高功率微波輻射后豚鼠聽(tīng)性腦干反應(yīng)閾值的變化

王曉東 劉晨 彭瑞云 姚斌偉 周紅梅 楊仕明 于寧

1中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科&耳鼻咽喉科研究所(北京100853）

2中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所（北京100850）

高功率微波輻射后豚鼠聽(tīng)性腦干反應(yīng)閾值的變化

王曉東1劉晨1彭瑞云2姚斌偉2周紅梅2楊仕明1于寧1

1中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科&耳鼻咽喉科研究所(北京100853）

2中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射與輻射醫(yī)學(xué)研究所（北京100850）

目的本研究運(yùn)用同一波段、不同功率的微波對(duì)豚鼠照射，觀察豚鼠微波輻射前后聽(tīng)力的變化。方法選取聽(tīng)力正常的SPF級(jí)雄性Hartley豚鼠，隨機(jī)分為對(duì)照組、30mW/cm2組100mW/cm2組，于輻射前、輻射后即刻、3天、7天、14天測(cè)定聽(tīng)性腦干反應(yīng)閾值。結(jié)果100 mW/cm2組輻射后ABR閾值升高，即刻、3天、7天、14天ABR閾移與對(duì)照組差異有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；30mW/cm2組閾移與對(duì)照組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。結(jié)論本實(shí)驗(yàn)條件下的結(jié)果表明，高功率微波輻射可導(dǎo)致豚鼠ABR閾值升高，但損傷作用與輻射的功率有關(guān)。

聽(tīng)性腦干反應(yīng)；微波；豚鼠；氧化應(yīng)激

隨著社會(huì)和科學(xué)的進(jìn)步，微波被廣泛應(yīng)用于軍事、通訊、醫(yī)療等各個(gè)領(lǐng)域，無(wú)線傳輸技術(shù)的普及給人們的生活帶來(lái)巨大便利，身邊的電器、移動(dòng)電話、電腦均需要微波來(lái)傳輸信息，人們無(wú)時(shí)無(wú)刻不處于微波輻射之中，對(duì)健康的潛在危害引起廣泛關(guān)注[1]。研究表明，高功率微波對(duì)人體多個(gè)系統(tǒng)器官具有損傷和不良影響[2-3]。神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等均是微波損傷的靶器官，可引起神經(jīng)衰弱[4]、記憶力減退、心臟節(jié)律障礙[5-6]、造血功能障礙、精子活力減退等諸多不良后果，并與某些腫瘤的發(fā)生相關(guān)[7-8]。微波對(duì)聽(tīng)力的影響，尚無(wú)明確結(jié)論。S波段的微波頻率在2～4GHz，廣泛應(yīng)用于無(wú)線通訊和軍事領(lǐng)域。本研究運(yùn)用S波段、不同功率而總輻射能量相同的微波對(duì)豚鼠照射，觀察豚鼠微波輻射前后聽(tīng)力的變化。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

選取雄性、體重200～250g的Hartley豚鼠15只，均為無(wú)特定病原體動(dòng)物(Specific pathogen Free，SPF)，由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)于無(wú)特定病原菌、恒溫（20～25℃）恒濕（45%～50%）條件的超凈層流架中。實(shí)驗(yàn)入選條件為：雙耳聽(tīng)性腦干反應(yīng)（Auditory Brainstem Response，ABR）閾值均≤30dB SPL。

1.2 動(dòng)物分組

照射源為S波段高功率微波輻射源。將動(dòng)物隨機(jī)分為3組，每組5只，實(shí)驗(yàn)組分為30 mW/cm2組和100 mW/cm2組，兩組功率不同，總輻射能相同。30mW/cm2組：用30mW/cm2強(qiáng)度的微波，每天照射15分鐘，連續(xù)3天；

100 mW/cm2組：用100mW/cm2強(qiáng)度的微波，照射1次，15分鐘；

正常對(duì)照組：不予微波照射，其余條件與上述兩組相同。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

