本文摘编自张欣、［加］KevinYarema、许安著，张磊、刘娟娟译《稳态磁场的生物学效应》一书文前及第六章部分，内容有删减。
来源《中国物理学会期刊网》
?稳态磁场（SMF，也叫静磁场，恒定磁场等）是指强度不随时间变化的磁场。稳态磁场不同于动态磁场（也叫动磁场，时变磁场等）。例如，手机或微波炉等产生的是不同频率的动磁场。稳态磁场与人类息息相关。
生活中最常见的稳态磁场是家用的磁铁、医院中磁共振成像仪（MRI）的核心部件、以及微弱但广泛存在的地磁场，它们都是强度不同的稳态磁场。
?磁疗虽未被主流医学所接受，但已作为替代或辅助治疗手段被广泛应用为了建立人体暴露于稳态磁场的安全标准，科学家们进行了很多关于磁场在分子、细胞、动物以及人体水平影响的研究。因此，WHO（世界卫生组织）和ICNIRP（国际非电离辐射保护委员会）公布了一些指导性意见，确保人们不会过度暴露于磁场中。
同时，磁疗虽然从未被主流医学所接受，但是却作为替代或辅助治疗手段被很多人广泛应用。目前，磁疗大多被用于缓解疼痛，以及其它一些非紧急情况。
稳态磁场已经被部分人应用于疼痛和肿瘤等慢性疾病的辅助治疗长达几十年。大量研究显示稳态磁场可以抑制多种癌细胞的生长，但是对大多数正常细胞（除了一些特定类型的细胞，如胚胎细胞或神经细胞）则没有影响。这表明稳态磁场可以差异性地影响癌细胞和正常细胞，从而揭示了它们的抗癌潜能。而我们最近发现，稳态磁场能够影响EGFR的取向，从而降低其本身以及相关通路蛋白的活性来抑制部分癌细胞的生长。另一方面的差异是大多数癌细胞相对于正常细胞来说，其细胞分裂一直保持在一个更为活跃的状态。
癌细胞有怎样的稳态磁场效应呢？1、稳态磁场能够抑制一些癌细胞的生长而对正常细胞影响较小稳态磁场对细胞的具体生物学效应主要取决于细胞类型，而目前为止稳态磁场对各种细胞没有共同的影响。然而，就不同的细胞类型来说，稳态磁场对癌细胞的生长抑制效应相对于其他细胞还是比较一致的。众多研究显示稳态磁场能够抑制癌细胞的生长而对正常细胞影响较小（表1）。尽管在每项独立研究中使用的细胞类型都非常有限，但总体来讲，稳态磁场倾向于抑制癌细胞但不影响正常细胞这个趋势仍然很明显。
表1多项细胞水平研究表明癌细胞对稳态磁场反应更敏感
2、稳态磁场通过改变EGFR取向并抑制其激酶活性来抑制癌细胞增殖之前我们已经提到，多项研究显示，稳态磁场能够抑制一些癌细胞的增殖而对正常细胞影响较小，然而机制并不清楚。近期，我们检测了稳态磁场作用于EGFR的效应，体内和体外实验均表明中等和强稳态磁场确实能够抑制EGFR的活性，并且其抑制程度与磁场强度相关（图1a）。我们使用了扫描隧道显微镜（STM）（图1b）和分子动力学模拟（MD）的方法进一步研究了其潜在机制（图1c），发现稳态磁场能够通过改变EGFR激酶结构域的取向，干扰EGFR单体之间正确的相互作用，进而抑制其活性。并且，在生长不受0.05T、1T或9T稳态磁场影响的中国仓鼠卵巢细胞（CHO）里转入EGFR之后，细胞变得对稳态磁场敏感，其细胞生长开始受到1T和9T磁场的影响（图1d）。
因此，虽然我们意识到EGFR不是磁场作用于细胞的唯一靶点，但它确实是稳态磁场抑制癌细胞增殖的关键调控因子之一。
图1 稳态磁场通过改变EGFR的取向抑制其活性进而抑制细胞增殖
