电超敏反应（EHS）是一种新的世界卫生组织（WHO）承认的EHS自我报告患者的致残状态(1).

在世界卫生组织于2004年在布拉格（捷克共和国）主办的电磁超敏反应国际研讨会之后，建议使用术语“归因于电磁场的特发性环境不耐受（IEI）”来限定这种新的EHS相关有害健康状况(2).

使用超声脑断层摄影术（UCTS），最近发现EHS自述患者的颞叶多个区域的平均脑组织搏动指数（PI）下降，尤其是包含边缘系统和丘脑的丘脑囊膜区；此外，有人认为，这些异常实际上可能与这些特定大脑区域的脑血流量减少和/或神经元功能障碍有关(三–5). EHS自我报告患者也被客观地确定，其特征是显示出与许多生物异常的潜在关联，包括一定程度的炎症、热休克蛋白相关的细胞应激和外周血的自身免疫反应，尿液中6-羟基-甲胺硫酸盐/肌酐比值异常(三). 事实上，据报道，许多EHS自我报告患者每次报告暴露于电磁源时都会出现可靠的临床症状，并表现出客观的UCTS和生物异常(4,5)，本研究的作者建议使用更简明的术语电磁场不耐受综合征（EMFIS）来限定与这些患者相关的所谓新WHO认可的IEI-EMF病理状态(4).

当前前景体内生化调查旨在确定EHS自我报告患者是否也可能具有外周血氧化应激异常的特征，以进一步识别和表征EMFIS。

众所周知，氧化应激可能会引起生物分子的深刻变化，包括脂质、蛋白质和核酸，从而可能改变各种细胞功能和结构(32,33). 这解释了为什么氧化应激通过遗传和/或表观遗传机制与衰老和许多与年龄相关的病理学有关，包括癌症、阿尔茨海默病、糖尿病和心血管疾病(34). 特别是关于氧化应激在肿瘤发生中的作用，最近提出了一个一般自由基理论，将氧化应激与直接遗传毒性和DNA突变联系起来，并通过自由基诱导的蛋白质表观突变间接与表观遗传改变联系起来(35). 据我们所知，本研究首次报告称，约80%的所谓EHS自我报告患者存在氧化应激，因此可能被视为患有真正客观的病理性疾病，癌症、阿尔茨海默病或其他疾病或病理状况也是如此。在本研究中，术语EMFIS比EHS更受欢迎，因为根据使用的临床标准，无法明确评估患者在接触EMF时是否表现出耐受阈值降低。此外，术语EMFIS优先于世卫组织提出的IEI-EMF，因为本研究中的所有患者都明确报告了EMF相关的临床症状(4).

在氧化应激期间，活性氧物种（ROS）中有超氧阴离子（O₂°⁻)、过氧化氢（H₂O（运行）₂)羟基自由基（OH°）和氢过氧化物自由基（O₂H°）。此外，在氧化还原循环中，过渡金属（包括Fe、Cu、Ni和Co）在活性氧的形成中起着重要作用(36).

Fe是最常见的过渡金属，有三种经典的反应类型。在第一步，即Haber-Weiss反应中，超氧阴离子将铁离子还原为亚铁离子：Fe³⁺+O（运行）₂°⁻→ 铁²⁺+O（运行）₂[A] ；而在第二步，即芬顿反应中，亚铁离子与过氧化氢反应生成羟基自由基和氢氧化物离子：铁²⁺+H（H）₂O（运行）₂→ 铁³⁺+OH°+OH⁻[B] ●●●●。

最后，在第三个反应中，通过与第二个过氧化氢分子反应，铁离子被还原为亚铁离子，以回收亚铁离子并形成氢过氧化物自由基和质子：铁³⁺+H（H）₂O（运行）₂→ 铁²⁺+O（运行）₂H°+H⁺[C] ●●●●。

[B]和[C]的净效应是产生两种ROS，OH°和O₂H°，带H₂O作为副产品。

然而，由于活性氧的半衰期很短，因此很难直接测量。这解释了为什么测量由活性氧诱导的分子损伤产生的产物是评估和测量氧化应激的常用方法。为此，本研究选择了不同的氧化应激和抗氧化反应生物标记物，代表生物体受到环境应激时可能发生的不同生化途径和生物结构改变(37).

