Occludin在微波辐射致大鼠血脑屏障损伤中的变化及意义

目的探讨长期低剂量微波辐射后大鼠海马组织中Occludin的表达及其在微波辐射致血脑屏障损伤中的作用。方法 156只二级雄性Wistar大鼠随机分为对照组及2.5、5、10mW/cm2辐射组(每组39只),分别采用0、2.5、5、10mW/cm2微波辐射,5次/周,6min/次,持续1个月。于辐射后6h及7、14、30、60、180d活杀大鼠(每组每个时间点5只),取海马组织,光镜和透射电镜观察海马血脑屏障结构改变;另取各组动物分别于6h及7、30d(每组每时间点3只)用2%伊文思蓝灌注后活杀大鼠,取海马组织,于激光共聚焦扫描显微镜下观察血脑屏障通透性变化;Western blotting、Real-time PCR和图像分析技术检测Occludin基因及蛋白表达的改变。结果 2.5、5、10mW/cm2微波辐射后7、14、30d,大鼠海马组织内血管周间隙增宽,内皮细胞间紧密连接结构模糊、增宽,星形胶质细胞肿胀。对照组海马组织中伊文思蓝局限于血管腔内,5、10mW/cm2组于辐射后6h均可见伊文思蓝弥散至血管外周,辐射后7d时更加显著,30d内未见恢复,且病变随辐射剂量增加呈加重趋势。5、10mW/cm2组大鼠海马中Occludin蛋白表达分别于第14天(P<0.05)和第7天(P<0.01)时开始降低,第30天时表达显著降低(P<0.01),而第60天时恢复至对照组水平(P>0.05)。2.5、5、10mW/cm2组海马中Occludin mRNA表达在辐射后6h和7d时无明显改变,14d时显著下降(P<0.01),30d时降至最低值(P<0.01),60d时恢复至对照组水平(P>0.05)。结论 2.5、5、10mW/cm2微波长期辐射可导致大鼠海马血脑屏障结构破坏,通透性增加,病变程度与辐射剂量有关;海马组织中Occludin表达减少可能参与了微波辐射致血脑屏障通透性升高的病理生理过程。     

伊文思蓝灌注染色技术在微波辐射致大鼠血脑屏障通透性改变中的应用

目的应用伊文思蓝（EB）灌注法并结合脑组织EB含量测定,检测大鼠血脑屏障（blood-brain barrier,BBB）通透性的变化,为研究微波辐射致大鼠BBB结构与功能的影响提供简便、快速、精确和灵敏的技术方法。方法采用10、30和100 mW/cm2微波辐射55只雄性Wistar大鼠,分别于辐射后1、3和7 d活杀前0.5 h尾静脉注入2%EB,脑组织冰冻切片应用共聚焦激光扫描显微镜下观察EB在大鼠海马BBB通透性变化,并采用化学比色法对脑组织中EB含量进行定量分析。结果共聚焦激光扫描显微镜观察EB在405 nm波长激发状态下呈鲜艳明亮的红色荧光,正常脑组织中,EB仅局限于血管腔内,未见透过血管壁渗出至管腔外。10~100 mW/cm2微波辐射后3~7 d大鼠海马脑组织BBB通透性增加,脑组织中可见大小不一的光斑,边界模糊,呈片状,血管周围可见弥散的红色荧光;与假辐射组相比,辐射组于3~7 d内海马组织EB含量均明显升高。结论应用伊文思蓝灌注后结合共聚焦显微镜观察和脑组织中EB含量的测定可准确检测微波辐射后BBB通透性的改变,值得推广应用。     

