The Innovation | 糖尿病患者有望通过稳态磁场降低血糖

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糖尿病是由遗传和环境因素共同引起的以高血糖为特征的代谢性疾病；分为四种类型：Ⅱ型糖尿病（T2DM）是最主要类型(90%)。根据国际糖尿病联盟发布的第九版指南，全球约有4.63亿糖尿病患者；预计到2040年，这一数字将超过6.42亿。综合防治措施包括：①糖尿病教育、②医学营养治疗、③运动治疗、④药物治疗（口服降糖药、胰岛素等）、⑤血糖监测。“管住嘴，迈开腿”的六字箴言，言犹在耳！还有什么新方法来治疗T2DM吗？

将磁场作为一种干预手段应用于医疗健康领域，俗称“磁疗”，在过去的几千年人类历史中曾有过多次的争论与起伏。由于结果不一和机制不清等多方面原因，“磁疗”目前作为一个整体还未被广泛接受。然而，近年来不仅有利用脉冲磁场的经颅磁刺激被批准应用于临床，并且有越来越多的实验证据显示，基于稳态磁场的健康干预也有着良好的应用前景。

2020年10月由美国University of Iowa Hospitals & Clinics的学者发表在Cell Metabolism上的一项研究(DOI: https://doi.org/10.1016/j.cmet.2020.09.012)表明，由电磁铁产生的稳态磁场联合一个电场，每天处理7小时，30天后高脂饮食组小鼠空腹血糖降低33%；有效改善了T2DM小鼠的胰岛素作用缺陷，进而改善了小鼠症状。

在The Innovation最新发表的论文中，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心张欣课题组利用钕铁硼永磁铁设计了四种不同磁场强度、方向和分布的稳态磁场（图1）。而永磁铁相比于电磁铁加电场而言有着造价低、安全性高、技术简单和无需维护等诸多优势。

图1 不同参数稳态磁场装置和磁场分布图

本文对高脂饮食/链脲佐菌素（HFD/STZ）诱导的T2DM小鼠进行了研究。从第五周起将小鼠笼连续放置于磁场中并喂食高脂饮食，并在11周时注射STZ诱导高血糖模型（血糖值≧11.1 mmol/L）。两周后发现其中一种参数的稳态磁场能够将其空腹血糖降低23.2%（从12.02 mmol/L降到9.23 mmol/L，图2），并且该磁场处理能减少HFD/STZ诱导的体重增加，并显著减轻其脂肪肝和组织损伤等。

图2 向下的中等强度稳态磁场治疗小鼠T2DM的效果

为进一步探究中等强度稳态磁场的降血糖机制，研究者从肠道微生物、组织检测和体外细胞实验等多方面进行了探索。T2DM小鼠肠道菌群的16s rDNA和宏基因组测序结果表明：该磁场条件处理后的小鼠肠道菌群中，拟杆菌门显著增加；来源于该菌群的铁复合物外膜受体基因表达丰度显著升高，预示肠道菌群铁储存增加（图3）。

图3 向下的中等强度稳态磁场对T2DM小鼠肠道菌群的影响

另一方面，磁场处理后的T2DM小鼠胰岛β细胞内不稳定铁池（LIP）和活性氧（ROS）水平减低，增加了胰岛素分泌。因此，以上结果提示该磁场可影响铁在小鼠胰岛β细胞及其肠道微生物内的重新分布，降低胰岛细胞的氧化应激水平，缓解T2DM小鼠的高血糖症状（图4）。

图4 图文摘要

“磁疗”的科学性和有效性一直都存在着争议：机制不清楚；研究不规范，缺乏标准化；临床实验不足，且现有的少数临床试验效果不理想；安慰剂效应等。但随着对磁场生物学效应机制的探索和近年来的研究积累，作者认为“磁疗”事实上在很大程度上与中医和中药面临着非常类似的困境：精华与糟粕并存。总体而言，它们的机制复杂并且效果较为温和，无法与西医的立竿见影相比较；但同时，它们既不是包治百病，也不是伪科学。

总结和展望

该研究显示不同强度、方向和分布的磁场对T2DM小鼠产生的效应不同。利用高脂饮食以及链脲佐菌素诱导的T2DM小鼠模型研究发现：中等强度稳态磁场作用于小鼠时，可以显著降低小鼠的血糖水平并改善其症状。进一步的机制研究发现中强度稳态磁场主要通过改变小鼠铁代谢、降低胰岛β细胞氧化应激水平来实现对血糖水平的调控。这一研究成果提示：永磁铁提供的稳态磁场有可能在未来作为一种简单易行的物理方法来治疗糖尿病。由于磁场参数的不同会导致不同的结果，所以研究人员需要开展大规模、双盲、有对照的临床研究，从而摸索出适用于人类T2DM治疗的最佳磁场条件。或许，将来稳态磁场治疗会成为糖尿病患者的福音。

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(21)00002-3

本文内容来自Cell Press 合作期刊The Innovation 将于2021年第一期发表的Report 文章“A Static Magnetic Field Improves Iron Metabolism and Prevents High-Fat-Diet/Streptozocin-Induced Diabetes” (投稿: 20201023；接收: 20210103；在线刊出：20210106；DOI：https://doi.org/10.1016/j.xinn.2021.100077）

作者简介

本文第一作者为中科院合肥物质科学研究院强磁场科学中心的博士生郁彪和安徽大学生命科学院的刘娟娟老师。通讯作者为中科院合肥物质科学研究院强磁场科学中心的张欣研究员。

张欣，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心副主任、研究员、博导、中科院引进人才。2001年本科毕业于北京大学医学部；2007年博士毕业于美国印第安纳大学 Bloomington分校；2008-2012年在哈佛医学院/Dana-Farber癌症研究所做博士后。2012年回国后成立强磁生物学课题组，逐步搭建起国际领先的磁生物学研究平台。近5 年以通讯作者在eLife、PLoS Biology、Nano Research和Neuroimage等发表论文40余篇，申请磁生物学相关专利6项，授权1项。研究工作被诺奖得主撰写专文点评。受Springer等邀请主编磁场与生命科学交叉领域中英文书籍共3本，在《科学通报》等组织专辑/专题共4期，任中国电工学会生物电工专委会和中国医学装备协会转化医学分会委员。组织“第八届国际磁科学会议”，联合国内外学者成立国际磁生物学前沿研究中心。合作“磁外科”项目获中华医学科技奖一等奖等。

作者Lab链接：http://xzhanglab.hmfl.cas.cn/

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