國外靜磁場生物效應研究進展*

孟慶楠，王益民，孟燕妮，張皓楠，王蘊華

（天津中醫藥大學，天津 300193）

國外靜磁場生物效應研究進展*

孟慶楠，王益民，孟燕妮，張皓楠，王蘊華

（天津中醫藥大學，天津 300193）

磁場；細胞；生物體；生物效應

磁療是中醫傳統治療和保健方法之一，它利用永磁磁源（靜磁場）對人體的相關組織部位或穴位進行作用，通過磁場對人體產生的生物效應達到治病和保健的目的。近年來隨著非藥物物理治療和保健方法的興起，磁療也越來越引起人們關注。國內外相關人員利用現代技術與方法，對磁場的生物效應進行了研究，并取得有意義的結果和結論。筆者針對其中的國外靜磁場生物效應研究現狀進行了綜述，為科學合理地進行磁療研究和磁療應用提供參考。

1 靜磁場對生物體細胞水平的影響

1.1 靜磁場對內皮細胞的影響 Martino等[1]研究靜磁場對人臍靜脈內皮細胞增殖的影響，發現0.2～1 mT靜磁場可明顯抑制細胞增殖，30～120 mT的磁場對細胞數目略有影響。Potenza等[2]研究了300 mT靜磁場對人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）的細胞生長和DNA完整性的影響，結果表明300 mT靜磁場只是短暫刺激了人臍靜脈內皮細胞線粒體生物合成，而不會造成DNA永久性損傷；在進一步的基因圖譜分析中也顯示出了磁場對內皮細胞影響的短暫性，但涉及細胞生長和分化基因表達上升。這些結果顯示，靜磁場對人體健康是無害的，支持了靜磁場可用于醫學治療的觀點[3]。

1.2 靜磁場對神經細胞的影響 采用和核磁共振的磁感強度相當的2 100 mT靜磁場作用于星形膠質細胞，在加磁 4、16、24、48、72 h 后，星形膠質細胞生存能力和形態均無顯著變化，表明2 100 mT靜磁場不影響大鼠星形膠質細胞的生存能力和形態學特性[4]。Wang等[5]采用100～1 000 mT靜磁場作用于培養的大鼠PC12細胞，靜磁場重現了由ZM241385藥物（一種治療帕金森病的候選藥物）引起的類似反應，包括改變PC12細胞鈣流，增加三磷酸腺苷（ATP）含量，減少了環磷酸腺苷（cAMP）的水平，減少一氧化氮產生，抑制增殖等的效果，提出如果將體外研究結果應用于體內，靜磁場有望成為一種非損傷性治療方法，來治療帕金森病和潛在的其他神經紊亂疾病。

1.3 靜磁場對腫瘤細胞的影響 研究發現35～120 mT的靜磁場不影響人類黑色素瘤細胞的黏附，但磁場在接種第7天可抑制黑色素瘤細胞增長20%[6]。靜磁場可以改變K562細胞膜的滲透，增加抗癌藥物的流動，這可能是靜磁場增強抗癌藥物效果的原因之一[7]。在586 mT靜磁場每日作用3 h條件下，可使金倉鼠黑素瘤生長顯著阻滯（約30%），腫瘤內和外周組織水腫，功能血管密度，血管直徑和紅細胞流速顯著降低，表明加磁后血管成熟發展遲緩，腫瘤微血管泄露增加，藥物的攝取能力提高[8]。

1.4 靜磁場對牙髓細胞的影響 牙髓細胞（DPCs）能分化成成骨細胞，被認為是一個很有前途的骨再生的細胞來源，Hsu等[9]研究靜磁場暴露對于大鼠DPCs體外成骨分化和礦化的影響，研究表明，在290 mT靜磁場條件下，磁場不影響細胞周期及細胞增殖；但同樣磁場強度結合地塞米松/beta-磷酸甘油共同作用，能顯著加速DPCs的成骨分化和礦化。