微波辐射对大鼠海马线粒体形态及能量代谢的影响

目的探讨微波辐射对大鼠海马线粒体形态及能量代谢的影响。方法采用30mW／cm^2微波辐射30只雄性Wiser大鼠，于辐射后6h、1d、3d和7d活杀取海马，采用电镜观察线粒体超微结构改变，酶活性染色显示线粒体ATP酶活性改变，分光光度计测定线粒体琥珀酸脱氢酶（succino denhydrogenase,SDH）、单胺氧化酶（monoamine oxidase，MAO）活性，高效液相色谱测量线粒体腺苷酸含量的变化。结果30mW／cm^2微波辐射后6h，海马线粒体大小、形状不规则，辐射后1和3d线粒体损伤加重，出现肿胀、空化、嵴紊乱、短小、数量减少等改变。SDH活性和ATP含量在辐射后6h降低，3d降至最低（P〈0．01），7d呈恢复趋势。ATP酶和MAO活性变化一致，于辐射后1和3d活性升高最为显著（P〈0．01）。结论微波辐射可损伤大鼠海马线粒体结构与功能，使线粒体能量代谢酶异常。     

高功率微波辐射后大鼠海马组织中突触后致密物-95及cAMP反应元件结合蛋白的变化

目的 观察高功率微波(HPM)辐射后大鼠海马组织中突触后致密物(PSD)-95及cAMP反应元件结合蛋白(CREB)的变化。方法 采用10、30和100 mW/cm² HPM照射75只Wistar雄性大鼠,于辐射后6 h、1、7、14和28 d活杀取海马组织,采用免疫组化、凝胶阻滞实验和图像分析等技术,观察海马神经元中PSD-95及CREB的变化。结果 HPM辐射后大鼠海马神经元胞浆中PSD-95的表达有不同程度的增加;10 mW/cm²组辐射后6 h, PSD-95表达增加,于辐射后1 d达高峰,28 d基本恢复正常;100 mW/cm²组辐射后6 h, PSD-95表达增加,MOD于1 d达高峰,IOD于7 d达高峰,28 d基本恢复至正常水平;30 mW/cm²组于辐射后3 d内,海马组织CREB与DNA的结合能力进行性降低。结论 HPM辐射后大鼠海马PSD-95表达增加,CREB与DNA结合能力减弱,参与了HPM辐射后海马组织损伤及海马神经元突触可塑性改变的病理生理过程。     

高功率微波辐射对大鼠心肌、血浆心钠素和内皮素的影响

探讨高功率微波（HPM）辐射后大鼠心肌、血浆心钠素和内皮素的改变及其意义。方法：采用平均功率密度为10—100mW／cm^2的HPM模拟源辐射90只二级Wiatar雄性大鼠，应用光镜、图像分析技术和放射免疫法检测HPM辐射后6h，1、3、7及14d大鼠变性心肌、血浆心钠素和内皮素变化。结果：HPM辐射后6h～7d内变性心肌范围呈进行性扩大并加重，7d见心肌肌浆凝聚，横纹消失，且随辐射剂量增加，损伤效应加重，14d病变减轻。大鼠血浆心钠素浓度于1～7d升高（P〈0．01或P〈0．05），且与辐射剂量呈正相关，即辐射剂量越大，效应越明显，14d恢复正常水平。血浆内皮素浓度于辐射后7d内呈升高趋势，10和100mW／cm^2组1d升高有统计学差异（P〈0．01或P〈0.05），14d恢复正常水平。结论：一定功率密度的HPM辐射可造成心肌纤维变性，心脏内分泌功能受损。参与了HPM辐射所致心脏损伤的病理生理过程。     