我们的实验结果显示：来源于同一组织的癌细胞和正常细胞对于稳态磁场的反应完全不同。当肺癌细胞A以高密度接种时，其生长能够被1T稳态磁场所抑制；而正常的肺细胞在同等密度下却被1T稳态磁场促进增殖（表2）。
3、干扰细胞分裂可以抑制肿瘤生长除了EGFR，还有其它细胞成分在稳态磁场抑制细胞生长效应中发挥不可或缺的作用，例如细胞分裂。细胞分裂是导致肿瘤无限增殖的关键步骤，因此干扰细胞分裂可以抑制肿瘤生长。事实上，市场上已经有很多靶向于细胞分裂的化学药物，例如紫杉醇等。
并且，癌细胞和正常细胞对细胞周期紊乱的响应会呈现差异性，例如，人正常细胞和癌细胞在微管药物的作用下表现出极其不同的生存差异。因此，靶向于微管或者细胞周期的药物可以在癌细胞和正常细胞，甚至是不同类型的癌细胞中产生截然不同的效果。
我们通过细胞同步化实验（图2a）进一步证明，这是因为1T稳态磁场推迟了细胞走出有丝分裂期（图2）。在没有磁场时，大部分双胸苷同步化的细胞在胸苷释放后12小时走出有丝分裂期，而在1T稳态磁场作用下胸苷释放12小时后仍还有很多细胞停留在有丝分裂期（图2c，d和e）。
图2Ｔ稳态磁场会推迟细胞走出有丝分裂并减少宫颈癌HeLa细胞的数目
4、中等强度稳态磁场可以抑制体内肿瘤的生长一些研究表明，中等强度稳态磁场可以抑制肿瘤血管生成和微循环，从而抑制体内肿瘤的生长。例如在年，Strieth等人发现mT以下的稳态磁场可以抑制A-Mel-3肿瘤在叙利亚金黄地鼠的背皮褶室内的生长。
另外，稳态磁场不仅能够减慢肿瘤血管的血液流速，而且可以激活并增加血小板的黏附。年，Strelczyk等人评估了延长磁场处理时间对肿瘤血管生成和生长的效应，结果显示mT稳态磁场处理3小时可以有效减少功能性血管的密度、直径以及红细胞流速进而抑制肿瘤血管生成和生长。并且，磁场处理组水肿增加，这预示着稳态磁场会增加肿瘤微血管的渗漏。年，该课题组进一步研究发现mT稳态磁场可以在携带A-Mel-3肿瘤的仓鼠体内增加肿瘤微血管的通透性。
因此该文章作者认为肿瘤血管通透性的增强有可能是磁场增强化疗药物紫杉醇药效的原因。
5结束语基于永磁铁的稳态和旋转磁场作为一种替代疗法,已经被人们广泛应用于镇痛、消肿等慢性疾病的辅助治疗中。在肿瘤治疗方面,也有一些临床研究显示出一定的抑瘤效果。然而,从现代医学的角度,这些应用仍然缺乏足够的科学实验证据以及理论支撑和解释。例如,缺乏足够的双盲实验和大量的临床案例来保证实验的客观性和统计的有效性等。而在基础科学实验方面,目前的机制探索还不够。肿瘤是一种复杂的异质性疾病,因此针对肿瘤的治疗方法常常难以达到效果与安全兼顾。虽然目前关于稳态磁场抑制肿瘤的实验研究显示出了良好的应用前景,但是在机制方面,除了上述的EGFR、细胞骨架与分裂以及微循环等,还有更多的因素参与其中,因此需要人们进行进一步的探索,包括免疫系统、离子通道、氧化自由基以及代谢等。此外,由于所采用的磁场参数,例如磁场强度的不同,以及所研究的对象不同,目前已有的研究结果并不完全统一。虽然磁场对人体产生疗效并不依赖于我们是否清楚它的作用机制，但是进一步了解它的机制却能让我们对磁场的使用更具有目的性,从而可以提高其使用的有效性。例如是否可以通过提高磁场强度和作用方式来增强抑制肿瘤的效果。我们期待在不远的将来能够在实验和理论数据的支持下,可以将磁场有效地应用于人类恶性肿瘤的治疗中。
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