微波輻射在微波輻射室內(nèi)進(jìn)行，墻壁地面均涂裝微波吸收材料，防止微波在空間中反射，影響動(dòng)物接受輻射的功率。將豚鼠放入特制有機(jī)玻璃動(dòng)物固定盒中，置于圓形輻射臺(tái)上，輻射源在輻射臺(tái)正上方1米處，實(shí)驗(yàn)組標(biāo)示輻射強(qiáng)度為動(dòng)物接收到微波的強(qiáng)度，輻射臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使動(dòng)物均勻受照。照射前、照射后即刻（30Mw/cm2組為第三次照射后即刻）、3天、7天、14天對(duì)3組豚鼠進(jìn)行ABR閾值測(cè)試。

ABR閾值測(cè)試采用美國(guó)TDT聽(tīng)覺(jué)誘發(fā)電位工作站（美國(guó)TDT system 3，RZ6），刺激聲為短聲（Click），帶通濾波100～3000Hz，放大增益106，刺激速率20次/秒，相同刺激強(qiáng)度疊加1024次，最大刺激強(qiáng)度為90dB SPL，依次遞減5dB SPL，判斷標(biāo)準(zhǔn)為能重復(fù)出可分辨的ABR波形的最低刺激強(qiáng)度，該強(qiáng)度即判斷為ABR閾值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

文中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以算數(shù)平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差代表，運(yùn)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用重復(fù)測(cè)量資料方差分析。以P＜0.05為差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果

微波照射前，各組動(dòng)物聽(tīng)力均正常（閾值≤30dB SPL），無(wú)顯著性差異。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組豚鼠在輻射前和輻射后行為無(wú)明顯變化。為直觀反映S波段微波對(duì)豚鼠聽(tīng)力損傷的差異，部分?jǐn)?shù)據(jù)分析時(shí)采用閾移值作為衡量標(biāo)準(zhǔn)（閾移值=測(cè)試時(shí)閾值-照射前閾值）。

正常對(duì)照組：ABR閾值在實(shí)驗(yàn)前后各時(shí)間點(diǎn)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

30mW/cm2組：輻射后即刻、3天、7天、14天ABR閾移與對(duì)照組的差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

100 mW/cm2組：與對(duì)照組和30 mW/cm2組比較，輻射后即刻（P＜0.05）、3天（P＜0.05）、7天（P＜0.05）、14天ABR（P＜0.05）閾移的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 豚鼠照射后ABR閾值變化(n=5)Fig.1 HPM radiation lead to increase ofABR threshold(n=5)

表1 高功率微波照射后各組動(dòng)物ABR閾移(dB)(n=5)Table 1 HPM radiation lead to increase ofABR threshold(dB)(n=5)

3 討論

高功率微波對(duì)生物體的損傷受到廣泛關(guān)注，神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等均是微波損傷的靶器官。高功率微波對(duì)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的損傷效應(yīng)尚無(wú)明確結(jié)論，有部分學(xué)者報(bào)道了微波損傷聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的研究結(jié)果。于寧等發(fā)現(xiàn)高功率的電磁脈沖可以導(dǎo)致昆明小鼠聽(tīng)覺(jué)腦干反應(yīng)閾值升高[9]，馮曉華等發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的微波暴露導(dǎo)致外毛細(xì)胞功能障礙[10]。本研究發(fā)現(xiàn)，高功率微波可導(dǎo)致豚鼠ABR閾值升高，并且在相同輻射能量下，功率高者損傷明顯，而低功率組并未引起明顯的閾值變化。研究結(jié)果顯示短時(shí)間內(nèi)接受高功率微波輻射，對(duì)聽(tīng)力的損傷重于長(zhǎng)時(shí)間低功率微波輻射，急性微波損傷對(duì)聽(tīng)力的傷害比慢性微波輻射的影響更大。國(guó)外學(xué)者也有研究表明低功率的微波輻射對(duì)聽(tīng)力的損害無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[11]。

