手机，似乎早已成为“长”在当代人身上的一个重要器官。早晨睁开眼的第一件事儿，看手机；白天不带手机几乎寸步难行，时时刻刻需要check时间和信息；结束了一天劳累的生活，最后一件事一定是玩会儿手机，伴机入眠......不得不承认的是，科技在给人们带来便利之外，必然也与“狠活”并存。比如：电磁（EM）辐射。其实不仅是手机，人类日常生活中早已被由手机、基站和无线路由器等电子仪器发出的人工电磁信号所侵占。自20世纪50年代以来，人工电磁信号的功率通量密度急剧增长、持续走高，已然升高到了自然水平的1018倍！然而，现有证据表明，可见波之外的电磁辐射可导致动物的行为和病理改变。但电磁信号究竟会引发怎样的生物学效应，又是否存在潜在的健康危害呢？一直以来，是人们好奇且担心的问题。近日，西湖大学校长施一公及其团队深入探究了电磁信号的影响，得到了“惊心”的结论——24小时的低频电磁刺激明显改变了细胞的生长状态，也就是说，电脑、手机等电子设备所包含的10kHz电磁信号恐会显著影响细胞生长！该研究发表在Bioelectrochemistry上。
https://doi.org/10.1016/j.bioelechem.2023.108554事实上，电磁信号诱发的生物学效应往往比较温和，同时很难被监测到，因此想要扩大作用强度和识别关键产物势必得增强电磁场。然而，在较大的生物系统中，强电磁场带来的热效应非常明显，不利于观测非热生物电磁反应的机理。为解决上述问题，研究团提出了一种微制造的、配备3D三维晶体管的低频电磁刺激芯片实验室，可用于显微镜下观察电磁对细胞系的影响。
紧接着，研究者使用任意波形发生器给两组细胞施加10Vpp（电压）、10kHz（频率）的电磁信号，并保持在37◦C、5%CO2和100%湿度的环境下培养24小时；另有两组在无电磁刺激下培养。显微镜下显示，经过24小时的电磁刺激后，细胞密度明显低于对照组。这意味着，在10kHz信号的影响下，细胞生长受到了明显抑制。因此，特定的电磁刺激可能会影响到细胞的死亡或增殖过程。
显微镜下的细胞变化情况（A-B为对照组，C-D为实验组）不仅如此，研究者还进一步观察了细胞形态的变化情况。在电磁刺激下，细胞的几何形状并未出现明显的变化；但研究者观察到，在电极片之间存在大量的碎片，很可能是死亡细胞产生的。可见，细胞对低频电磁信号非常敏感，特定的电磁刺激与细胞死亡之间恐存在千丝万缕的联系。10kHz的电磁辐射在生活中很常见，无论是大自然的闪电中，还是我们日常使用的手机或电脑辐射中，均包含了10kHz频段。因此，探明电磁辐射对生物体的影响，包括细胞层面的破碎、死亡和凋亡等等，具有非常重要的意义。
当然，电磁辐射远不仅限于10kHz，更广泛来说，与人类息息相关的称为射频电磁辐射（RF EMR）。RF EMR的频率范围从3kHz到300GHz不等，生活中最为常见的移动电话、蓝牙和WIFI设备等释放出的约2.4GHz频率的电磁辐射均属于RF EMR范畴。先前，施一公及其团队还曾深入探究了RF EMR对大脑中特定细胞的影响。结果显示：RF EMR以波形和细胞类型依赖的方式调节了大脑中少突胶质细胞的转录因子C/EBPβ表达和功能，可能会产生意想不到的生物效应。
https://doi.org/10.3390/ijms241311131在中枢神经系统中，神经元是神经系统最基本的结构和功能单位，亦是负责信息传递的重要细胞。从结构来看，在神经元细胞的轴突外面包绕着的一层膜称为髓鞘，它决定了神经元动作电位的速度和效率。髓鞘主要由少突胶质细胞构成，但后者的作用远不止于此。除了轴突绝缘能力外，少突胶质细胞还为神经元提供新陈代谢的支持，并诱导钠通道的聚集，为跳跃传导打下基石。此外，少突胶质细胞在肌萎缩性脊髓侧索硬化症等神经退行性疾病中发挥着重要功能，同时能够调节抑郁障碍、睡眠和觉醒以及胶质母细胞瘤等。而在少突胶质细胞中，存在着这样一个转录因子——C/EBPβ。它能够调节多种生理活动，包括自噬、髓系分化、炎症、突触可塑性以及胶质母细胞瘤的病因。C/EBPβ，也是本论文中的重点研究对象。
为了调查生活中最常见的2.4GHz EMR暴露对大脑的影响，研究者将四种类型的脑细胞，包括少突胶质细胞、神经元、小胶质细胞和原发性星形胶质细胞，置于连续或脉冲调制的波导暴露装置中，分别持续6小时和48小时。RNA测序结果显示，在6小时的脉冲RF EMR作用后，少突胶质细胞C/EBPβ的mRNA水平明显上调，48小时的作用也有着类似影响。但在连续RF EMR的影响下，这种水平增加得并不显著。具体来说，C/EBPβ mRNA能够产生三种不同的蛋白质异构体，均是从单个C/EBPβ mRNA翻译而来的。在无线电子设备的常见电磁辐射波作用6小时下，尤其是脉冲RF EMR，C/EBPβ异构体的表达水平显著改变，LAP1、LAP2和LIP的表达明显增加。总结而言，短时间地接触脉冲射频辐射，更有可能破坏少突胶质细胞中C/EBPβ的转录和表达。
