脉冲强磁场对小鼠Louis肺癌杀伤作用的形态学研究

中华物理医学与康复杂志 1998年第3期第0卷 实验研究

作者：胡大为　王群　范志民

单位：067000，承德医学院附属医院肿瘤外科(胡大为)；白求恩医科大学(王群、范志民)

关键词：磁力学；肺肿瘤/治疗；小鼠

　　摘　要　目的　探讨交变脉冲强磁场对肿瘤组织杀伤作用的机理。方法　应用脉冲强磁场对30只接种Louis肺癌的昆明小鼠作了杀伤实验研究。结果　通过组织学观察发现，交变脉冲磁场对肿瘤细胞具有选择性杀伤作用。对正常器官组织没有引起损伤。结论　证实交变脉冲强磁场对肿瘤组织细胞具有选择性杀伤作用和抑制肿瘤生长作用。为应用于临床治疗恶性肿瘤提供依据。

　　中图号　R454.9

　　Morphological Study of Injurious Effect of Strong Impulse Magnetic Field on Louis Lung Cancer in Mice　Hu Dawei,Wang Qun,Fan Zhimin.Department of Oncology,Affiliated Hospital,Chengde Medical College,Chengde 067000

　　Abstract　Objective　To elucidate injury effect of alternating impulse magnetic field(AIMF) on tumors.Methods The study was performed on 30 Kunming mice inoculated with Louis Lung cancer by AIMF.Results Histological observation suggested that AIMF had selective injurious effect on tumor cells but not on normal tissues.Conclusion The results showed that AIMF had selective injurious effect and suppressing growth effect on tumor.It presented proof for clinical therapy.

　　Key words　magnetics;lung neoplasms/ther;mice

　　应用磁的物理特性治疗疾病在人类已有悠久的历史, 但是直到近年人们才开始将其用于治疗肿瘤的研究^〔1,2〕。目前国内外有关磁场对癌细胞生长分裂影响的研究都刚刚起步,有用脉冲强磁场，也有用恒定磁场、旋转磁场和平移磁场进行实验。绝大多数作者是通过磁场对体外培养的癌细胞进行杀伤实验。而对实体瘤进行直接实验研究的方法，在国内外则少见^〔2～5〕。为此我们选用脉冲强磁场对接种Louis肺癌的昆明小鼠进行实验研究。通过对组织形态学改变进行研究，探讨脉冲强磁场对肿瘤的杀伤效应及其有关机理，为将来应用于临床提供依据。

材 料 和 方 法

　　一、动物模型的建立

　　选用由白求恩医科大学动物部提供的鼠龄10～12周、体重20～22 g的雄性昆明小鼠30只，接种肿瘤后随机分为对照组和实验组,每组15只。实验应用白求恩医科大学预防医学院放射病理研究室提供的保种传代腹水型小鼠Louis肺癌瘤株,以无菌生理盐水稀释至所需浓度,每只小鼠于右后肢皮下接种0.2 ml(内含瘤细胞2×10⁶个),接种后常温下正常饮食饲养。

　　二、脉冲强磁场设备

　　脉冲强磁场是由本校基础医学院物理教研室自行设计制造的交变储能电容脉冲磁场发生器。磁极横截面积为3 cm×3 cm,N.S磁极间距4 cm,脉冲强磁场的峰值可在8 T(T为特斯拉),脉冲宽度大于10 ms,重复频率为1次/15秒。

　　三、实验方法

　　将30只昆明小鼠分别接种瘤苗，于肿瘤接种后第七天,肿瘤直径达0.5±0.1 cm时,随机分为对照组和实验组各15只。实验组开始行磁场治疗,将小鼠固定在特制的鼠架上,后腿肿瘤部分放置在两个磁极面正中曝磁,瘤体距磁极约1 cm。脉冲磁场强度的峰值为8 T, 每只小鼠曝磁时间25分钟,接受100次脉冲的治疗。对照组小鼠放置在两个相似的假磁极间25分钟。而后两组同等条件下饲养,任期自然生存。于曝磁后第24小时、72小时、5天、7天、15天时间点分别将对照组和实验组小鼠各处死3只,取出瘤组织及心、肝、肺、脾、肾器官,固定于10%中性福尔马林中,制成HE病理切片后进行组织学观察。

实　验　结　果

　　一、肉眼观察

　　对照组表面可见点状瘀血区,未见包膜,切面呈灰红色鱼肉状,质硬。实验组瘤体局限,表面可见大片状瘀血区,未见明显包膜,切面可见中央坏死区,其周围见少部分呈灰红色鱼肉状,质软。