TBAR，反映了非酶活性氧相关脂质过氧化反应引起的整体损伤，其中MDA是最常见的副产物(38)，是脂肪氧化应激的常用生物标志物(21). 活性醛MDA是多不饱和脂肪酸（PUFAs）过氧化引起的组织损伤的主要指标，PUFAs由两种最常见的参与脂质氧化应激的活性氧（ROS）诱导：OH°和O₂H°(39).

事实上，脂质过氧化导致许多醛类的形成，其中某些醛类具有高度反应性，可被视为次级信使，传播和放大初始氧化应激。MDA尤其如此，它是一种双功能电泳剂，能够与亲核试剂（包括蛋白质中的氨基酸残基）发生强烈反应(39). 因此，MDA加合物具有生物高度毒性，因为它们通过产生分子内或分子间蛋白质/DNA交联，诱导生物分子的结构和功能发生深刻变化(40,41).

这可能解释了为什么大多数基于MDA与TBA的衍生化来测量MDA的分析因其相对缺乏特异性而受到质疑(42). 这是因为TBA（除MDA外）能够与试管中的许多其他分子自发反应；通过使用高温（90–100°C）获得TBA/MDA分光光度法测量的缩合产物，该过程能够生成在体外进一步氧化(43). 在本研究中，Londero和Lo Greco开发的方法(24)使用，这被认为是为了最大限度地减少由于程序本身造成的偏差，因此可能会增加特异性。此外，在同一样本中同时测量TBAR和MDA，并将这两个生物标记物的值与健康对照组的正常范围值进行比较。使用该程序，可以证明40-50%的患者的TBAR和MDA平均血浆值相对于正常值有统计学意义的显著增加，这一发现强烈表明这些患者的外周血中检测到的脂质过氧化状态增加。此外，这些数据在32名TBAR研究患者的总样本中得到了证实，并且对MDA有显著影响。

事实上，这些数据可能并不局限于外周血，因为细胞膜和核膜主要由脂肪酸组成，包括PUFA。在过去的20年里，MDA被认为是许多疾病（包括癌症）中可靠的脂质过氧化标记物(44–47)，2型糖尿病(48)、心血管疾病(49,50)和阿尔茨海默病(51). 根据目前的数据，EMFIS也是如此，这一结果并不令人惊讶，因为氧化应激，包括脂质过氧化，也已在类似的公认病理条件中得到证实，包括慢性疲劳综合征（CFS）(52–56)和MCS(57).

然而，如前所述，氧化应激是一个极其复杂的氧化还原循环过程，导致各种氧化/亚硝化自由基和分子物种的攻击，超出自然防御机制；因此，它可能不能仅通过一种生物标志物来测量。除了TBAR和MDA外，本研究还测量了GSH，更具体地说，GSSG和NTT作为氧化应激生物标记物。谷胱甘肽是决定细胞氧化还原状态的主要化合物。它是一种原型抗氧化剂，直接或作为GPx的辅因子参与细胞保护，免受氧化应激的毒性影响。这种含硫醇的三肽以氧化（GSSG）和还原（GSH）形式存在，因此是一种亲核剂和还原剂，能够与亲电和氧化物种反应，使细胞逃避ROS与关键分子靶点（包括蛋白质或核酸）的相互作用(58). GSH与GSSG的比值是细胞氧化还原状态的一个众所周知的标志(59). 因此，测定GSH和GSSG，并测定其比值（GSH/GSSG）和总和（GluT），以分析氧化应激和抗氧化应激反应。

在氧化应激期间，GSSG是由一个过氧化氢分子氧化两个GSH分子而产生的，其公式如下：2GSH+H₂O（运行）₂GSSG+2H型₂O[D]；而根据涉及辅酶NADPH的反应，这两个GSH分子通常是从GSSG还原中回收的：GSSG+NADPH 2GSH+NADP⁺[E] ●●●●。

