靜磁場對糖尿病大鼠表皮創(chuàng)傷的抑制作用

孫 濤，羅二平，申廣浩，湯 池，謝康寧，吳小明，劉 娟，郭 偉，景 達

0 引言

糖尿病是一種常見的代謝性疾病，通常由機體胰島素分泌失調(diào)所致，表現(xiàn)為血糖濃度升高，目前已經(jīng)成為一種危害人類健康的主要疾病。據(jù)統(tǒng)計，全世界約有3.47億糖尿病患者[1]。糖尿病患者面臨多種并發(fā)癥困擾，包括腎功能衰竭、微血管和周圍神經(jīng)病變、視力下降甚至失明等。創(chuàng)傷愈合問題也是糖尿病的重要并發(fā)癥之一，常引起難愈性潰瘍，更甚者產(chǎn)生感染、壞疽，導致截肢[2－4]。有研究表明，約25%的糖尿病患者遭受著創(chuàng)傷愈合功能受損的痛苦，創(chuàng)傷愈合問題是導致糖尿病患者住院的最主要的并發(fā)癥[5]。因此，如何加快糖尿病患者的創(chuàng)傷愈合速度，減輕患者的痛苦，成為臨床醫(yī)學的一大挑戰(zhàn)。

諸多研究表明，靜磁場輻射作為一種安全、無創(chuàng)且廉價的物理治療方法，能夠?qū)∪夂凸趋罁p傷、皮膚創(chuàng)傷和潰瘍、神經(jīng)損傷等各方面的組織修復(fù)產(chǎn)生積極的促進作用[6]。雖然靜磁場對正常組織創(chuàng)傷的修復(fù)表現(xiàn)出諸多有益的效果，但糖尿病患者的組織與正常組織在結(jié)構(gòu)和功能方面存在明顯不同。靜磁場對糖尿病患者創(chuàng)傷的促進作用及其相關(guān)的作用機制國內(nèi)外仍鮮有報道。因此，本文通過對糖尿病大鼠的表皮創(chuàng)傷施加中等強度（180 mT）的靜磁場刺激，探索評估180 mT靜磁場對于糖尿病大鼠創(chuàng)傷愈合的治療效果，為其臨床應(yīng)用提供科學的實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

48只3月齡雄性Sprage－Dawley大鼠，質(zhì)量為（280±10.0）g，由第四軍醫(yī)大學動物中心提供，實驗過程遵循國家衛(wèi)生研究所發(fā)布的《實驗動物管理和使用指南》的指導標準。鏈脲佐菌素（STZ），購于美國Sigma公司；水膠體敷料，購于丹麥康樂保公司；銣鐵硼恒磁片，購于浙江格力特磁業(yè)公司；穩(wěn)步型ONE TOUCH SureStep血糖測量儀，購于美國強生公司；數(shù)碼照相機（型號EOS D6000），購于日本佳能公司；高斯計（Lakeshore 455型），購于美國Lake Shore公司。

1.2 糖尿病創(chuàng)傷模型的構(gòu)建

隨機抽取32只大鼠進行腹腔注射鏈脲佐菌素溶液（60 mg/kg）以誘發(fā)糖尿病。將相同劑量的檸檬酸溶液注射到剩余的16只大鼠作為對照組。72 h后，從大鼠尾尖取血，用血糖儀對大鼠的血糖濃度進行測量，血糖質(zhì)量濃度大于300mg/dL被認為造模成功。

2周后，對所有大鼠腹腔注射戊巴比妥（65mg/kg）實施麻醉，背部剃毛，采用70%酒精消毒，使用無菌手術(shù)剪在大鼠的背部表皮構(gòu)建直徑1.5 cm的圓形全層創(chuàng)口，直達皮下，確保將表皮、皮下組織和肉膜完全切除。創(chuàng)口止血后，用水膠體敷料覆蓋。大鼠分為3組，在糖尿病大鼠模型中隨機取16只，用雙面膠將靜磁片N極對向水膠體固定，作為靜磁場治療組；剩余32只大鼠的水膠體上固定相同形狀、質(zhì)量的無磁片，其中16只患糖尿病大鼠為糖尿病創(chuàng)傷組，16只健康大鼠作為對照組。為避免交叉感染和相互損傷，大鼠單獨飼養(yǎng)。水膠體每天更換1次，以防止創(chuàng)口和水膠體發(fā)生粘連。