1.5 靜磁場對成骨細胞的影響 Ba等[10]研究靜磁場對鼠科MC3T3-E1成骨細胞的影響，發現靜磁場可以促進細胞增殖和分化，在磺化聚苯乙桸膜上培養的細胞，對靜磁場促進增殖的反應大于在普通材料上培養的細胞；在磺化聚苯乙桸膜上，靜磁場作用下的細胞外基質比在沒有磁場作用下有更好的分化，在生物礦化的早期階段，靜磁場促進了細胞的礦物沉積，從而有利于血漿反磁性細胞外基質蛋白的定向，以引起進一步的細胞信號；同樣靜磁場也影響成骨細胞的晚期分化，在加磁15 d后，細胞骨鈣蛋白分泌物增加，基因表達開始上升。

1.6 靜磁場對成肌細胞的影響 Stern-StraeterJ等[11]研究表明靜磁場對人骨骼肌衛星細胞的分化過程的影響依賴于細胞培養液中生長因子的濃度，靜磁場和高濃度生長因子促進了細胞分化成熟，并提出靜磁場應用于骨骼肌組織有待于進一步深入研究。

1.7 靜磁場對成纖維細胞的影響 Sullivan等[6]研究發現35～120 mT的靜磁場顯著降低了成纖維細胞的初始黏附，減少了其后續的生長，在胎兒肺（WI－38）成纖維細胞和成人皮膚成纖維細胞中都觀察到了差異有統計學意義的影響結果，但磁場對胎兒肺成纖維細胞系的影響更大。

1.8 靜磁場對干細胞的影響 磁場對干細胞的研究并不多見，Sullivan等[6]研究發現35～120 mT的靜磁場對人類成體干細胞系沒有產生影響。

1.9 靜磁場對細胞吞噬作用的影響 研究表明，6mT的靜磁場干擾對苯二甲酸引起的前單核細胞（U937細胞）分化和單核細胞（THP－1細胞）分化[12]。靜磁場可對細胞吞噬作用產生影響，使吞噬指數和吞噬率下降，在巨噬細胞的分化晚期這些影響增強，且對THP-1細胞的影響大于U937細胞。

2 靜磁場對生物體整體的影響

2.1 靜磁場對生物體糖脂代謝的影響 Laszlo等[13]研究表明將小鼠全身暴露于2.8～476.7 mT的靜磁場，每天30 min，可以預防糖尿病小鼠高血糖的發展水平。Jing等[14]研究表明180 mT靜磁場可以促進糖尿病大鼠的傷口愈合，提示靜磁場具有治療糖尿病傷口愈合的臨床潛力。Lahbib等[15]研究顯示使用128 mT靜磁場，每天1 h，在加磁第5天，大鼠肝臟相對質量減少（－8%），血清胰島素濃度下降（－56%），血糖增加（＋10%），而體質量、相對腎臟質量、乳酸、膽固醇、甘油三酯、磷脂的水平不變；加磁第15天，肝臟相對質量減少（－15%），胰島素濃度下降（－63%），血糖增高（＋24%），膽固醇增高（＋30%），磷脂增高（＋58%），大鼠體質量減少（－15%），血漿乳酸水平下降（－55%），甘油三酯降低（－28%），表明靜磁場對葡萄糖和脂質代謝的影響是時間依賴性的。

2.2 靜磁場對生物體運動行為的影響 Elferchichi等[16]研究結果顯示：將Wistar大鼠置于128 mT靜磁場，每天1 h，連續5 d，大鼠的運動能力和大腦中鐵含量不變，血漿中鐵含量下降。研究表明[17]大鼠置于7 mT以上磁場會引起運動盤旋，使嚙齒動物產生條件性味覺厭惡（CIA），大鼠在14 100 mT超導磁鐵作用30 min，可以抑制生長和誘發顯著的條件性味覺厭惡，誘發運動盤旋則需延長加磁場時間。

2.3 靜磁場對生物體軟骨損傷的影響 Jaberi等[18]研究中等強度的靜磁場對軟骨組織修復的影響，結果顯示：40 mT的靜磁場可以促進兔子右側股骨內側髁軟骨組織缺損的好轉，有利于軟骨組織損傷的修復。

