静磁场对细胞内蛋白质影响研究进展
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ｄｏｉ：１０．１６７３６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４１－１４３４／ｔｓ．２０１８．１５．００１
Industry Review 行业综述
静磁场对细胞内蛋白质影响研究进展
Effect of Static Magnetic Field on Intracellular Protein
◎ 赵 勇 1，郭利芳 1，盛占武 2 （1. 海南职业技术学院，海南 海口 570216； 2. 中国热带农业科学院海口实验站，海南 海口 570102） Zhao Yong1, Guo Lifang1, Sheng Zhanwu2 (1.Hainan College of Vocation and Technique, Haikou 570216, China; 2.Haikou Experimental Station, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,
1 静磁场对生物膜离子通道的影响
科学家们在对生物电产生机制的研究中观察到生 物膜对离子通透性的变化。20 世纪 50 年代，英国生 物物理学家 Hodgkin 等人通过大量研究后提出离子通
XIANDAISHIPIN 现代食品 / 01
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Jovanova-Nesic 等 人 [9] 采 用 AlCl3 处 理 大 鼠 大 脑 核区神经细胞，降低 Na/K 泵的活性，再用 60 mT 磁 场处理，结果发现可增加 Na/K 泵的活性。Rosen[10] 研 究发现在增殖的 GH3 细胞中电压激活的 Na+ 通道经 125 mT 的磁场作用后缩减。并非所有离子的运输都会
细胞、分子等多个层面开展。目前，细胞内蛋白质分 子受静磁场的影响多表现在细胞膜的离子通道和细胞 内的酶蛋白中。静磁场对生物系统的影响作为一个重 要的研究领域，多年来受到国内外学者的广泛关注。 国内外关于静磁场的生物学效应已有大量研究，证据 表明静磁场对很多生物体和生物组织均存在影响。研 究静磁场作用下生物有机体的响应机制，对深入了解 静磁场的生物学效应具有重要意义。
供。若采用第二种方式则需要消耗能量，借助离子通 膜内、经过通道蛋白的离子产生作用力，从而引起膜
道上的功能性蛋白即离子泵的作用进行移动，且一般 电位变化，改变细胞膜的通透性，磁场的作用形式与 发生在逆浓度梯度状况 [4]。一般情况下，只有那些形 参数不同，对离子通道的影响也各不相同。
状适宜、大小一定的特定离子才能通过离子通道，这 取决于其蛋白亚单位的电化学结构。因此，离子通道 并非仅是不同直径的简单孔洞装置，它更是带有选择 性通过功能的筛选装置。
Hale Waihona Puke 1.1 静磁场对 Na/K 离子通道的影响
细胞膜是磁场与细胞相互作用的重要场所之一。 Na/K 离子通道是细胞膜表面的一种离子通道，又称 Na/K 泵、Na/K ATP 酶，离子通道由细胞产生的且聚集并镶
1.2 静磁场对 Ca2+ 通道的影响
目 前， 研 究 大 多 认 为， 静 磁 场 可 以 通 过 Ca2+ 和 Ca2+ 信号通道产生生物学效应，静磁场强度达到一定 级别即可改变细胞液中游离的 Ca2+ 浓度。Ca2+ 是细胞 中普遍存在的第二信使，可激发和调节细胞内的众多 生理生化活动，许多复杂的活动即是由细胞内 Ca2+ 的 浓度变化而产生的。大多研究认为 Ca2+ 和 Ca2+ 信号通 道受静磁场作用而产生生物学效应 。 [11] 在 6 mT 的静
Key words：Static magnetic field; Ion channel; Enzyme activity; Enzyme conformation 中图分类号：Q936
磁场是一种看不见、摸不着但在自然界中却是客 观存在的一种特殊物质。根据磁场强度和方向是否发 生变化可将磁场分为静磁场和动磁场，其中静磁场对 生物系统的影响是近年来国内外部分学者的研究热点
行业综述 Industry Review
道的概念，直到 70 年代中叶德国细胞生理学家 Bert Sakman 与 Erwin Nehe 通过膜片钳实验在现实中发现 了它的存在。通过技术证实其实质为特殊的蛋白质且 常分布于细胞膜，可支配离子的膜运动，以通道结构 展现 [3]。离子通道的类别较多，同时具有选择特异性，
相应的离子只可通过特定的离子通道。离子以自由扩 受到磁场的影响。在 0 ～ 2 T 的静磁场中，在不同温
散或主动运输两种方式通过离子通道。采用第一种方 度的静磁场的作用下，这些分子重新定向导致离子通
式不消耗代谢能量，借助浓度梯度力或膜电场力进行 道的变形或者嵌入，从而改变离子通道的活性。当磁
移动，移动的动力由离子自身的扩散力和电化学力提 场穿透细胞膜且对运动电荷产生洛伦兹力，就可能对
Haikou 570102, China)
摘 要：本文对国内外关于静磁场对细胞内蛋白质影响的研究现状进行了总结和系统分析，并对其作用机 制进行了探讨。
关键词：静磁场；离子通道；酶活性；酶构象
Abstract：This paper summarized and systematically analyzed the current research on the effect of static magnetic field on intracellular proteins at home and abroad, and discussed its mechanism of action.