2.4GHz EMR影响下少突胶质细胞中C/EBPβ出现变化在少突胶质细胞中，转录因子C/EBPβ通过募集不同的蛋白，来发挥其转录活性。然而，在经历6小时的辐射后，研究者检测到的大部分C/EBPβ相互作用蛋白的表达也明显上调，这与C/EBPβ表达的变化一致。可见，2.4GHz EMR对C/EBPβ的影响并不是单方面的，还增加了相互作用蛋白的表达，进一步影响转录过程。
在6小时RF EMR作用下，C/EBPβ相互作用蛋白表达也出现了改变由于担心人脑长时间接触移动电话带来的不良后果，一直以来，科学家致力于探究射频电磁辐射与脑肿瘤之间关系。早期研究发现，使用移动电话不会明显增加罹患脑肿瘤的风险；但近期却有动物实验显示，长期暴露于CDMA手机的射频辐射中，恐会升高大鼠恶性胶质瘤的发病率。而本研究中，研究团队证实，2.4GHz的射频辐射能够改变少突胶质细胞中C/EBPβ的表达和转录活性。因C/EBPβ在胶质母细胞瘤中发挥着重要作用，所以研究者担心，暴露于无线电子设备的2.4GHz电磁辐射中，或与胶质母细胞瘤发展之间存在潜在联系。当然，仅凭这一项研究无法明确射频辐射能诱发胶质母细胞瘤，但施一公团队此前在国际著名学术期刊美国科学院院报（PNAS）上刊登的研究，明确了长时间暴露于2.4GHz EMR会影响小鼠睡眠，显著增加总清醒时间。
https://doi.org/10.1073/pnas.2105838118结果显示，长时间暴露于常见的无线电子设备释放出来的2.4GHz电磁辐射，会减少非快速眼动睡眠（NREM）和快速眼动睡眠（REM）时间，并相应增加清醒时间。可见，长期无线范围的电磁辐射暴露确实能够引起生物体的特定生理反应，但不同频率的电磁辐射可能存在着不同的生物效应，比如10kHz恐限制细胞生长，而2.4GHz可能会诱发脑肿瘤以及影响睡眠。上述研究提醒我们，千万别成为手机及其他电子设备的奴隶！之前有研究显示，手机射频电磁波的大小与距离成反比，即随着距离增加，手机射频电磁波的值越来越小。因此，看完这篇文章就放下手机，远离“最近”的电磁辐射，走进“现实世界”吧！
参考资料：[1]Huang B, Zhao W, Cai X, Zhu Y, Lu Y, Zhao J, Xiang N, Wang X, Deng H, Tang X, et al. Expression and Activity of the Transcription Factor CCAAT/Enhancer-Binding Protein β (C/EBPβ) Is Regulated by Specific Pulse-Modulated Radio Frequencies in Oligodendroglial Cells. International Journal of Molecular Sciences. 2023; 24(13):11131. https://doi.org/10.3390/ijms241311131[2]Liu L, Deng H, Tang X, Lu Y, Zhou J, Wang X, Zhao Y, Huang B, Shi Y. Specific electromagnetic radiation in the wireless signal range increases wakefulness in mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Aug 3;118(31):e2105838118. doi: 10.1073/pnas.2105838118. PMID: 34330835; PMCID: PMC8346830.[3]Lu Y, Shi Y. A microfabricated lab-on-chip with three-dimensional electrodes for microscopic observation of bioelectromagnetic effects of cells. Bioelectrochemistry. 2023 Dec;154:108554. doi: 10.1016/j.bioelechem.2023.108554. Epub 2023 Aug 28. PMID: 37657166.
撰文 | Swagpp
编辑 | Swagpp
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