值得注意的是，根据[D]，GSH的氧化是由GPx催化的，而根据[E]，GSSG的还原是由GR催化的；因此，根据[D]和[E]，测量了红细胞和血浆中这两种关键酶的活性。

在本研究中，有证据表明，与正常范围值相比，40%的患者的GSSG血浆平均值在统计学上显著增加，这意味着这些患者的外周血中检测到氧化还原状态。然而，这些数据并未在32名患者的总体样本中得到证实，这些样本的平均GSSG血浆平均值在统计学上没有显著增加。

根据[D]，假设GSSG增加可能导致GSH耗竭，从而导致抗氧化防御能力下降。这可能解释了以下结果：在所研究的全部患者样本中，GSH的平均血浆值、GSH/GSSG比率和GSH/GluT比率与正常对照值相比均显著降低，具有统计学意义；在这些生物标记物值低于正常下限的患者中，有20-40%的患者的平均值与正常值相比在统计学上显著降低，这一发现也证实了EHS自我报告患者存在氧化应激。在De Luca的红细胞中也获得了类似的GSH数据，尽管不是GSSG/GluT比率等(57)研究表明，与测量红细胞中的GSSG/GluT比率相比，血浆中GSSG、GSH/GSSG比率或GSH/GluT比值的测量对于评估EHS自我报告患者的氧化应激可能更具信息性。

如上所述，由于GSSG增加可能是由GPx活性增加和/或GR活性降低引起的，因此本研究测量了红细胞和血浆中这两种关键酶的活性。在所有研究的32例患者中，红细胞和血浆中的总平均GPx活性在统计学上没有显著增加；除两例外，所有研究样本的红细胞和血浆中的平均GR活性均正常。然而，当考虑到红细胞和血浆中GPx活性分别增加的18.75%和9.28%的患者时，发现了具有统计学意义的差异。因此，有人认为，外周血GSSG平均水平的增加可能与约19%的患者的GPx活性增加有关，和/或与GR活性降低或正常有关；根据[E]，后一种诱导酶的活性不足以从GSSG中回收GSH。

在氧化还原过程中，GPx是一种重要的酶，因为它作为过氧亚硝酸盐还原酶能够有效地还原过氧亚硝基/过氧亚硝酸（ONOO⁻/ONOOH）转化为亚硝酸盐（NO），从而保护细胞免受氧化和硝化反应的影响(60). 当前数据与De Luca中获得的数据不完全一致等(57)这项研究显示，与正常值相比，红细胞中GPx活性总体上在统计学上显著增加。此外，由于在后一项研究中未测量GR活性，因此无法确认目前数据的准确性，该数据表明红细胞和血浆中GR活性处于正常水平。然而，在本研究中，EHS自我报告患者氧化应激的证据得到了相当大的加强，因为相对于正常值，当考虑到全部患者样本和接近60%的平均值高于正常上限的患者时，观察到红细胞SOD1平均值在统计学上显著增加。

这些结果在德卢卡的MCS患者中得到了证实等(57)研究，尽管不是针对EHS患者；然而，在这些患者中，红细胞中SOD1平均值有强烈的增加趋势。与当前数据相比，这种差异的原因尚不清楚，可能是由于不同的纳入标准，因为这些标准在De Luca中没有明确详细说明等研究和/或不同剂量技术的使用。

SOD1通过将超氧阴离子分解为过氧化氢和分子氧来催化超氧阴离子的解毒。O（运行）₂°⁻+O（运行）₂°⁻+2小时⁺→ 小时₂O（运行）₂+O（运行）₂[F] ●●●●。

关于携带EMFIS患者SOD1活性增加的进一步考虑是，根据[B]和[C]，H的过度生成₂O（运行）₂可能会产生过量的OH°和O₂H°自由基和OH⁻离子产生，从而可能放大氧化应激诱导的有害健康影响。这种假设是合理的，因为在本研究中，GPx活性仅在10-18%的病例中增加，从而限制了其H₂O（运行）₂解毒能力。另一种解毒H的可能性₂O（运行）₂是过氧化氢酶。然而，尽管有报道称，与正常对照组相比，EHS自我报告患者的过氧化氢酶活性倾向于降低，但本研究并未测量过氧化氢酶活性(57)，意味着H₂O（运行）₂这些患者的过氧化氢酶解毒能力可能不够。

