復(fù)雜電磁環(huán)境下電磁輻射對大鼠肝臟的影響

呂朝輝, 張文鸞, 耿德軍, 范玉林, 盛小娟, 李西平

(解放軍第522醫(yī)院, 洛陽 471000)

電磁輻射污染是第四大環(huán)境污染源,其對人體健康的危害日益受到公眾的關(guān)注。大量研究[1-5]表明，一定強度的電磁輻射可對機體健康產(chǎn)生明顯損害, 主要集中在腦、肝臟、生殖、心血管、免疫等器官或系統(tǒng)。既往研究幾乎均關(guān)注于單一波長、單一功率及單一輻射源,其結(jié)論注定具有局限性。在實驗場、訓(xùn)練場、作戰(zhàn)場上，人員則是同時暴露于多種波長、多種信號方式及多個輻射源的復(fù)雜電磁環(huán)境之中的。而且,日常生活環(huán)境中的輻射源也不是單一的。因此有必要對復(fù)雜電磁環(huán)境的危害性進行進一步研究。本文即是采用多個輻射源以模擬復(fù)雜電磁環(huán)境, 并觀察其對實驗大鼠肝臟的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗動物及分組

清潔級7～8周齡雄性Wistar大鼠50只，購自北京維通利華實驗動物有限公司[SCXK(京)2012-0007]，體質(zhì)量265.0±14.9 g。隨機分為5組: 正常對照組、不同輻射時間實驗組1、2、3、4，每組各10只。除照射參數(shù)不同外，各組大鼠飼養(yǎng)條件完全相同，所有動物實驗前均進行適應(yīng)性喂養(yǎng)1周，飼養(yǎng)于洛陽普萊柯生物工程股份有限公司設(shè)施[SYXK(豫)2013-0003]。

1.2 測試環(huán)境、儀器及試劑

1.2.1 測試環(huán)境 在暗室內(nèi)平臺上進行，信號發(fā)射天線與被測品(大鼠)等高，被測品與天線相距1 m,測試布局見示意圖1。設(shè)置模擬輻射源33個，頻率從P波段到Ku波段，信號強度1 mW/cm2左右，包括脈沖信號與連續(xù)波信號。

1.2.2 儀器及試劑 數(shù)碼生物顯微鏡(BA300型, 中國麥克奧迪實業(yè)集團有限公司); 輪轉(zhuǎn)式切片機(RM2126 型，上海徠卡儀器有限公司) ; 全自動組織包埋機(ZMN-7803型，常州市華利電子有限公司)。TUNEL試劑盒(Roche公司，試劑盒批號11684817910); Bax免疫組織化學(xué)染色試劑盒(艾博抗abcam公司，試劑盒批號:GR35409-1)。

圖 1 測試布局圖

1.3 輻射方法

各組大鼠每日均放置于暗室1次，每次持續(xù)160 min (含照射及未照射時間)，連續(xù)進行30 d。其中對照組為偽照射組，不進行照射。實驗組1、實驗組2、實驗組3、實驗組4每日持續(xù)照射時間分別是20 min、40 min、80 min、160 min，其余照射參數(shù)相同。

1.4 觀測指標(biāo)

1.4.1 肝臟組織切片的制備及觀察 30 d照射結(jié)束后3 h采集標(biāo)本: 每只大鼠經(jīng)腹腔注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%戊巴比妥鈉(30 mg/kg)，在麻醉狀態(tài)下取出肝臟，用體積分?jǐn)?shù)10%甲醛固定,常規(guī)脫水、石蠟包埋、切片。常規(guī)進行蘇木精-伊紅染色(HE染色)、中性樹膠封片，光學(xué)顯微鏡下觀察并拍照。

1.4.2 細(xì)胞凋亡原位檢測 按TUNEL試劑盒說明書進行。在顯微鏡下(×400)觀察，每個標(biāo)本計數(shù)5個無重復(fù)的陽性細(xì)胞數(shù)(細(xì)胞核中有棕黃色顆粒者)最多的高倍視野(×400)，計算500個肝細(xì)胞中陽性細(xì)胞所占的百分比，作為該標(biāo)本的凋亡指數(shù)。

1.4.3 肝細(xì)胞Bax蛋白表達 按試劑盒說明書進行ABC免疫組織化學(xué)染色, 最終二甲苯透明后樹脂封片。光學(xué)顯微鏡下細(xì)胞質(zhì)中出現(xiàn)棕褐色顆?；騽蛸|(zhì)樣棕黃色結(jié)構(gòu)為陽性細(xì)胞。每只大鼠選取5個無重復(fù)的陽性細(xì)胞數(shù)最多的高倍視野(×400), 計數(shù)每100個細(xì)胞中的陽性細(xì)胞數(shù)為陽性細(xì)胞率( 以 %表示)[6]。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS17.0軟件，對上述資料進行單因素方差分析, P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 組織形態(tài)學(xué)變化