2.4 靜磁場對生物體分娩的影響 Laszlo等[19]研究靜磁場對動物分娩的影響，實驗采用2.8～476.7 mT不均勻靜磁場，每日加磁30 min。研究結果顯示，磁場不影響小鼠分娩期限，小鼠的胎盤發育和分娩正常；在脂多糖誘導小鼠早產組，磁場延長了早產時間，提示不均勻靜磁場可能對預防早產有一定的應用價值。

2.5 靜磁場對生物體神經末梢的影響 對健康青年志愿者作用使用最大磁感強度為330 mT的不均勻的靜磁場，分別在加磁0、15、30 min時和加磁30 min后，記錄熱痛閾值和視覺模擬模型數據。在加磁時間內，磁場組熱痛閾值增加、熱慣性減少且有統計學意義，但疼痛知覺未改變。這些結果表明，靜磁場可誘導外周神經元或循環機制，使痛覺纖維的適應能力達到更高的水平有關[20]。

3 小結

要做好磁生物效應研究，首先要對磁源進行全面分析和研究。根據電磁學原理，磁場可由永磁磁源和電磁源兩種方式產生，雖然兩種磁源產生磁場的方式不同，但所產生的磁場性質是一樣的，而需要注意的是永磁磁源與電磁源均可產生的靜磁場和動磁場。

靜磁場是指大小和方向不隨時間變化的磁場，而動磁場是指大小或方向隨時間變化的磁場。電磁源線圈中通入直流電流時產生靜磁場，通入有變化的電流時則產生變動磁場。電磁源產生的靜磁場特性主要涉及磁場的磁感強度，與通電電流強度、導線匝數或線圈的結構和尺寸相關；電流產生的動磁場特性則不僅涉及磁感強度，還涉及磁場的變化頻率（如低頻、中頻、高頻等）和波形（如正弦波、三角波、脈沖波等）等參數。永磁材料本身產生的是靜磁場，但把它們安裝在旋轉或其他運動裝置時，也可以產生變動磁場，其磁場變動情況與旋轉或其他運動裝置的結構及運動狀態等相關。靜磁生物效應研究只需考慮磁感強度和作用時間，而動磁場則要需要考慮磁場的運動狀態，如電磁場的波形、頻率、永磁磁場的運動方式等。

中醫磁療是以傳統經絡學說為依據，直接利用永磁磁源作用于人體穴位或局部組織區域，研究分類應屬于靜磁場生物效應研究。作為中醫傳統治療和保健方法之一，永磁磁源方法因操作簡單、使用方便、特別是無創性無痛等特點，在近年來受到了人們更多的關注。

從以上研究內容可以看出，在細胞水平上靜磁場可以對內皮細胞、神經細胞、腫瘤細胞、牙髓細胞、成骨細胞、成肌細胞、成纖維細胞等產生影響。在整體水平，靜磁場可以對生物體的糖脂代謝、運動行為、軟骨組織、分娩、神經末梢等產生影響。但這些研究中大多實驗條件并不相同，得到的結論也各有側重，研究結果并不完全一致，因此在規范實驗條件下，對磁作用效果進行量效關系研究顯得尤為必要。同時雖然靜磁場在降低血糖水平，促進軟骨組織修復，抑制腫瘤生長等方面表現出潛在的臨床價值，但這些研究僅是磁場對離體細胞或動物的作用結果，要應用于指導臨床，還需要進一步的動物實驗和臨床試驗。

[1] Martino CF.Static Magnetic Field sensitivity of endothelial cells[J].Bioelectromagnetics,2011,32(6):506-508.

[2] Potenza L，Martinelli C， Polidori E，et al.Effects of a 300 mT static magnetic field on human umbilical vein endothelial cells[J].Bioelectromagnetics,2010,31(8):630-639.

[3] Polidori E,Zeppa S,Potenza L,et al.Gene expression profile in cultured human umbilical vein endothelial cells exposed to a 300 mT static magnetic field[J].Bioelectromagnetics,2012,33(1):65-74.