1.3 靜磁場輻射

實驗中靜磁片為磁感應(yīng)強度相同的盤狀銣鐵硼磁片，直徑2.5 cm，厚0.2 cm。用高斯計測定其空間磁感應(yīng)強度的分布，磁感應(yīng)強度在靜磁片表面中央的一點最大（180 mT），沿水平和垂直方向逐漸遞減。通過測量，磁感應(yīng)強度在創(chuàng)傷組織表面由中心到外圍，大小為179～115 mT，無磁片表面中心點最大的磁感應(yīng)強度為0.1 mT，略高于地表磁場0.05 mT。

1.4 創(chuàng)傷區(qū)域測量

術(shù)后第5、12、19天，對大鼠的血糖濃度進行測定，用數(shù)碼照相機對創(chuàng)面進行照相，拍照時鏡頭距目標點距離保持為10 cm。將透明薄膜覆蓋在創(chuàng)口上，創(chuàng)口邊緣由mark筆在透明薄膜上描印，編號留用。創(chuàng)傷區(qū)域分析和計算用計算機軟件Matlab7.0完成。用于評估創(chuàng)傷愈合進程標準的創(chuàng)傷愈合率計算公式為：

其中，R為傷口愈合率，S（n）為第n天的傷口面積，S（0）為第0天的傷口面積。1 9 d后分別對2組剩余的4只大鼠進行總的愈合時間評估。

1.5 統(tǒng)計與分析

所有數(shù)據(jù)均以均值±標準差（x±s）表示。數(shù)據(jù)使用S P S S 1 0.0軟件分析計算。運用F i s h e r最小顯著差異法進行t檢驗確定任意2組之間差異的意義。創(chuàng)傷愈合率運用K-W非參數(shù)法分析，并運用N em e n y i檢測法確認任意2組間差異的意義。P＜0.0 5為有統(tǒng)計學差異。

2 結(jié)果

2.1 大鼠血糖值的比較

各組大鼠在創(chuàng)傷手術(shù)后第0、5、1 2和1 9天所測的血糖結(jié)果如圖1所示。在整個實驗期間，通過腹腔注射鏈脲佐菌素誘發(fā)糖尿病的大鼠的血糖濃度明顯升高（P＜0.0 1），但糖尿病創(chuàng)傷組和靜磁場組的大鼠的血糖濃度無統(tǒng)計學差異。

圖1 各組大鼠在不同時間的血糖濃度比較

2.2 大鼠創(chuàng)傷愈合率

各組大鼠的創(chuàng)傷愈合率見表1。糖尿病大鼠的軟組織創(chuàng)傷愈合率在第5、1 2和1 9天分別為（1 9.2 8±4.6 7）%、（5 2.4 6±3.9 7）%和（7 7.5 9±8.4 6）%，均顯著低于正常組大鼠（P<0.0 5）。磁場組大鼠的創(chuàng)傷愈合率在第 5、1 2和 1 9天分別為 （2 3.4 6±3.7 8）%、（5 8.4 2±5.3 4）%和（8 7.2 8±4.5 6）%，均顯著高于糖尿病組（P<0.0 5）。

表1 各組大鼠不同時間的創(chuàng)傷愈合率比較（±s）%

表1 各組大鼠不同時間的創(chuàng)傷愈合率比較（±s）%

注：與對照組相比，*P<0.0 5；與糖尿病創(chuàng)傷組相比，#P<0.0 5

?

