交变脉冲强磁场对肺癌细胞杀伤作用的实验研究

中华物理医学与康复杂志 1998年第1期第1卷 论著

作者：邹本荣 姜艳芳 胡大为 王群 高德奎

单位：130021 长春，白求恩医科大学第一临床学院(邹本荣、姜艳芳)；承德医学院(胡大为)；白求恩医科大学基础医学院(王群、高德奎)

关键词：肺肿瘤/治疗；肺肿瘤/病理学；电疗法/利用；小鼠

　　摘　要　目的　为证实磁场对恶性肿瘤杀伤作用。方法　应用交变脉冲强磁场对接种Louis肺癌的60只昆明小鼠作肿瘤杀伤的对比实验研究。结果　通过组织学和抑瘤检测证实：交变脉冲强磁场能选择性杀伤癌细胞，在治疗后24小时内就可以见到癌细胞出现空泡变性，核固缩、破裂、溶解、坏死。随着时间推移坏死更加明显。同时还证实这种磁场对正常细胞和组织没有损伤。

　　中图号　R318.03;R73-3

　　Experimental Study of alternating Impulse Magnetic Field on Cells of Lung Cancer Zou benrong,

　　jiang Yanfang, Hu Dawei, et al.Norman Bethune University of medical Sciences. Changchun,130021

　　Abstract objective　To demonstrate injuring effect of strong alternating impulse magnetic field on malignanttumor.Methods　Strong alternating impulse magnetic field(IMF) was used in the experimental

　　study to observe the injuring effect on Louis lung cancer inoculated in 60 Kunming mice.Results　Histological

　　and antitumor assay study showed selective injuring effect of alternating IMF on tumor cells.Conclusion

　　After 24 hours by therapeutic use of IMF,vacuolar degeneration, pyknosis, karyorrhexis and karyolysis

　　of tumor cells were observed and serious changes appeared more time later. Furthermore, IMF is proved

　　to be no injuring effect on normal tissues.

　　Key words　lung neoplasms/ther;lung neoplasms/pathol; electrotherapy/util;mice

　　应用磁场杀伤恶性肿瘤是近年来很受关注的一个课题。人们用各种不同的磁场和场强来研究磁场对恶性肿瘤的作用。我们选用交变脉冲强磁场作用于接种Louis肺癌的昆明小鼠，通过组织学观察研究证实：交变脉冲强磁场对Louis肺癌具有选择性杀伤作用，而对正常细胞和组织没有损伤，从而进一步探讨其作用机理。

材 料 和 方 法

　　一、材料

　　雄性昆明小鼠，鼠龄10～12周，体重20～22 g，60只，白求恩医科大学实验动物部提供。

　　保种传代腹水型小鼠Louis肺癌瘤株，白求恩医科大学预防医学院放射病理研究室提供。

　　交变脉冲强磁场为自行设计制造的电容储能交变脉冲强磁场发生器。磁极横截面积3cm×3cm，

　　n、S极间距为4 cm，本发生器通过电容储能瞬间放电，产生交变脉冲强磁场，场强峰值为

　　8T(T为特斯拉)。电容储能放电产生一个脉冲所需时间为15秒，脉冲宽度为10 ms，脉冲重复频率为1次/15秒。

　　二、方法

　　将Louis肺癌瘤株以无菌生理盐水稀释，取0.2 ml（2×10⁶个瘤细胞）接种于每只小鼠右后肢皮下， 将接种瘤苗后的60只昆明鼠在常温下正常饮食饲养。7天后当肿瘤直径达0.5±0.1cm时，将其随机分为：①组织学检测组：实验组和对照组各15只。实验组进行磁场治疗，将小鼠固定在治疗架上，把后腿肿瘤部份放在两个磁极中间曝磁。所用脉冲强磁场的场强峰值为