[4] Khodarahmi I,Mobasheri H,Firouzi M.The effect of 2.1 T static magnetic field on astrocyte viability and morphology[J].Magnetic Resonance Imaging,2010,28(6):903-909.

[5] Wang ZY,Che PL,Du JA,et al.Static magnetic field exposure reproduces cellular effects of the parkinson’s disease drug candidate ZM241385[J].PLOS ONE,2010,5(11):e13883.

[6] Sullivan K,Balin AK,Allen RG.Effects of static magnetic fields on the growth of various types of human cells[J].Bioelectromagnetics,2011,32(2):140-147.

[7] Liu Y,Qi H,Sun RG,et al.An investigation into the combined effect of static magnetic fields and different anticancer drugs on K562 cell membranes[J].Tumori,2011,97(3):386-392.

[8] Strelczyk D,Eichhorn ME,Luedemann S,et al.Static magnetic fields impair angiogenesis and growth of solid tumors in vivo[J].Cancer Biology&Therapy,2009,8(18):1756-1762.

[9]Hsu SH,Chang JC.The static magnetic field accelerates the osteogenic differentiation and mineralization of dental pulp cells[J].Cytotechnology,2010,62(2):143-155.

[10]Ba XL,Hadjiargyrou M,DiMasi E,et al.The role of moderate static magnetic fields on biomineralization of osteoblasts on sulfonated polystyrene films[J].Biomaterials,2011,32(31):7831-7838.

[11]Stern-Straeter J,Bonaterra GA,Kassner SS,et al.Impact of static magnetic fields on human myoblast cell cultures[J].International Journal of Molecular Medicine,2011,28(6):907-917.

[12]Dini L,Panzarini E.The influence of a 6 mT static magnetic field on apoptotic cell phagocytosis depends on monocyte/macrophage differentiation[J].Experimental Biology and Medicine,2010,235(12):1432-1441.

[13]Laszlo JF,Szilvasi J,Fenyi A,et al.Daily exposure to inhomogeneous static magnetic field significantly reduces blood glucose level in diabetic mice[J].International Journal of Radiation Biology,2011,87(1):36-45.

[14]Jing D,Shen GH,Cai J,et al.Effects of 180 mT Static Magnetic Fields on Diabetic Wound Healing in Rats[J].Bioelectromagnetics,2010,31(8):640-648.

[15]Lahbib A,Elferchichi M,Ghodbane S,et al.Time-dependent effects of exposure to static magnetic field on glucose and lipid metabolism in rat[J].General Physiology and Biophysics,2010,29(4):390-395.[16]Elferchichi M,Ammari M,Maaroufi K,et al.Effects of exposure to static magnetic field on motor skills and iron levels in plasma and brain of rats[J].Brain Injury,2011,25(9):901-908.

[17]Houpt TA,Carella L,Gonzalez D,et al.Behavioral effects on rats of motion within a high static magnetic field[J].Physiology&Behavior,2011,102(3-4):338-346.

[18]Jaberi FM,Keshtgar S,Tavakkoli A,et al.A Moderate-Intensity Static Magnetic Field Enhances Repair of Cartilage Damage in Rabbits[J].Archives of Medical Research,2011,42(4):268-273.

[19]Laszlo JF,Porszasz R.Exposure to static magnetic field delays induced preterm birth occurrence in mice[J].American Journal of Obstetrics and Gynecology,2011,205(4):362.

[20]Kovacs-Balint Z,Csatho A,Laszlo JF,et al.Exposure to an Inhomogeneous Static Magnetic Field Increases Thermal Pain Threshold in Healthy Human Volunteers[J].Bioelectromagnetics,2011,32(2):131-139.

R242

A

1672-1519（2012）04-0410-03

國家自然科學基金項目（30873467）。

孟慶楠（1984－），女，碩士研究生，主要從事磁生物效應研究和中藥干預心血管疾病研究工作。

王益民。

2012-04-19）