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(yīng)研究

李佳，潘輝，謝沛興，曹勇成，李方園，孟飛，孫磊，劉晉祎

[關(guān)鍵詞]電磁輻射；生物效應(yīng)；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(yī)大學(xué)軍事預(yù)防醫(yī)學(xué)院毒理學(xué)研究所（孫磊，劉晉祎）

電磁輻射已經(jīng)成為重要的環(huán)境污染物，對人們的生活環(huán)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(yīng)基本原理和3種機理，重點綜述了電磁輻射對神經(jīng)系統(tǒng)、細胞增殖和生長、腫瘤形成、基因表達和轉(zhuǎn)錄、心血管系統(tǒng)等生物效應(yīng)研究成果，最后闡述了電磁輻射在疾病治療和診斷中的應(yīng)用。

1　電磁輻射生物效應(yīng)機理研究

一系列復(fù)雜的生物電活動共同構(gòu)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(wěn)定狀態(tài)。能對人體生命活動產(chǎn)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(chǎn)生的生物效應(yīng)也存在不同的機理。

電磁輻射的生物效應(yīng)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(huán)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(chǎn)生的熱量在短時間內(nèi)無法釋放，導(dǎo)致電磁輻射生物熱效應(yīng)。如果過于強烈，將直接導(dǎo)致生物活性酶及蛋白質(zhì)失去活性，正常運轉(zhuǎn)的機體受到嚴重的影響。

當生物機體處于低頻電磁輻射環(huán)境中，短時間內(nèi)并不會出現(xiàn)體溫升高、發(fā)熱等癥狀，但生物機體內(nèi)平衡的微弱電磁場將受到擾亂，產(chǎn)生電磁輻射非熱效應(yīng)：（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(dǎo)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(fā)生改變，從而導(dǎo)致生物學(xué)損害效應(yīng)。（3）相干振動學(xué)說證實，人體振蕩頻率與電磁輻射頻率相同時，就會出現(xiàn)“頻率窗”效應(yīng)，人體內(nèi)各種生物活性會受到不同程度的影響。（4）諧振效應(yīng)理論認為，電磁輻射會引起人體非線性諧振效應(yīng)，并由電磁場輻射暴露強度和頻率所決定。（5）自由基效應(yīng)機制認為，具有磁矩的自由基能與電磁場復(fù)合，順磁性自由基復(fù)合速率、瞬時濃度受到嚴重干擾，從而誘發(fā)不同癥狀的生物效應(yīng)。

在人體受到熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)以后，未得到及時修復(fù)而再次受到電磁波輻射，會嚴重縮減內(nèi)抗力，對人體造成的輻射損傷會一次次累積于體內(nèi)，從而產(chǎn)生積聚效應(yīng)。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(yīng)，最后可能誘發(fā)疾病暴發(fā)，應(yīng)該引起警惕[3]。

2　電磁輻射的生物效應(yīng)

2.1對神經(jīng)系統(tǒng)的效應(yīng)電磁輻射對神經(jīng)系統(tǒng)的效應(yīng)一般表現(xiàn)為非熱效應(yīng)，特別是長時間工作于高頻崗位的人群，易造成植物神經(jīng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂，臨床表現(xiàn)出精神衰退、記憶力差、頭昏腦脹等癥狀。Jauchem等[4]研究發(fā)現(xiàn)，長期接觸大功率電磁輻射會出現(xiàn)明顯的記憶力差、神經(jīng)衰弱、反應(yīng)遲鈍等癥狀。Sher等[5]研究發(fā)現(xiàn)，睡眠質(zhì)量差是精神紊亂的結(jié)果，一定強度的電磁輻射能導(dǎo)致人睡眠異常。有調(diào)查發(fā)現(xiàn)，手機使用人群出現(xiàn)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(guān)[6]。此外，神經(jīng)系統(tǒng)在一定的外加電磁場中，可以釋放具有鎮(zhèn)痛作用的物質(zhì)，從而產(chǎn)生鎮(zhèn)痛效果[7]。

2.2對細胞的效應(yīng)電磁輻射對細胞膜效應(yīng)主要是改變膜對機體所需離子的選擇通透性、膜內(nèi)外電位、膜流動性、膜上蛋白質(zhì)及活性酶的生物活性等。黃彥柳[8]發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)，細胞膜處于800 MHz電磁輻射環(huán)境中時，膜上的分子出現(xiàn)了扭曲和極性轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，從而進一步改變細胞正常增殖、生長和代謝狀態(tài)。李寶林等[10]發(fā)現(xiàn)，輻射次數(shù)、持續(xù)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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)，電磁輻射能導(dǎo)致增強的TPA誘導(dǎo)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(yīng)國內(nèi)外眾多學(xué)者一致認為，癌癥的引發(fā)與電磁輻射有關(guān)系，但電磁輻射的能量還不能夠?qū)е翫NA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(fā)現(xiàn)，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(xiàn)癌化現(xiàn)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(fā)生輻射效應(yīng)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(yīng)激誘導(dǎo)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(zhì)細胞和神經(jīng)元中的Asc、CasPase-6和CasPase-2的基因表達上調(diào)，神經(jīng)元對電磁輻射的敏感度不及星形膠質(zhì)細胞。

電磁輻射影響基因轉(zhuǎn)錄的機制還處于摸索和探究中。楊學(xué)森等[17]發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)錄效應(yīng)中也存在頻率窗效應(yīng)。Rao等[19]將CAT與c-fos啟動區(qū)組合成一個整體，并轉(zhuǎn)染至He1a細胞中，通過觀察細胞中CAT活性，發(fā)現(xiàn)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(yīng)國內(nèi)外對腫瘤的起因進行了大量研究，得出的結(jié)論是環(huán)境電磁場與化學(xué)性致瘤因素協(xié)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(fā)現(xiàn)單純的電磁輻射不會誘發(fā)動物腫瘤，但與一些致癌劑聯(lián)合作用可提高腫瘤發(fā)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(tǒng)的效應(yīng)電磁輻射可以改變?nèi)梭w血管通透性及張力和血流動力學(xué)，有利于加快體內(nèi)血液循環(huán)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(yīng)。

3　電磁輻射生物效應(yīng)綜合應(yīng)用

3.1電磁輻射在疾病診斷中的應(yīng)用核磁共振（NMR）信號強度與人體各組織的氫核密度有關(guān)，將NMR信號強度差異作為特征量，可以有效地把各組織區(qū)分開來，因此，可以應(yīng)用磁共振圖像于醫(yī)學(xué)診斷[23]。NMR不會涉及到易引發(fā)不良反應(yīng)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(shù)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(yīng)用于精神疾患、偏頭痛、老年性癡呆、腦外傷、腦血管?。ㄖ酗L(fēng)）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(yīng)用生命體所處的環(huán)境充斥各種電磁場，若人體內(nèi)在電磁場或外在環(huán)境電磁平衡狀態(tài)被破壞，就會誘發(fā)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(fù)，從而起到一定的治療效應(yīng)。應(yīng)用最為成熟的是腫瘤熱療技術(shù)和放射治療技術(shù)。此外，利用強脈沖電磁場作用細胞產(chǎn)生可逆或不可逆性穿孔的特性，可用于治療癌癥、神經(jīng)失調(diào)、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(wèi)生和疾病防控應(yīng)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