對照組大鼠肝臟組織及肝小葉結(jié)構(gòu)完整，肝細(xì)胞分界清，大小一致，細(xì)胞核1～2個，呈圓形、卵圓形，于細(xì)胞中央，胞質(zhì)豐富，肝竇排列規(guī)則(圖2a)。實驗組1與2肝組織結(jié)構(gòu)基本正常(圖2b)。實驗組3肝小葉結(jié)構(gòu)完整，肝細(xì)胞輕度濁腫，染色質(zhì)疏松淡染，肝竇內(nèi)見少量炎癥細(xì)胞浸潤，肝竇庫普否細(xì)胞增多，肝細(xì)胞發(fā)生濁腫(圖2c)。實驗組4肝小葉結(jié)構(gòu)基本完整，肝細(xì)胞濁腫，胞質(zhì)紅染，胞核體積變小，皺縮、染色質(zhì)濃集，肝竇擴張，匯管區(qū)炎癥細(xì)胞浸潤(圖2d)。

2.2 細(xì)胞凋亡原位檢測結(jié)果

光學(xué)顯微鏡下可見對照組陽性細(xì)胞稀疏散在(圖3a)，而實驗組1至實驗組4，陽性細(xì)胞滿視野可見，尤其以實驗組4為明顯(圖3b)。隨著微波暴露時間的延長，凋亡指數(shù)相應(yīng)增大。實驗組4其凋亡指數(shù)達到了60.26±1.46。各組肝細(xì)胞凋亡指數(shù)見表1，各組間差異顯著。

2.3 肝細(xì)胞Bax蛋白表達

圖 2 各組大鼠肝臟組織HE染色 (HE×100)

對照組Bax陽性細(xì)胞稀疏散在(圖3c)，從實驗組1至實驗組4，陽性細(xì)胞逐漸增多，并隨著照射時間的延長呈現(xiàn)遞增趨勢，尤其以實驗組4為明顯(圖3d)，各組肝細(xì)胞Bax陽性細(xì)胞率見表2，各組間差異顯著。

3 討論

隨著電子技術(shù)的發(fā)展及電子產(chǎn)品的普及，人們對其潛在的危害日益關(guān)注，且因此進行了很多相關(guān)研究。手機是最受關(guān)注的熱點之一，很多研究顯示，手機對部分精液參數(shù)具有潛在的危害作用。但進一步的Meta分析結(jié)果顯示，在體的手機使用對精液參數(shù)沒有顯著危害作用 ，但離體精液在暴露于射頻電磁輻射后其活動度和活力則顯著下降。針對動物實驗的Meta分析結(jié)果顯示，射頻電磁輻射暴露對精液濃度和活動度也有不利影響。手機輻射還有潛在的致癌性，國際腫瘤研究組織將手機引起的射頻電磁輻射劃分為人類可能致癌物(2B)[7]。

上述這些研究都是針對單一輻射源進行的。單一輻射源還可以引起包括皮膚、骨髓、肝臟等在內(nèi)的細(xì)胞凋亡[2,4,6,8-12]。細(xì)胞凋亡與細(xì)胞死亡相比較，發(fā)生相對緩慢、有秩序，對機體危害相對較小。已知引起凋亡的主要原因是藥物及輻射等。Bcl-2 基因家族是參與調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵因子，它編碼的蛋白屬于凋亡相關(guān)蛋白。該家族成員有很多個，分屬于抗凋亡和促凋亡成員，二者協(xié)同作用，具備細(xì)胞凋亡開關(guān)的功能。其中的Bax蛋白具有促凋亡作用。被檢測組織細(xì)胞中Bax增多，提示發(fā)生了凋亡。

表 1 各組大鼠肝細(xì)胞凋亡指數(shù)Table 1 Apoptotic index of hepatocyte in different groups of rats

表 2 各組大鼠肝細(xì)胞Bax陽性細(xì)胞率Table 2 Bax positive cell rate of hepatocyte in different groups of rats

圖 3 大鼠肝細(xì)胞凋亡和Bax陽性細(xì)胞檢測 (SP×200)

而實驗場、訓(xùn)練場、作戰(zhàn)場則屬于復(fù)雜電磁環(huán)境，含有多種波長、多種信號方式、多個不同輻射源。本文模擬了復(fù)雜電磁環(huán)境，觀察了暴露于此環(huán)境不同時間后的大鼠的肝臟, 采用細(xì)胞凋亡原位檢測方法在DNA水平觀察到了受輻射后所有大鼠的肝細(xì)胞均發(fā)生了凋亡。又進一步通過免疫組織化學(xué)檢測肝臟Bax陽性細(xì)胞, 在蛋白質(zhì)水平再次證實了受輻射大鼠的肝細(xì)胞發(fā)生了凋亡。并且其凋亡指數(shù)或凋亡細(xì)胞百分率也都隨著照射時間的延長而增加,二者結(jié)果具有一致性。上述結(jié)果顯示復(fù)雜電磁環(huán)境與單一電磁環(huán)境一樣都對生物體具有損害作用。

隨著環(huán)境中輻射源的不斷增加，即使其各自頻率不同，但其危害卻具有疊加效應(yīng)。提示相應(yīng)監(jiān)管部門應(yīng)做好環(huán)境檢測，控制輻射源數(shù)量及信號強度, 做好合理規(guī)劃布局, 以最大限度地從源頭上減少對人體及其它生物體危害。同時，應(yīng)盡可能注重對暴露時間控制，還要不斷探索其它行之有效的防護措施，以進一步減小電磁輻射危害。

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