根据[D]和[F]，可以通过提供H₂O（运行）₂此外，SOD1还可能间接促进GSSG的形成，因为如上所述，在EHS自我报告患者中，GPx活性正常，甚至增加。事实上，无论EHS自我报告患者SOD1增加的结果如何，值得注意的是，阿尔茨海默病患者报告的SOD1活性水平也有类似的增加，这种增加的水平已被考虑用于该病的早期诊断和治疗监测(61). 携带EMFIS的患者也可能出现这种情况。

在氧化过程中，过氧亚硝酸盐（ONOO⁻)也可能由超氧阴离子与一氧化氮在氧化/硝化应激过程框架内的反应生成，根据以下公式：O₂⁻°+NO→ONOO⁻[G] ●●●●。

在这个体内反应，NO与O的自由基偶联₂⁻°形成非自由基阴离子ONOO⁻其速度足以超过SOD1的内源性保护作用。虽然NO被视为一种生理细胞调节剂，但由于其在组织内的快速扩散，它也被认为是在不同炎症相关病理条件下发生细胞损伤的关键介质，尤其是在神经退行性疾病，包括阿尔茨海默病中(62). 由于NO在大脑中大量产生，人们认为它可能在放大过氧亚硝酸盐诱导的中枢神经系统毒性中起主要作用，从而解释了阿尔茨海默病与过氧亚硝基相关氧化应激有关的事实。事实上，与过去所认为的相反，大多数与氧化应激相关的毒性作用可能归因于NO，众所周知在体外NO可抑制脂质过氧化(63); 现在已经清楚地确定，由于每次NO和超氧化物碰撞时几乎瞬间形成过氧亚硝酸盐，过氧亚硝酸盐是真正的有毒组织损伤剂；过氧亚硝酸盐是一种强大的氧化剂，已被证明通过与细胞内脂质、蛋白质和DNA以相对较慢的速率和扩散限制能力相互作用而导致致病性损伤(62).

这种选择性反应的一个很好的例子是蛋白质中酪氨酸残基的硝化和NTT的形成，NTT因此成为过氧亚硝酸盐形成的标志(64)是氧化/硝化应激的标志(65).

因此，本研究将NTT纳入所使用的氧化应激生物标记物中。考虑到调查的60名EHS自我报告患者的总体样本，可以根据NTT值定义三类患者：三分之一的患者表现出正常范围内的值，另有三分之一的患者表现出高于正常上限的值，而另有三分之一的患者的数值低于正常下限。值得注意的是，在后两类患者（平均值异常）中，这些值相对于正常值在统计学上显著增加或减少，这一事实证实了这些发现。

这些数据强烈表明，三分之一的受试者，即NTT平均值在统计学上显著增加的患者，外周血中存在可检测到的氧化/亚硝化应激；总的来说，这些数据让人怀疑为什么三分之二的患者NTT值正常或在统计学上显著降低。三分之一患者的NTT值增加很容易解释为过氧亚硝酸盐形成增加，也可以解释为谷胱甘肽（通常是过氧亚硝基阴离子的有效清除剂）减少(60)，可能导致过氧亚硝酸盐解毒减少。此外，由于SOD1也可能催化过氧亚硝酸盐介导的酪氨酸硝化(24)可以假设，在许多患者中发现的SOD1活性增加也可能有助于这些患者中NTT检测的增加。

