chǎng)可能與某些電子鍵的斷裂、結(jié)合、轉(zhuǎn)移有關(guān)[19]。電磁場(chǎng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的作用取決于強(qiáng)度、頻率以及作用時(shí)間等[20-21]，參數(shù)的不同可能得到相反的結(jié)果。如何利用好這柄雙刃劍，開(kāi)發(fā)其優(yōu)點(diǎn)，用于抗腫瘤治療有待進(jìn)一步研究。另外，人們亦希望找到電磁場(chǎng)生物效應(yīng)確切的機(jī)制以及對(duì)腫瘤治療的新途徑，電磁場(chǎng)對(duì)生命活動(dòng)的影響到底有多大，值得人類去研究。

[1]WertheimerN，LeeperE.Electrical wiring configurations and childhood cancers[J].Am J Epidemiol，1979，109(3)：273-284.

[2]Ahlbom IC，CardisE，Green A，etal.Review of theepidemiologic literature on EMF and Health[J].Environ Health Perspect，2001，109(suppl 6)：91l-933.

[3]Brain JD，Kavet R，McCormick DL，et al.Childhood leukemia：electric and magnetic fields as possible risk factors[J].Environ Health Perspect，2003，111(7)：962-970.

[4]Coggon D，Pannett B，Osmon DC，et al.A survey of cancer and occupation in young and middle aged men.II.Non-respiratory cancers[J].Birt J and Med，1986，43(6)：381-386.

[5]陳平，楊耀琴，陶惠紅，等.不同頻率電磁場(chǎng)對(duì)膽囊癌細(xì)胞增殖及DNA損傷作用[J].南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26(3)：328-330.

[6]張丹英，許正平，姜槐，等.1 800 MHz射頻電磁場(chǎng)對(duì)中國(guó)倉(cāng)鼠肺成纖維細(xì)胞DNA損傷的影響[J].中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2006，40(3)：149-152.

[7]武建毅，楊耀琴，陶惠紅，等.不同頻率射頻電磁場(chǎng)對(duì)DNA分子損傷機(jī)制初探[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：醫(yī)學(xué)版，2005，26(4)：24-27.

[8]胡大為，王群，宋志杰，等.脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)H22肝癌小鼠抗腫瘤及免疫調(diào)節(jié)作用[J].中華理療雜志，1999，22(4)：227-229.

[9]高昱，宮照龍.磁場(chǎng)對(duì)荷瘤小鼠TNF及TNFR水平的影響[J].濰坊醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，24(1)：31-32.

[10]丁翠蘭，王勝軍，陳淼，等.磁場(chǎng)對(duì)荷瘤小鼠免疫功能的影響[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，1998，15(2)：88-90.

[11]Di Carlo A，White N，Guo F，et al.Chronic electromagnetic field exposure decreases HSP70 levels and lowers cytoprotection[J].J Cell Biochem，2002，84(3)：447-454.

[12]李昌敏，姜槐，傅一提，等.工頻磁場(chǎng)對(duì)細(xì)胞縫隙連接通訊功能的影響[J].中華勞動(dòng)衛(wèi)生職業(yè)病雜志，1996，14(4)：210.

[13]Leman ES，Sisken BF，Zimmer S，et al.Studies of the interactions between melatonin and 2 Hz，0.3 mT PEMF on the proliferation and invasion of human breast cancer cells[J].Bioelectromagnetics，2001，22(3)：178-184.

[14]張滬生.超低頻脈沖梯度磁場(chǎng)誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡[J].生物磁學(xué)，2004(1)：14-15.

[15]孫成群，郭風(fēng)勁，許濤，等.極低頻率電磁場(chǎng)對(duì)離體腫瘤細(xì)胞的誘導(dǎo)凋亡作用[J].腫瘤防治研究，2007，34(1)：47-50.

[16]劉曼，王星，周愛(ài)華，等.6B1細(xì)胞的低頻弱電磁場(chǎng)效應(yīng)研究[J].南開(kāi)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2000，23(1)：69-70.

[17]王恩彤，葉濤，陳偉.電場(chǎng)對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖及其細(xì)胞周期的影響[J].空軍總醫(yī)院學(xué)報(bào)，2003，19(1)：6-11.

[18]李寧.ZH-21骨質(zhì)疏松治療儀配合藥物治療骨質(zhì)疏松癥30例[J].中國(guó)療養(yǎng)醫(yī)學(xué)，2013，22(4)：339-340.

[19]陳淼，房麗忠，丁翠蘭.磁場(chǎng)作用與腫瘤壞死關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究[J].醫(yī)學(xué)理論與實(shí)踐，2000，13(7)：390-391.

[20]張滬生.一定參數(shù)的磁場(chǎng)在不同生物層次上抑制惡性腫瘤生長(zhǎng)[J].生物磁學(xué)，2004，4(2)：1-4.

[21]楊蓬瑜.磁場(chǎng)對(duì)肝腫瘤細(xì)胞的抑制作用[J].生物磁學(xué)，2004，4(1)：1-4.

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