更新时间 2022-03-09 14:34:40
多项研究表明，磁场会对机体血糖水平和糖尿病并发症产生一定影响。研究结果显示，尽管磁场对血糖和胰岛素水平的影响会因为磁场参数和检测样品的多样化面导致其结果不同，但磁场对糖尿病伤口愈合以及骨关节病有着比较一致的正面效应，显示了良好的应用前景。
虽然目前对磁场影响血糖的相关机制探索还不够系统深入，但已有证据表明，磁场可能通过影响细胞膜、膜蛋白以及Ca2+浓度等来影响胰岛素分泌。这不仅有助于人们深入了解磁场对血糖调节和糖尿病的影响，而且为未来进行更系统深入的研究，开发磁场在糖尿病及其并发症临床治疗中的潜在应用奠定基础。
磁场可以根据其强度和方向是否随时间变化而分为稳态磁场和动态磁场，而根据其强度可进一步分为弱磁场(小于1mT)、中等磁场(1mT-1T)、强磁场(1-20T)和超强磁场(20T及以上)。目前己有大量证据表明，磁场可以对多种生物体产生影响。例如，特定参数的脉冲磁场已被成功应用于经颅磁刺激，被全世界多个国家批准应用于临床，在治疗抑郁和癫润等多方面发挥了独特的作用。
糖尿病是一种以胰岛素分泌缺陷、作用缺陷或两者兼有而导致的以高血糖为特征的代谢性疾病。近年来，由于人口增长、老龄化、城市化、肥胖和缺乏休育锻炼等因素，糖尿病患者数量逐渐增加，严重危及人类健康并增加了社会医疗负担。而目前已有些初步研究结果显示，一定条件下的磁场处理可能会对血糖调节产生影响，但由于实验条件不统一和数据不充分等，导致目前并无统一定论。本文旨在对相关研究进行总结和梳理，分析磁场对血糖和胰岛素等的影响，分析其机制，从而为进一步系统深入的研究奠定基础。
糖尿病是一种降低个体调节血液葡萄糖水平能力的代谢性疾病，其引起的慢性高血糖症可以对多种器官造成长期损害、功能障碍甚至衰竭，尤其是对视网膜、肾脏、神经、心脏和血管等。引起糖尿病的发病原因有很多，但主要原因包括胰岛细胞被自身免疫破坏所造成的胰岛素分泌缺乏以及胰岛素抵抗和胰岛素分泌反应不足等。
因此，根据糖尿病发病机制的不同，可以将糖尿病分为四种类型:
① I型糖尿病(Diabetes Mellitus Type 1，T1DM)，又称胰岛素依赖型糖尿病或青少年型糖尿病，通常在儿童和青少年时期；
② II型糖尿病(Diabetes MellitusType2,，T2DM)，特点是胰岛素合成和分泌不足，约占全世界所有糖尿病的90%，其发病率可随着年龄的增长而增加；
③妊娠糖尿病( Gestational DiabetesMellitus, GDM)，指的是妊娠期间发生并在妊娠期结束时消退的糖尿病；
④青年成熟期发病型糖尿病( Maturity Onset Diabetes of the Young, MODY)，是一种单基因型糖尿病，只占糖尿病患者总数很小的部分，一般在20岁左右被诊断，与基因突变有关。此外，一些疾病和化学药物，如胰腺炎、甲状腺机能亢进，蛋白酶抑制剂和噻嗪类利尿剂也会造成一些继发性糖尿病的产生。
2012年，Y. Touitou等在正常的地磁场条件下，对15名长期暴露在50Hz、大于3x10-7T的工频磁场下的成年男性与对照组人群进行对比，发现某些血液参数发生了具有统计学意义的变化，其中包括了血糖水平。除此之外，大多数磁场对血糖影响的研究都是在动物水平上。在13项相关研究中，有7项研究显示了磁场会升高机体的血糖水平(其中6项来自于Y.Tunisia的关于128mT的稳态磁场)，3项研究显示降低血糖水平，3项显示无影响。
不同参数的磁场对胰岛素水平的变化呈现出不同的作用效果。在15项研究中，8项显示胰岛素释放减少，6项显示增高。但是有趣的是，A.Hayek等在研究稳态磁场对Sprague-Dawley大鼠离体胰岛功能的影响时发现，在强度为0.1- 1mT的磁场强度下，较低浓度(5.4mmol/L) 葡萄糖条件下，磁场能够升高胰岛素水平，并且磁场强度越高，效果越明显；但是在较高浓度(16.7mmol/L)葡萄糖条件下，效果并不明显。这说明磁场对胰岛素的影响与机体初始葡萄糖水平以及所用磁场强度都直接相关。
1、磁场对糖尿病神经病变的生物学效应
糖尿病神经病变是糖尿病患者排除其他原因后出现外周神经功能损害的一种病症，是糖尿病所有长期并发症中最常见的一种。大约50%的糖尿病患者会出现疼痛性糖尿病神经病变，症状包括超敏、自发性疼痛、麻木和痛觉过敏。高血糖会引起中枢或外周神经系统结构损伤或功能异常，是糖尿病神经病变最重要的致病因素。目前关于磁场对糖尿病神经病变的影响结果不一。例如，对于糖尿病患者的人体实验共有四项相关研究，其中两项发现可以对其神经病变产生缓解效果，而另外两项则无效果。相比之下，三项中等强度低频脉冲磁场的动物研究都显示出了正面效果。