微波損傷的效應(yīng)機(jī)制尚不明確，目前有多種理論解釋。氧化應(yīng)激反應(yīng)是其重要機(jī)制，這也是微波多系統(tǒng)損傷的共同機(jī)制[12-16]。聽(tīng)覺(jué)細(xì)胞對(duì)氧化應(yīng)激較為敏感，氧化應(yīng)激反應(yīng)是導(dǎo)致耳聾的重要機(jī)制之一[17-18]。微波可引起機(jī)體產(chǎn)生更多的活性氧，正常狀態(tài)下活性氧的產(chǎn)生和消除處于動(dòng)態(tài)平衡，一旦活性氧大量產(chǎn)生，超過(guò)正常代償水平，活性氧可攻擊生物大分子，影響細(xì)胞功能，導(dǎo)致多種疾病的發(fā)生。微波的氧化應(yīng)激理論恰好解釋了本研究中急性微波損傷較重的現(xiàn)象，低功率的微波輻射雖然也可引起機(jī)體活性氧的增加，但通過(guò)機(jī)體代償仍處于動(dòng)態(tài)平衡，不會(huì)短時(shí)間產(chǎn)生大量活性氧導(dǎo)致聽(tīng)覺(jué)細(xì)胞功能異常；隨著微波輻射功率增高，活性氧動(dòng)態(tài)平衡被打破，產(chǎn)生大量活性氧攻擊生物大分子，導(dǎo)致細(xì)胞功能受損，進(jìn)而引起聽(tīng)力的損傷。

本研究結(jié)果表明高功率微波導(dǎo)致豚鼠ABR閾值升高，推斷微波對(duì)人聽(tīng)力可能也存在損傷效應(yīng)。我們將進(jìn)一步研究高功率微波聽(tīng)力損傷的機(jī)制和預(yù)防，同時(shí)建議對(duì)有高功率微波暴露的人員提供必要的防護(hù)措施，同時(shí)呼吁社會(huì)各界加強(qiáng)對(duì)微波聽(tīng)力損傷和防護(hù)的關(guān)注和研究。

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Changes ofAuditory Brainstem Response Thresholds in Guinea Pigs Following High-Power-Microwave Radiation

WANG Xiaodong1,LIU Chen1,PENG Ruiyuan2,YAO Binwei2,ZHOU Hongmei2,YANG Shiming1,YU Ning1
1 Department of Otolaryngology,Head&Neck Surgery,Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China
2 Institute of Radiation Medicine，PLA Academy of Military Medical Sciences，Beijing 100850，China
Corresponding author:YU NingEmail：yuning12@sina.com

ObjectiveTo report changes in auditory brainstem response threshold in guinea pigs after high-power-microwave radiation.MethodsFifteen male guinea pigs were divided into a control group,a 30 mW/cm2treatment group and a 100 mW/cm2treatment group.Following high-power-microwave,guinea pigs were tested for ABR thresholds immediately and on Days 3,7 and 14.ResultsABR thresholds were elevated in the 100 mW/cm2treatment group at all time points(P＜0.05).There was no statistically significant difference between the 30 mW/cm2treatment group and control group at all time points(P＞0.05).ConclusionsThe results show that high-power-microwave radiation can lead to a power dose dependent increase ofABR thresholds in guinea pigs.

Auditory Brainstem Response;Microwave;Guinea pigs;Oxidative stress

This work was supported by grants from the National Natural Science Foundation of China(NSFC81470700 and 81528005),the National Basic Research Program of China(973 Program)(#2014CB943002)and PLA Medical Technology key project of scientific research（JDZYY20132）.

R764

A

1672-2922（2017）05-552-3

10.3969/j.issn.1672-2922.2017.010.

及編號(hào):自然基金項(xiàng)目（81470700、81528005）、國(guó)家973項(xiàng)目(2014CB943002)及全軍衛(wèi)勤重點(diǎn)項(xiàng)目（JDZYY20132）

王曉東，本科，主治醫(yī)師，研究方向:耳聾機(jī)制研究

于寧，Email:yuning12@sina.com

2016-05-06審核人：馮艷梅）