2.3 大鼠總愈合時間

各組大鼠的創(chuàng)傷愈合時間如圖2所示。糖尿病大鼠的軟組織創(chuàng)傷愈合時間顯著高于正常組大鼠（P<0.0 5），磁場組大鼠的創(chuàng)傷愈合時間顯著低于糖尿病組（P<0.0 5）。

圖2 各組大鼠的總愈合時間比較

3 討論

恒磁治療法已被諸多的實驗和臨床研究證實是一種十分有效的無創(chuàng)治療手段，例如在骨折愈合、軟組織損傷、失眠、慢性疼痛綜合征等方面[7-9]，但靜磁場對糖尿病患者創(chuàng)傷愈合方面的作用國內(nèi)外鮮有研究報道。本文通過180 mT靜磁場作用于糖尿病大鼠創(chuàng)傷，系統(tǒng)評估靜磁場對糖尿病創(chuàng)傷的治療作用。研究結(jié)果揭示，180 mT靜磁場對糖尿病大鼠的創(chuàng)傷愈合具有良好的治療作用，揭示了該強度下的靜磁場在促進糖尿病患者的傷口愈合方面具有良好的臨床應(yīng)用前景。

創(chuàng)傷愈合過程分為炎癥期、增生期和修復(fù)期，包括細胞遷移和增殖、細胞外基質(zhì)沉著、血管發(fā)生以及組織重建，涉及到諸多細胞（如纖維母細胞、血管內(nèi)皮細胞、角質(zhì)細胞、炎性細胞）、細胞外間質(zhì)和細胞因子的相互協(xié)同和作用[10-11]。糖尿病狀態(tài)能夠破壞組織修復(fù)的進程，并損害血管和膠原生成的正常過程，導致創(chuàng)傷愈合的延遲。本研究表明，在整個實驗過程中，糖尿病大鼠的創(chuàng)傷愈合速度與對照組相比明顯減慢，但在創(chuàng)傷愈合率以及總愈合時間上，糖尿病創(chuàng)傷組和靜磁場組之間表現(xiàn)出統(tǒng)計學的差異，揭示了180 mT靜磁場輻射能夠明顯加快創(chuàng)傷修復(fù)、改變糖尿病大鼠創(chuàng)傷愈合的過程。

研究證明，中等強度的靜磁場（毫特斯拉級別）對于機體的積極作用最為明顯[12-13]，包括心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉與骨骼系統(tǒng)和腫瘤。課題組先前的研究證實，180 mT靜磁場輻射能夠明顯加速創(chuàng)傷愈合并減輕疼痛，相關(guān)的醫(yī)療產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于臨床（專利號：ZL 0420041486.5 和 ZL 0410025842.9），而本文進一步探索靜磁場對于糖尿病大鼠創(chuàng)傷的治療效果。實驗和臨床研究表明，中等強度靜磁場輻射能夠加速正常的創(chuàng)傷愈合，Man等[14]的臨床研究發(fā)現(xiàn)15～40 mT梯度靜磁場輻射能加速創(chuàng)傷愈合，Bertolino等[15]和Henry等[9]的研究結(jié)果揭示160 mT和230 mT的靜磁場作用均能夠加速大鼠的創(chuàng)傷愈合。

順暢的血流供應(yīng)同樣在組織創(chuàng)傷的修復(fù)中發(fā)揮著重要的作用，充足的氧氣和微循環(huán)供應(yīng)能夠為組織的修復(fù)進程提供充足的營養(yǎng)物質(zhì)[16]。而機體在患糖尿病狀態(tài)下，會發(fā)生顯著的血管功能紊亂，從而導致創(chuàng)傷愈合過程的損害和延遲[17-18]。180 mT靜磁場在糖尿病患者的創(chuàng)傷修復(fù)作用的確切原理仍有待研究，但一些研究證明，在180 mT梯度靜磁場刺激下動物的皮膚微循環(huán)和血液動力學方面有所改變[19-20]。所以，糖尿病患者的創(chuàng)傷在180 mT靜磁場輻照下血液循環(huán)方面的功能改善可能是本文結(jié)果的最好詮釋。

[1] Danaei G，F(xiàn)inucane M M，Lu Y，et al.National， regional， and global trends in fasting plasma glucose and diabetes prevalence since 1980：Systematic analysis of health examination surveys and epidemiological studies with 370 country-years and 2.7 million participants[J].Lancet，2011，378：31-40.

