纳米尺度下的电磁生物学效应

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1、纳米尺度下的电磁生物效应1.绪论近些年来，随着生活水平的提高，我们日常生活中接触电磁场的机会愈来越多，因此电磁辐射究竟对人体健康有没有危害引来了众多的争论。其中包括一些电器和结构发射出来的极低频率的电磁场（ExtremelyLowFrequencyElectromagneticFields:ELF-EMF），以及通讯设备使用的无线电频段，也就是高频的电磁场（HighFrequencyElectromagneticFields:HF-EMF）。人们已经觉察到了这些辐射的生物学效应，也提出了很多假设，但

2、是对于电磁场如何与生物质发生相互作用，其中的机理尚未可知。考虑到电磁场不大可能会直接导致DNA损伤，绝大多数关于EMF的研究都集中在细胞膜水平，一般的和特殊的基因表达以及信号传导通路。此外，还有的研究集中在细胞增殖、细胞周期调控、细胞分化、细胞代谢以及各种细胞不同的生理学特性方面。通过研究发现，尽管50/60Hz的超低频电磁场（ELF-EMF）不能直接导致基因毒效应（genotoxiceffects），但是在这个频段下的辐射导致的特定的细胞过程有可能会间接地改变DNA的结构从而导致DNA链的断裂和其

3、他的染色体畸形。另外大多数研究也发现，在无线电频段的高频电磁场，也就是GHz级的电磁场，对细胞的主要生理功能没有什么影响，但是在某些特定的情况下（辐射强度很高的时候），它会作为一种应激蛋白的诱导剂，导致细胞内应激蛋白（主要是一些热休克蛋白，如Hsp70等）的产生。在EMF和生物质相互作用的研究中，SAR（具体吸收率：Specificabsorptionrate）是一个重要的参量，单位是W/kg。表示的是单位质量的生物质吸收的电磁场能量功率，当然磁场强度（单位T）和电磁场频率等都是最基本的参数。本文中

4、主要讨论的是超低频率的电磁场以及高频电磁场对于细胞中某些特定的结构和细胞功能的影响。2.纳米尺度下的超低频率电磁场（ELF-EMF）的生物学效应2.1外周血单核细胞中CD4的表达有证据表明ELF-EMF可以影响多种细胞功能，MariolocatedintheTomb,DongShenJiabang,deferthenextdayfocusedontheassassination.Linping,Zhejiang,1ofwhichliquorwinemasters(Wuzhensaidinformat

5、ionisCarpenter),whogotAfewbayonets,duetomissedfatal,whennightcameFelaco等人1999年研究了人外周血单核细胞CD4+细胞表面受体表达在ELF-EMF作用下的影响。采用荧光激活细胞分选系统研究发现，辐射组（24,48和72小时）与空白对照组相比，CD4+细胞表面受体表达没有明显差异。但是与空白对照组相比，24小时处理组DNACD4+表达明显增加，而采用PCR技术研究CD4+mRNA。细胞周期调控分析研究表明，处理组S期细胞比例明显增

6、加。由此表明ELF-EMF对人外周血单核细胞中CD4+的转录和表达的影响有所不同。2.2细胞增殖分化，细胞骨架以及基因毒性ELF-EMF对细胞的增殖有促进作用，能促进细胞骨架蛋白的重排，对特定序列的DNA有损伤作用（姐妹染色单体交换，DNA链断裂等），EMF能够加速DNA中电子的移动，和电子相互作用会取代掉结合DNA的氢键的电子，从而导致DNA链的分离，并启动转录。SimonaDelleMonache等人在2008年用1mT，50Hz的ELF-EMF作用于人脐带血管内皮细胞12h，后发现ELF-EM

7、F能提高细胞增殖水平和微管形成同时可以加快伤口愈合。用电子显微镜观察后发现经过ELF-EMF辐射后的细胞细胞膜上大量纤维重新排列，并伴随着大量的粘着斑的形成。WesternBlot分析发现在处理过的细胞中VEGF（血管内皮生长因子）受体2过表达，同时细胞内磷酸化水平提高。表明ELF-EMF可以诱导体外血管生成过程。FedericaI.Wolf等人2004年研究了50Hz的ELF-EMF对三种细胞（HL-60白血病细胞，Rat-1成纤维细胞和WI-38二倍体成纤维细胞）的细胞增殖以及DNA损伤情况的影

8、响。分别用1mT的50Hz的ELF-EMF去辐射这三种细胞12-72小时。结果显示，三种细胞的增殖率都呈现一种随剂量增长的关系，其中辐射72小时后细胞名义增殖率达到了30%。对于12小时和48小时辐射组S期细胞比例增加。通过测量DNA链的断裂来调查ELF-EMF诱导的细胞DNA损伤，发现DNA损伤也呈现随剂量变化规律，在24小时和72小时达到顶峰。在反应体系中加入一种抗氧化剂α-生育酚可阻断ELF-EMF的促细胞增殖和DNA损伤作用，表明ELF-EMF促细胞增殖作用和