　　8 T，每只小鼠接受100个脉冲治疗。对照组接种后不作任何治疗，任其肿瘤自然生长。两组在同样条件下饲养，于曝磁后第 24小时、72小时、5天、7天、15天，分别将对照组与实验组小鼠各处死3只，取瘤组织及心，肝，肺，脾，肾等器官，制成病理切片进行观察。②抑瘤检测组：实验组和对照组各15只。 实验组同样接受100个脉冲曝磁治疗，对照组不做处理。两组曝磁后每天测量肿瘤长径（A）及短径（B）。计算肿瘤体积Ｖ＝3.14/6〔(A+B)/2〕³。取对照组每天平均瘤体积做肿瘤自然生长曲线。实验组每日平均瘤体积做肿瘤抑制曲线。于15天后将两组小鼠全部杀死，取出肿瘤测量重量和体积。计算：重量抑瘤率＝（对照组瘤重－实验组瘤重）/对照组瘤重×100%。体积抑瘤率＝（对照组瘤体积－实验组瘤体积）/对照组瘤体积×100%。

结 果

　　一、组织学组

　　肉眼观察：对照组肿瘤表面可见点状瘀血区，未见包膜，切面呈灰红色鱼肉状，质硬。实验组肿瘤表面可见大片瘀血区，切面可见中央坏死区，其周围见少部份呈灰红色鱼肉状，质较软(见图2)。显微镜下观察：对照组可见癌细胞生长活跃，细胞密集，间质少，呈片状分布，癌细胞呈圆形，细胞边界清楚，核大，染色深，核结构清晰，核分裂象多见。实验组在曝磁后24小时切片上可见：癌细胞边界不清，胞浆出现空泡性改变，出现癌细胞坏死(见图3、4)。曝磁

　　72小时癌细胞坏死更加明显，瘤细胞分布不规则，坏死为凝固性或液化性坏死。曝磁15天后，坏死边缘有肉芽组织生长，少数残存癌细胞呈分散分部，有的全为肉芽组织充填，未见癌细胞。

　　另外，实验组：可见间质内大量淋巴细胞浸润，呈大片状，尤以坏死的边缘为甚，吞噬细胞数量也较多。而对照组：淋巴细胞数量较少，呈散在局灶性，吞噬细胞数量较少(见图5、6)。实验组和对照组在接种肿瘤后7～22天不同时间点取出的心、肝、肺、脾、肾等器官切片观察均未见有任何病理改变。

图2　实验组接种后7天治疗，3天后处死；对照组接种后10天处死；肿瘤外观情况图3　对照组肿瘤切片见癌细胞生长活跃，细胞密集，间质少，呈片状分布，为圆形或不规则

　　形，边界清楚，核大染色深，核结构清晰，核分象多见　×40图4　癌细胞边界不清，胞浆出现空泡变性，核固缩、破裂、溶解，出现坏死。核分裂象少见

　　×40

　　图5　实验组肿瘤曝磁治疗后7天，见癌组织被肉芽组织填补，其内可见少量残留癌细胞；

　　间质内大量淋巴细胞浸润，呈大片状，以坏死边缘为甚，吞嗜细胞数量也较多　×40图6　实验组肿瘤曝磁治疗后15天,见坏死癌细胞被肉芽组织填充，未见癌细胞，间质内大

　　量淋巴细胞浸润，呈大片状，吞嗜细胞数量较多　×40

　　二、抑瘤检测组

　　对照组肿瘤生长曲线与实验组抑瘤曲线见图1。从中可见曝磁5天后肿瘤生长出现差别。

　　实验组受抑制，随着荷瘤鼠生存时间延长，两组肿瘤生长速度差别逐渐增大。两组进行t检验Ｐ＜0.05。肿瘤体积抑制率及重量抑制率见表1、表2。曝磁后15天对照组与实验组肿瘤生长体积和重量存在明显差异，Ｐ＜0.01。瘤体积抑瘤率为52.94%，重量抑瘤率为37.24%。

　　图1对照组肿瘤生长曲线及实验组肿瘤抑制曲线

表1 肿瘤体积比较及瘤体积抑制率

组 别	例数	体积(cm3)(±s)	P	抑瘤率(%)
实验组	15	2.0699±1.2902	＜0.01*	52.94
对照组	15	5.3180±2.2486		0