[2] Sheri R C，Krystel R A，Henri K P，et al.Exercise status affects skin perfusion via prostaglandin， nitric oxide， and EDHF pathways in diabetes[J].Microvascular Research，2009，77（2）：120-124.

[3] Nagai M K，Embil J M.Becaplermin：Recombinant platelet derived growth factor，a new treatment for healing diabetic foot ulcers[J].Expert Opin Biol Ther，2002，2：211-218.

[4] Greenhalgh D G.Wound healing and diabetes mellitus[J].Clin Plast Surg，2003，30：37-45.

[5] ADA WEBSITE.Complications of diabetes in the United States.American Diabetes Association[EB/OL].（2006-09-03）[2010-05-06].http：//www.diabetes.org/diabetes-basics/diabetes-statistics/.

[6] Taniguchi N，Kanai S，Kawamoto M，et al.Study on application of static magnetic field for adjuvant arthritis rats[J].Evid Based Complement Alternat Med，2004，1：187-191.

[7] Eccles N K.A critical review of randomized controlled trials of static magnets for pain relief[J].Alternat Complement Med，2005，11：495-509.

[8]Colbert A P，Wahbeh H，Harling N，et al.Static magnetic field therapy：A critical review of treatment parameters[J].Evid Based Complement Alternat Med，2009，6：133-139.

[9] Henry S L，Concannon M J，Yee G J.The effect of magnetic fields on wound healing：Experimental study and review of the literature[J].Eplasty，2008，8：e40.

[10]Martin P.Wound healing-aiming for perfect skin regeneration[J].Science，1997，276：75-81.

[11]Dorsett-Martin W A.Rat models of skin wound healing：A review[J].Wound Repair Regen，2004，12（6）：591-599.

[12]Saunders R.Static magnetic fields：Animal studies[J].Prog Biophys Mol Biol，2005，87：225-239.

[13]Ohkubo C，Okano H，Ushiyama A，et al.EMF effects on microcirculatory system[J].Environmentalist，2007，27：395-402.

[14]Man D，Man B，Plosker H.The influence of permanent magnetic field therapy on wound healing in suction lipectomy patients：A doubleblind study[J].Plast Reconstr Surg，1999，104：2 261-2 266.

[15]Bertolino G，De Freitas Braga A，De Oliveira Limado Couto Rosa K，et al.Macroscopic and histological effects of magnetic field exposition in the process of tissue reparation in Wistar rats[J].Arch Dermatol Res，2006，298：121-126.

[16]Singer A J，Clark R A.Cutaneous wound healing[J].N Engl J Med，1999，341：738-746.

[17]Wetzler C，Kampfer H，Stallmeyer B，et al.Large and sustained induction of chemokines during impaired wound healing in the genetically diabetic mouse：Prolonged persistence of neutrophils and macrophages during the late phase of repair[J].J Invest Dermatol，2000，115：245-253.

[18]Sharma A，Singh Ak，Warren J，et al.Differential regulation of angiogenic genes in diabetic wound healing[J].J Invest Dermatol，2006，126：2 323-2 331.

[19]Xu S，Okano H，Ohkubo C.Subchronic effects of static magnetic fields on cutaneous microcirculation in rabbits[J].In Vivo，1998，12：383-389.

[20]Okano H，Ohkubo C.Exposure to a moderate-intensity static magnetic field enhances the hypotensive effect of a calciμm channel blocker in spontaneously hypertensive rats[J].Bioelectromagnetics，2005，26：611-623.