磁场的细胞生物学效应是磁场和细胞共同作用的结果。磁场对不同种类的细胞作用不同,而这种作用也为临床治疗提供一定的理论基础。
一、磁场对平滑肌细胞的影响
血管平滑肌细胞(vascularsmoothmusclecells,VSMC)的增殖是高血压病、冠心病、冠脉介人治疗术后再狭窄的主要病理基础,抑制VSMC的增殖已成为治疗上述疾病的重要环节。胡涛等研究不同强度(20,40,60mT),不同作用时间(10,20,30min)的低频电磁场对培养的大鼠VSMC骨桥蛋白(osteopontin,OPN)基因表达的影响,发现各组均明显抑制VSMC的OPNmRNA和OPN蛋白的表达,且具有磁场强度依赖性,但无时间依赖性。说明低频电刺激能在基因水平上抑制大鼠VSMC内OPN的表达,从而抑制VSMC迁移、增殖。再内皮化对于防止平滑肌增殖迁移血管再狭窄有决定性作用,目前世界上主要应用心肌内注射VEGF蛋白或含有编码VEGF蛋白的寡核甘酸质粒来促进再内皮化。Kamau等最近研究发现,脉冲电磁场显著增强了质粒的转染效率,使这一技术的临床应用成为可能,也为治疗高血压病、冠心病、冠脉手术后再狭窄提供了新的思路和方向。
二、磁场对心肌细胞的影响
一系列动物实验显示,磁场对缺血心肌具有保护作用。Dicarlo等发现,60Hz,4mT--10mT的电磁场对缺氧-复氧的鸡胚胎心肌细胞具有明显保护作用,它能使鸡胚胎的存活率从39.6%升高到68.7%。Carmodys等证实,60Hz,8mT的交变磁场可以使大鼠心肌细胞热休克蛋白的表达升高70%,而热休克蛋白是一种参与心肌保护作用的应激蛋白。Sauer等发现,电磁场可以促进胚胎干细胞向心肌细胞的分化,这一结果可为胚胎干细胞移植治疗缺血性心脏病提供新思路。赵锐等发现,mT的磁场作用可减少急性心肌梗死大鼠心肌梗死面积、ST段偏移幅度,降低T波倒置出现率,使其血浆丙二醛、环磷酸腺苷及环磷酸鸟嘌吟核苷的含量下降,血清Mg2+含量及心肌ATP水平上升,对心肌具有保护作用。以上实验均提示旋磁场具有提高心肌组织抗氧化的能力,有助于减轻心肌的缺血再灌注损伤。
三、磁场细胞生物学效应的可能机制
磁场是一种弱的物理因子,生物体内尚无特定的作用靶点,磁场对生物作用机理的研究尚处于假设阶段。磁场可能通过以下途径影响细胞生物学。
1.影响细胞膜及跨膜信号传递:低强度射频电磁场可以改变细胞膜的结构与功能,从而导致细胞广泛的生理学改变。
2.影响细胞增殖:外界环境条件的刺激,会引起细胞周期的变化,从而使细胞增殖行为发生改变。细胞增殖必然伴随胞内多种生物分子合成,表明细胞分化状态在极低频电磁场作用下发生了改变。
3.影响基因表达及信号转导:如增加TGF-β的表达、影响PKC和PKA的活性等。
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