然而，解释三分之二患者的NTT值正常或降低更成问题。一个似是而非的假设可能是，根据[F]，增加的SOD1活性可能会对生物体内的超氧阴离子产生强烈的解毒作用，从而将过氧亚硝酸盐的形成降低到NTT正常化甚至降低的水平。如果这种假设得到验证，则可能进一步证实这些患者存在氧化应激，因为这种解毒过程将涉及SOD1活性的增加。第二个假设可能与谷胱甘肽清除过氧亚硝酸盐有关，因为如上所述，过氧亚硝基化合物能够直接氧化低分子量硫醇，包括谷胱甘苷；这一假设与患者体内观察到的谷胱甘肽生物利用度下降相一致。最后，第三个假设可能涉及过氧亚硝酸盐通过诱导酪氨酸硝化和半胱氨酸氧化对某些酶的失活作用。根据De Luca获得的数据，与目前的数据一致，这可能是大多数患者的GR情况，其中一些患者的GPx和SOD1情况，也可能是过氧化氢酶情况等(57). 酪氨酸硝化可能确实会影响选择性蛋白质的结构和功能(66)因此，必须将其视为过氧亚硝酸盐介导毒性的中心过程。值得注意的是，酪氨酸硝化，尤其是谷胱甘肽缺乏，与过氧亚硝酸盐毒性增加相关，被认为有助于许多炎症相关疾病的发生和进展，尤其是神经退化性疾病帕金森氏病(67)、阿尔茨海默病(68)和肌萎缩侧索硬化(69). 可能解释这些病理性疾病发生的一个关键分子机制可能涉及过氧化氢激活促炎性转录因子核因子（NF）-κB(70)和/或过氧亚硝酸盐，可能通过NF-κB激酶依赖性细胞型特异性途径的经典抑制剂(71). 需要在分子生物学这一领域进行进一步研究，以阐明氧化应激在炎症，尤其是炎症相关疾病发病中的分子因果作用。

无论考虑何种确切的分子机制，目前的数据强烈表明，EHS自我报告患者，更确切地说是携带EMFIS的患者，存在氧化/亚硝化应激。通过测量血浆中的TBAR、MDA、GSSG/GSH和NTT，以及红细胞和血浆中的诱导酶SOD1和GPx证明了这一点。对这些不同参数之间相关性的研究证实了当前分子解剖分析的一致性。

本研究的一个主要发现是，通过使用有限数量的氧化应激生物标记物，70-80%的EHS自我报告患者能够表征氧化应激的存在。因此，包括癌症在内的许多慢性病理疾病也是如此(44–47)、糖尿病(48)、心血管疾病(49,50)、神经退行性疾病(51)和类似的病理综合征，包括CFS(51–55)和MCS(57)，目前的数据强烈表明，EMFIS可能具有某种程度的慢性炎症特征(三,4)除了氧化应激。这意味着EMFIS（就MCS和CFS而言）是一种新的病理性疾病，值得国际生物医学界的认可，也值得世界卫生组织的分类。

对于EHS自我报告患者氧化应激的原因，目前尚无明确的解释。认为nocebo效应最初可能导致氧化应激的假设不太可能，因为这无法解释本研究中明显的分子异常(4). 某些环境压力源可能与这种病理的发作有因果关系的假设需要进一步研究。因为之前已经证明，在EHS自我报告患者中，MCS经常与EHS相关(三)理论上，人造化学品可能是这些环境压力源。然而，在本研究中，所有可能与EHS相关的MCS患者均被排除在外，因此患者报告的EMF暴露可能是一种环境压力源。这个假设值得考虑，因为在体外和动物实验研究报告，极低频（ELF）辐射暴露(72,73)更重要的是射频（RF）EMF暴露(74–79)与氧化应激的发生有关，并产生包括分化改变在内的生物效应(72,73)，炎症反应和DNA损伤(77,80); 所有这些有害影响在大脑中发生的频率更高(74,76–79).

最后，可以得出结论，无论其病因为何，EMFIS在生物学上可能被描述为一种新的病理性疾病，因此可以根据临床症状在医学实践中进行诊断，并且更客观地通过测量：炎症相关生物标记物，包括组胺、，蛋白S100B与细胞应激伴侣蛋白Hsp70和Hsp27(三); 氧化应激生物标志物，包括血浆中的TBAR、MDA、GSS和NTT；以及抗氧化防御生物标记物，包括红细胞中的SOD，以及血浆中的GSH和GPx。