電磁輻射生物效應研究

李　佳，潘　輝，謝沛興，曹勇成，李方園，孟　飛，孫　磊，劉晉祎

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電磁輻射生物效應研究

李佳，潘輝，謝沛興，曹勇成，李方園，孟飛，孫磊，劉晉祎

[關鍵詞]電磁輻射；生物效應；研究進展

作者單位：400016重慶，解放軍77103部隊（李佳，潘輝，謝沛興，曹勇成，李方園，孟飛）；第三軍醫大學軍事預防醫學院毒理學研究所（孫磊，劉晉祎）

電磁輻射已經成為重要的環境污染物，對人們的生活環境造成直接影響，WHO已將電磁輻射列為必須控制的公害之一。本文簡要介紹了電磁輻射生物效應基本原理和3種機理，重點綜述了電磁輻射對神經系統、細胞增殖和生長、腫瘤形成、基因表達和轉錄、心血管系統等生物效應研究成果，最后闡述了電磁輻射在疾病治療和診斷中的應用。

1　電磁輻射生物效應機理研究

一系列復雜的生物電活動共同構成了人體整個生命活動，一定強度的電磁輻射能干擾人體生物電活動，使其處于非正常穩定狀態。能對人體生命活動產生重大影響的電磁輻射主要來自于極低頻場輻射和射頻輻射[1]。由于兩者的頻率差異較大，所以對人體產生的生物效應也存在不同的機理。

電磁輻射的生物效應機理主要受到電磁場場強、電磁場類型、電磁場方向等物理因素影響[2]，具有方向性。當生物體系處于一定強度的電磁輻射環境中，在偶極子化作用下，各基團或分子之間會相互摩擦和碰撞，產生的熱量在短時間內無法釋放，導致電磁輻射生物熱效應。如果過于強烈，將直接導致生物活性酶及蛋白質失去活性，正常運轉的機體受到嚴重的影響。

當生物機體處于低頻電磁輻射環境中，短時間內并不會出現體溫升高、發熱等癥狀，但生物機體內平衡的微弱電磁場將受到擾亂，產生電磁輻射非熱效應：（1）跨膜離子回旋諧振理論認為，基團或離子軌道半徑和角速度會隨磁場強度增加而增大，從而誘導出各種生理活性改變。（2）離子對膜穿透理論認為，電磁輻射使細胞膜通道蛋白對離子的選擇性發生改變，從而導致生物學損害效應。（3）相干振動學說證實，人體振蕩頻率與電磁輻射頻率相同時，就會出現“頻率窗”效應，人體內各種生物活性會受到不同程度的影響。（4）諧振效應理論認為，電磁輻射會引起人體非線性諧振效應，并由電磁場輻射暴露強度和頻率所決定。（5）自由基效應機制認為，具有磁矩的自由基能與電磁場復合，順磁性自由基復合速率、瞬時濃度受到嚴重干擾，從而誘發不同癥狀的生物效應。

在人體受到熱效應和非熱效應以后，未得到及時修復而再次受到電磁波輻射，會嚴重縮減內抗力，對人體造成的輻射損傷會一次次累積于體內，從而產生積聚效應。特別是長期接觸電磁波輻射的人群，由于存在輻射積聚效應，最后可能誘發疾病暴發，應該引起警惕[3]。

2　電磁輻射的生物效應

2.1對神經系統的效應電磁輻射對神經系統的效應一般表現為非熱效應，特別是長時間工作于高頻崗位的人群，易造成植物神經和中樞神經系統功能紊亂，臨床表現出精神衰退、記憶力差、頭昏腦脹等癥狀。Jauchem等[4]研究發現，長期接觸大功率電磁輻射會出現明顯的記憶力差、神經衰弱、反應遲鈍等癥狀。Sher等[5]研究發現，睡眠質量差是精神紊亂的結果，一定強度的電磁輻射能導致人睡眠異常。有調查發現，手機使用人群出現記憶力衰退、失眠、頭昏等癥狀的頻率，與使用手機時間密切相關[6]。此外，神經系統在一定的外加電磁場中，可以釋放具有鎮痛作用的物質，從而產生鎮痛效果[7]。