2、磁场对糖尿病小鼠伤口愈合的影响
糖尿病性皮肤溃疡所造成的伤口往往难以愈合，是糖尿病患者入院、截肢和死亡的主要原因，给患者带来了极大的痛苦。而动物实验研究表明，多种参数的磁场都有可能作为一种无创的物理方法，来加快糖尿病小鼠的伤口愈合。例如，就稳态磁场而言，2013年，聂志勇等使用直径为3cm，磁场强度为300mT的钕铁硼永磁片粘附在糖尿病大鼠创面的纱布上，发现可以促进其伤口创愈合速度，并且伤口组织的抗张强度亦显著提升。
就脉冲磁场而言，2015 年，M. C. Choi等发现磁场强度5mT，频率为25Hz的脉冲电磁场可以加速伤口早期的愈合、增加胶原沉积以及增强伤口闭合处瘢痕组织的抗拉伸强度，从而对糖尿病创面早期愈合过程产生有益作用，但对伤口中后期愈合过程没有明显影响。
就高交变磁场而言，2020年，郭毅敏等探究了输出波形为50Hz，峰值磁场强度为2mT的正弦波交变电磁场对II型糖尿病db/db小鼠创面愈合修复影响，发现低强度的正弦波交变电磁场可以显著加快小鼠创伤修复并提高了创伤组织的抗张强度。
3、磁场对糖尿病骨关节病的影响
由于糖尿病可显著损害骨的形成，削弱骨的机械强度，加速骨骼结构的退化，因此糖尿病患者较容易发生骨折、骨折后难以愈合和骨质疏松等。并且由于糖尿病患者的组织再生能力较差，因而由骨折导致的死亡率明显高于非糖尿病人群。因此开发一种针对糖尿病骨关节病更安全、更有效的防治方法具有重要的临床意义。
目前已有多项研究表明，多种类型的磁场可以对糖尿病骨关节病产生有益的影响。例如，就稳态磁场而言，2018 年，Zhang等研究发现，I 型糖尿病大鼠全身暴露于4mT的稳态磁场中16周后可抑制小鼠骨小梁和皮质骨的结构退化和机械强度的降低，并且可以使小鼠血清骨钙素、骨小梁骨矿物质沉积率和成骨细胞数增加，同时成骨细胞骨钙素、骨形成蛋白-2和Runx2的基因表达也有所增强，提示适度的稳态磁场通过抑制I型糖尿病小鼠骨损失来防止骨结构的退化和强度的降低。
就脉冲磁场而言，2018年，Cai等报道了频率为15Hz，强度峰值为2mT的PEMF对I型糖尿病兔骨的影响，研究也发现了PEMF刺激下糖尿病兔骨髓腔变窄、增加皮质骨厚度以及松质骨数量，缓解了松质骨和皮质骨结构及组织水平机械强度的退化，PEMF使骨形成标志物血清骨钙素和血清I型前胶原肽浓度显著升高，促进了骨的整合和生长。此外，PEMF还上调了股骨OCN、BMP2和Runx2 mRNA的表达，激活TIDM骨骼中与成骨相关的Wnt/B-catenin信号，并显著减轻I型糖尿病引起的骨形成的减少。
目前对于磁场对糖尿病的影响的机制已有些初步探索，但是由于不同研究所用磁场参数和研究对象大多不同，所以对磁场影响糖尿病的机制目前尚无定论。例如，胰岛β细胞是调节血糖平衡的重要细胞，它可以释放胰岛素从而促进血液循环中葡萄糖合成糖原使血糖降低，促进脂肪及蛋白质的合成，因此胰岛β细胞释放胰岛素是血糖调节的关键步骤。目前有多项研究表明，磁场可以影响胰岛β细胞的细胞膜及离子通道。
但除胰岛细胞外，人们还发现了其他一些关于磁场调节血糖或胰岛素的机制。例如通过胰高血糖素、皮质醇、甲状腺激素和生长激素、儿茶酚胺、葡萄糖转运蛋白以及IL-1β受体。
在目前的为数不多的机制研究中，关于稳态磁场的研究都集中在生物学机制的探索上。而在动态磁场方面，人们发现动态磁场引起的膜电位和电压依赖性离子通道可能通过降低钙离子来影响胰岛素分泌。此外，有研究发现，波形为矩形的脉冲磁场通常会导致生物膜的结构特性和渗透性发生更加显著的变化，A. Lait-Kobierska等认为这种效应很可能是造成磁场下胰岛素分泌过程更加剧烈的原因。未来本领域亟需在生物物理和生物电Y磁的角度对磁场影响糖尿病的机制进行系统深入的研究，从而找出导致其生物学效应的根源。
△磁场影响糖尿病的可能机制
总体而言，虽然由于磁场本身参数以及生物样品的不同导致了目前有关磁场调节血糖和糖尿病症状的作用大多无确凿定论。但从目前的数据看来，磁场在改善糖尿病的特定并发症，尤其在减少伤口愈合时间和改善糖尿病骨病等方面有着非常正面的效果。然而与此同时，也存在一些磁场条件会升高血糖和减少胰岛素释放。因此，需要从多方面研究不同磁场条件(包括磁场类型、强度、方向和处理时间等)对各种生物样品(例如细胞类型、形态和动物种类，以及不同血糖浓度起始状态等)造成不同影响的原因，深入探索其分子机制，优化磁场条件，从而推动未来磁场在调节血糖和缓解糖尿病并发症等方面的临床应用。
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