　　二、显微镜下观察

　　对照组切片见癌细胞生长活跃,细胞密集,间质少,呈片状分布,癌细胞呈圆形,不规则形,细胞边界清楚,核大染色深,核结构清晰,核分裂像多见。实验组在曝磁后24小时切片见癌细胞胞界不清,胞浆出现空泡性改变,核固缩、破裂、溶解,出现坏死。曝磁后72小时癌细胞坏死更加广泛,癌细胞分布不规则,坏死为凝固性或液化性。曝磁后15天,坏死边缘有肉芽组织生长,少数残存的癌细胞呈分散分布,有的全为肉芽组织填补,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,尤以坏死边缘为甚,吞嗜细胞数量也较多。而对照组淋巴细胞浸润较少,呈散在局灶性,吞嗜细胞数量较少。实验组与对照组在接种肿瘤后7～22天不同时间点取出的心、肝、肺、脾、肾等器官组织均未见明显的病理改变，尤其在实验组未发现由于脉冲强磁场作用而引起重要器官组织发生病理改变(图1～4)。

讨　　论

　　实验结果证明,脉冲强磁场对Louis肺癌组织细胞具有选择性杀伤作用。这种杀伤作用在治疗后24小时就可见到癌细胞出现空泡性改变,核固缩、破裂、溶解,出现坏死。而且随着时间推移癌细胞坏死更加明显，以致出现凝固性或液化性坏死。这表明癌组织已被脉冲强磁场杀死。在治疗后15天这些坏死癌组织边缘有肉芽组织生长将其填补，而不是出现新生癌组织填补，这表明癌细胞受到抑制。同时局部可见大量淋巴细胞浸润,吞嗜细胞数量也明显增多。这表明脉冲强磁场刺激并增强机体的免疫功能，从而提高机体对肿瘤的杀伤和抑制作用。另外，在实验组未发现由于脉冲强磁场作用而引起心、肝、肺、脾、肾等重要组织器官发生病理改变。该实验证实交变脉冲强磁场具有选择性杀伤和抑制肿瘤组织生长的作用，为将脉冲强磁场引进到临床治疗恶性肿瘤提供了证据。

　　磁场对机体的作用和效应取决于二者的某些因子^〔6〕。对作用与效应有影响的磁场参数（因子）有磁场的类型、磁强、均匀性、方向、作用时间等几方面。对作用与效应有影响的机体因子有磁化率、组成、种类、敏感性、部位和血流速度等几方面。要在细胞内产生感应电流就必须使细胞作切割磁力线的运动，也就是要引起细胞内磁通量的变化，变化越大则产生感应电流越大,生物效应也越大^〔5〕。那么脉冲磁场作用的时间非常短，何以会导致细胞死亡？由于脉冲磁场的脉冲间隙很小，为此可以看作细胞是原位不动的，但由于磁场的瞬间出现和消失必然在细胞内产生一瞬变的磁通量，正是由于脉冲磁场在细胞内产生感应电流与磁场相互作用的力密度将细胞破坏的。如果某些细胞能承受这个力的冲击，就不受破坏并继续生存，对于大细胞由于磁通量大，相应产生的感应电流亦大，易于死亡，小细胞则反之。这和实验结果是吻合的。由于肿瘤细胞与正常细胞相比，有体积、结构、功能和代谢的异常，它们具有超过正常细胞的增生能力。这种增生和机体不相协调，与正常细胞相比表现了明显的不协调性。因此,当脉冲强磁场的强度达到一定能量时,就可以使癌细胞的染色体断裂,DNA合成受抑,细胞膜破裂,癌细胞生长分裂受到抑制或死亡,从而达到杀伤癌细胞抑制肿瘤生长的作用，同时又不损伤正常组织器官^〔2,5〕。另外，在预实验中还发现，在该实验磁场条件下，交变脉冲强磁场杀伤和抑制肿瘤组织生长的作用程度与磁场的强度、曝磁量呈正相关，与实验动物进入实验室时的肿瘤体积的大小呈负相关。表明磁场的生物学效应具有阈值性和时间积累性。

1 对照组见癌细胞生长活跃，细胞密集，间质少，呈片状分布，癌细胞呈圆形，不规则，细胞边界清，核大染色深。核结构清晰，核分裂像多见 ×40

2 实验组在曝磁后24小时见癌细胞边界不清，胞浆出现空泡性改变，核固缩、破裂、溶解，出现坏死，核分裂像少见 ×40

3 实验组曝磁后7天坏死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，尤以坏死边缘为甚，吞噬细胞数量也较多 ×40

4 实验组在曝磁后15天坏死癌组织被肉芽组织填补，未见癌细胞。间质内大量淋巴细胞湿润，呈大片状，吞噬细胞数量也较多 ×40 。

　　河北省卫生厅资助项目(No.96013)

参　考　文　献

　　1　李国栋.生物磁学及其应用.北京:北京科学技术出版社，1983.82-96.

　　2　蒋秉植，杨健美.磁场与肿瘤.中国肿瘤杂志,1993,2(7):20-21.

　　3　胡修愚，邓仁清,杨宣来.癌症的新物理疗法.医学物理,1991,3(3):27-29.

　　4　夏绪刚，黄兆民.近十五年国内磁医学研究进展.中华物理医学杂志,1995,17(2):118-120.

　　5　张小云，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):164-170

　　6　刘普和.物理因子的生物学效应.北京：科学出版社,1992.145-183.

(收稿　1997-09-15　修回　1998-04-28)