　　注 *实验组与对照组比较P＜0.01

表2 肿瘤重量比较及瘤重量抑制率

组 别	例数	重量(g)(±s)	P	抑瘤率(%)
实验组	15	1.5±0.7	＜0.01	37.24
对照组	15	2.39±0.84		0

　　注 *实验组与对照组比较P＜0.01

讨 论

　　本实验证明交变脉冲强磁场对小鼠Louis肺癌组织具有选择性杀伤作用在治疗后24小时之内就可以表现出来，能见到癌细胞出现空泡改变，出现细胞核固缩，破裂，溶解等改变，出现坏死。而且随着时间推移癌细胞坏死更加明显，以至于出现凝固性或液化性坏死。在治疗后15天，这些坏死癌组织边缘由肉芽组织生长来填补，而不是由新生癌组织填补。这表明癌组织生长受到抑制。同时局部可见大量淋巴细胞浸润，吞噬细胞的数量也明显增多。这表明脉冲强磁场刺激并增强了机体的免疫功能，从而提高了机体对肿瘤的杀伤和抑制作用。本实验的抑瘤检测结果更进一步证实磁场对肿瘤的杀伤作用。因为全部实验组小鼠都只接受一次100个脉冲治疗。

　　如增加治疗次数或加大磁场强度，杀伤效果会更好。接受交变脉冲强磁场治疗组的小鼠于15天内不同时间取心、肝、肺、脾、肾等组织切片观察未发现有病理改变。表明脉冲强磁场能选择性杀伤肿瘤细胞，而不损伤正常的细胞和组织。交变脉冲强磁场能杀伤肿瘤细胞的机理：一方面与磁场的生物效应有关。许多学者的实验证明：磁场对DNA的结构和酶活性有影响^〔1〕;对生物膜的离子通道有影响^〔2〕;对生物体免疫状态有影响^〔3〕;对机体内的微量元素有影响^〔4〕;对细胞内自由基活性有影响^〔5〕。

　　另一方面我们认为与癌细胞的特性有关。正常细胞与癌细胞有不同的电磁势，癌细胞的磁化率比正常细胞高5～10％，癌细胞的体积比正常细胞大，可能使穿过癌细胞的磁通量较大，感应电动势较大。 癌细胞较正常细胞增殖旺盛，DNA合成增多。上述差异可使癌细胞对交变脉冲强磁场的敏感性高于正常细胞和组织。因此，当脉冲强磁场的场强达到一定程度时，就可以使癌细胞的染色体断裂，DNA合成受到抑制，细胞膜破裂，癌细胞生长分裂受抑制或死亡，从而起到杀伤和抑制肿瘤生长的作用。交变脉冲强磁场具有选择性杀伤癌细胞而不损伤正常细胞和组织的原因可能与下面因素有关：因为正常细胞和组织是按极性有规律排列的，而癌细胞则杂乱无章，不按极性，排列无规律，因此它们容易脱离瘤体扩散转移。这也成为它们易被交变脉冲强磁场选择性杀伤的原因。磁场杀伤肿瘤的机理尚未完全弄清，有待进一步研究。

　　交变脉冲强磁场能选择性杀伤肿瘤组织而不损伤正常器官和组织。与化疗和放疗相比有其独道的优点，如能应用到临床将会成为治疗癌症的一个新的物理疗法。

　　参 考 文 献

　　1 张小云，刘栋，张小鄂，等.磁场对细胞生长分裂的影响及其机制的探讨.中国科学B辑,

　　1989,2:164-168.

　　2 Smith SD. Calcium cycloytron resonance and diation mobility. Bicelec to Magnetics,1987,8(3):215-218.

　　3 常汉英，陈晋云，于国,等.磁场对家兔细胞免疫功能的影响. 中华理疗杂志,

　　1982, 2:108-111.

　　4 郭佑民，张明，杜红文,等.恒定磁场对小鼠肝脏微量元素的影响.中华理疗杂志,

　　1993,2:108: 27-30.

　　5 胡修愚，邓仁清，杨宣来,等.癌症的新物理疗法.医学物理,1991,3(3):27.(收稿 1997-02-28 修回 1997-12-12)