2.2對細胞的效應電磁輻射對細胞膜效應主要是改變膜對機體所需離子的選擇通透性、膜內外電位、膜流動性、膜上蛋白質及活性酶的生物活性等。黃彥柳[8]發現，用50 Hz電磁輻射細胞膜5 min，其流動性明顯增加；輻射20 min，需通過溫浴處理40 min后，才能顯著降低細胞膜流動性。Phi1iPPoVa等[9]發現，細胞膜處于800 MHz電磁輻射環境中時，膜上的分子出現了扭曲和極性轉換現象，從而進一步改變細胞正常增殖、生長和代謝狀態。李寶林等[10]發現，輻射次數、持續時間、磁場強度對細胞生長抑制程度有不同的影響；在相同磁輻射條件，對不同細胞的生長抑制程度也存在差異。Yamaguchi等[11]發現，電磁輻射可以促進多種類型的組織和細胞增殖和分化及各類生物活性分子的合成。VojisaV1jeVic等[12]發現，輻射明顯增強了T淋巴細胞蛋白激酶C的活性；Do1gacheVa等[13]也發現，電磁輻射能導致增強的TPA誘導3種不同類型細胞的鳥氨酸脫羧酶的活性。

2.3對基因的效應國內外眾多學者一致認為，癌癥的引發與電磁輻射有關系，但電磁輻射的能量還不能夠導致DNA鏈直接斷裂，合理的解釋就是電磁輻射只是癌癥的促進因子。Mihai等[14]發現，在電磁輻射條件下，大鼠已突變的子細胞在增殖過程中逐漸出現癌化現象；在0.5 mT 60 Hz條件下，大鼠腦細胞DNA鏈斷裂率明顯增加。表明電磁輻射可能是在DNA-DNA和DNA-蛋白交叉位點發生輻射效應的[15]。

電磁輻射可能影響某些新基因、受Ca影響的基因、極早期基因和應激誘導基因4類基因的表達。Kumar等[16]在1800 MHz GSM輻射3 h條件下，RT-PCR顯示星形膠質細胞和神經元中的Asc、CasPase-6和CasPase-2的基因表達上調，神經元對電磁輻射的敏感度不及星形膠質細胞。

電磁輻射影響基因轉錄的機制還處于摸索和探究中。楊學森等[17]發現，在輻射下，細胞總RNA和mRNA中3H尿嘧啶滲入量均明顯增加。林艷云等[18]報道，在電磁輻射基因轉錄效應中也存在頻率窗效應。Rao等[19]將CAT與c-fos啟動區組合成一個整體，并轉染至He1a細胞中，通過觀察細胞中CAT活性，發現8 mT 50 Hz電磁輻射30 min，He1a細胞CAT活性達到最高。

2.4對腫瘤形成的效應國內外對腫瘤的起因進行了大量研究，得出的結論是環境電磁場與化學性致瘤因素協同作用于進出細胞膜的信號流所致。通過對多種動物電磁輻射實驗[20-21]，發現單純的電磁輻射不會誘發動物腫瘤，但與一些致癌劑聯合作用可提高腫瘤發生率，極低頻電磁輻射可能是一種促癌因素。

2.5對心血管系統的效應電磁輻射可以改變人體血管通透性及張力和血流動力學，有利于加快體內血液循環和降低血液黏度。趙龍宇等[22]研究了低頻電磁場輻射對急性心肌梗死大鼠血液中心肌三磷酸腺苷（ATP）和超氧化物歧化酶（SOD）活性變化的影響，認為電磁輻射對大鼠的急性心肌梗死具有促進效應。

3　電磁輻射生物效應綜合應用

3.1電磁輻射在疾病診斷中的應用核磁共振（NMR）信號強度與人體各組織的氫核密度有關，將NMR信號強度差異作為特征量，可以有效地把各組織區分開來，因此，可以應用磁共振圖像于醫學診斷[23]。NMR不會涉及到易引發不良反應的造影劑和對人體有害的X射線，患者避免了剖腹或剖胸探查診斷手術的痛苦，并提高了診斷效率。

腦磁圖不受波幅衰減、顱骨等因素影響，圖像清晰易辨，比腦電圖定位診斷腦部損傷要方便和準確。目前，廣泛應用于精神疾患、偏頭痛、老年性癡呆、腦外傷、腦血管病（中風）及各種類型的癲癇的檢查診斷[24-26]。

3.2電磁輻射在疾病治療中的應用生命體所處的環境充斥各種電磁場，若人體內在電磁場或外在環境電磁平衡狀態被破壞，就會誘發各類疾病[27]。外加電磁場使失去電磁平衡狀況的細胞或組織恢復，從而起到一定的治療效應。應用最為成熟的是腫瘤熱療技術和放射治療技術。此外，利用強脈沖電磁場作用細胞產生可逆或不可逆性穿孔的特性，可用于治療癌癥、神經失調、癲癇、耐藥性抑郁癥等[28-30]。

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收稿日期：（2015-11-27）

通訊作者：劉晉祎，電話：023-68772290；E-mai1:jinyi1iutmmu@163. com

基金項目：全軍部隊衛生和疾病防控應用性研究指令性課題（13BJYZ28）

文章編號1004-0188（2016）02-0217-03

doi:10.3969/j.issn.1004-0188.2016.02.041

中圖分類號R 594.8

文獻標識碼A