之一。在物理学中，磁场的强弱和方向常使用磁感应 强度这一基本物理量来描述，磁感强度（也叫磁感应 强度）可表示磁场的强弱 [1]。根据磁感应强度大小可 将磁场进一步细分，通常将磁感应强度低于 5 μT 的 磁场定义为亚磁场，磁感应强度介于 5 μT ～ 1 mT 的 为弱磁场，磁感应强度介于 1 mT ～ 1 T 的称为中强度 磁场，磁感应强度高于 1 T 的称为强磁场 [2]。静磁场 对生物体的作用随磁场强度、作用时间、生物种类、 组织等条件的改变呈现各异性，其机制研究也在理论、
Industry Review 行业综述
静磁场对细胞内蛋白质影响研究进展
Effect of Static Magnetic Field on Intracellular Protein
◎ 赵 勇 1，郭利芳 1，盛占武 2 （1. 海南职业技术学院，海南 海口 570216； 2. 中国热带农业科学院海口实验站，海南 海口 570102） Zhao Yong1, Guo Lifang1, Sheng Zhanwu2 (1.Hainan College of Vocation and Technique, Haikou 570216, China; 2.Haikou Experimental Station, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,
1 静磁场对生物膜离子通道的影响
科学家们在对生物电产生机制的研究中观察到生 物膜对离子通透性的变化。20 世纪 50 年代，英国生 物物理学家 Hodgkin 等人通过大量研究后提出离子通
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Jovanova-Nesic 等 人 [9] 采 用 AlCl3 处 理 大 鼠 大 脑 核区神经细胞，降低 Na/K 泵的活性，再用 60 mT 磁 场处理，结果发现可增加 Na/K 泵的活性。Rosen[10] 研 究发现在增殖的 GH3 细胞中电压激活的 Na+ 通道经 125 mT 的磁场作用后缩减。并非所有离子的运输都会
细胞、分子等多个层面开展。目前，细胞内蛋白质分 子受静磁场的影响多表现在细胞膜的离子通道和细胞 内的酶蛋白中。静磁场对生物系统的影响作为一个重 要的研究领域，多年来受到国内外学者的广泛关注。 国内外关于静磁场的生物学效应已有大量研究，证据 表明静磁场对很多生物体和生物组织均存在影响。研 究静磁场作用下生物有机体的响应机制，对深入了解 静磁场的生物学效应具有重要意义。
供。若采用第二种方式则需要消耗能量，借助离子通 膜内、经过通道蛋白的离子产生作用力，从而引起膜
道上的功能性蛋白即离子泵的作用进行移动，且一般 电位变化，改变细胞膜的通透性，磁场的作用形式与 发生在逆浓度梯度状况 [4]。一般情况下，只有那些形 参数不同，对离子通道的影响也各不相同。
状适宜、大小一定的特定离子才能通过离子通道，这 取决于其蛋白亚单位的电化学结构。因此，离子通道 并非仅是不同直径的简单孔洞装置，它更是带有选择 性通过功能的筛选装置。
Hale Waihona Puke 1.1 静磁场对 Na/K 离子通道的影响
细胞膜是磁场与细胞相互作用的重要场所之一。 Na/K 离子通道是细胞膜表面的一种离子通道，又称 Na/K 泵、Na/K ATP 酶，离子通道由细胞产生的且聚集并镶
1.2 静磁场对 Ca2+ 通道的影响
目 前， 研 究 大 多 认 为， 静 磁 场 可 以 通 过 Ca2+ 和 Ca2+ 信号通道产生生物学效应，静磁场强度达到一定 级别即可改变细胞液中游离的 Ca2+ 浓度。Ca2+ 是细胞 中普遍存在的第二信使，可激发和调节细胞内的众多 生理生化活动，许多复杂的活动即是由细胞内 Ca2+ 的 浓度变化而产生的。大多研究认为 Ca2+ 和 Ca2+ 信号通 道受静磁场作用而产生生物学效应 。 [11] 在 6 mT 的静
Key words：Static magnetic field; Ion channel; Enzyme activity; Enzyme conformation 中图分类号：Q936
磁场是一种看不见、摸不着但在自然界中却是客 观存在的一种特殊物质。根据磁场强度和方向是否发 生变化可将磁场分为静磁场和动磁场，其中静磁场对 生物系统的影响是近年来国内外部分学者的研究热点
行业综述 Industry Review
道的概念，直到 70 年代中叶德国细胞生理学家 Bert Sakman 与 Erwin Nehe 通过膜片钳实验在现实中发现 了它的存在。通过技术证实其实质为特殊的蛋白质且 常分布于细胞膜，可支配离子的膜运动，以通道结构 展现 [3]。离子通道的类别较多，同时具有选择特异性，
相应的离子只可通过特定的离子通道。离子以自由扩 受到磁场的影响。在 0 ～ 2 T 的静磁场中，在不同温
散或主动运输两种方式通过离子通道。采用第一种方 度的静磁场的作用下，这些分子重新定向导致离子通
式不消耗代谢能量，借助浓度梯度力或膜电场力进行 道的变形或者嵌入，从而改变离子通道的活性。当磁
移动，移动的动力由离子自身的扩散力和电化学力提 场穿透细胞膜且对运动电荷产生洛伦兹力，就可能对
Haikou 570102, China)
摘 要：本文对国内外关于静磁场对细胞内蛋白质影响的研究现状进行了总结和系统分析，并对其作用机 制进行了探讨。
关键词：静磁场；离子通道；酶活性；酶构象
Abstract：This paper summarized and systematically analyzed the current research on the effect of static magnetic field on intracellular proteins at home and abroad, and discussed its mechanism of action.
之一。在物理学中，磁场的强弱和方向常使用磁感应 强度这一基本物理量来描述，磁感强度（也叫磁感应 强度）可表示磁场的强弱 [1]。根据磁感应强度大小可 将磁场进一步细分，通常将磁感应强度低于 5 μT 的 磁场定义为亚磁场，磁感应强度介于 5 μT ～ 1 mT 的 为弱磁场，磁感应强度介于 1 mT ～ 1 T 的称为中强度 磁场，磁感应强度高于 1 T 的称为强磁场 [2]。静磁场 对生物体的作用随磁场强度、作用时间、生物种类、 组织等条件的改变呈现各异性，其机制研究也在理论、