不同条件微波辐射致大鼠学习和记忆能力及脑组织结构改变的影响研究

目的探讨微波单次和累积辐射对大鼠学习和记忆能力以及脑组织结构的影响。方法对80只二级SD大鼠采用单次和累积辐射,单次辐射平均功率密度分别为2 mW/cm2和11 mW/cm2,累积辐射组每天辐射,平均功率密度为4.68μW/cm2,连续辐射30 d。采用Morris水迷宫观察大鼠学习与记忆能力的改变,于辐射后1,7,14,30,60 d采用光镜和电镜观察大鼠脑组织学和超微结构的改变。结果 （1）单次辐射后,与正常对照组相比,各辐射组大鼠逃避潜伏期均在辐射后有不同程度延长。2 mW/cm2组辐射后1 d和2 d,大鼠逃避潜伏期差异有显著性,11 mW/cm2组辐射后1 d和3 d,逃避潜伏期有显著性差异。累积辐射后大鼠逃避潜伏期无显著性差异。（2）11 mW/cm2组辐射后7~14 d,大鼠海马和大脑皮质神经元皱缩,核固缩,线粒体肿胀,局部空化,内质网扩张,突触间隙不清、囊泡减少,血管内皮连接增宽;累积辐射后14 d,大鼠海马及大脑皮质神经元固缩,线粒体肿胀空化,内质网扩张,突触间隙不清。结论 2和11 mW/cm2微波单次辐射可使大鼠学习和记忆能力下降,大鼠脑组织结构损伤;4.68μW/cm230 d微波累积辐射可引起大鼠脑组织结构损伤。     

β-内啡肽在高功率微波辐射后大鼠海马神经元中的表达及其意义

目的 探讨高功率微波（HPM）辐射后大鼠海马神经元中β-内啡肽的表达及其意义。方法 采用12mW／cm^2HPM模拟源辐照50只Wistar雄性大鼠，于照射后6h、1、3、7、14、28天活杀取大脑海马组织，经光镜、电镜、免疫组化和图像分析等技术，研究HPM辐射后大鼠海马损伤的特点、β-内啡肽的表达及其意义。结果HPM辐射后6h，海马神经元线粒体肿胀，髓鞘融合、解离。照射后3天神经元线粒体肿胀、空化，嵴断裂，核染色质浓缩、边集，突触间隙不清，囊泡堆积或排空。照射后1-7天，神经元胞浆中争内啡肽表达进行性增加，7天达高峰，14天后逐渐恢复，28天基本恢复至正常水平。结论 HPM辐射可引起海马组织学和超微结构的损伤，而β-内啡肽表达增加，且呈规律性变化，参与了海马损伤与修复的病理生理过程。     

高功率微波辐射后大鼠心脏β1肾上腺素能受体表达及其意义

目的探讨高功率微波（HPM）辐射后心脏β1肾上腺素能受体（β1-AR）表达的变化及其意义.方法采用平均功率密度为50 mW/cm^2的S波段HPM模拟源辐射45只二级Wistar雄性大鼠,应用光镜、免疫组织化学、RT-PCR和图像分析技术,定量研究HPM辐照后大鼠心脏组织结构改变及β1-AR蛋白及mRNA变化规律.结果50 mW/cm^2 HPM辐射后大鼠心肌纤维排列紊乱,颗粒变性甚至肌浆凝聚,7 d内进行性加重,14 d后减轻;辐射后1 d,β1-AR蛋白于心内膜下及肌层心肌细胞膜及胞浆表达增强,3 d达高峰（P＜0.05）,7 d仍有较强的表达（P＜0.05）,14 d恢复至正常水平;β1-AR mRNA于6 h～28 d均见升高（P＜0.01）,除7 d外,随时间延长,增强更加明显.结论50 mW/cm^2的HPM辐射可造成心脏组织结构的损伤,心肌β1-AR表达增强,参与了HPM辐射致心脏损伤的病理生理过程.     

2 450 MHz微波辐射对大鼠海马长时程增强和脑组织脂褐素的影响

目的 探讨微波对学习记忆影响的作用机制。方法 对海马诱发电位的长时程增强(LTP)和脑脂褐素含量进行研究，用2450MHz微波理疗机为照射源，以大鼠为实验对象，分别采用在体海马诱发电位法和分光光度法。结果 10～25mW／cm^2强度范围内的连续微波，可以对弱条件刺激和强条件刺激引发的LTP的群峰电位(PS)峰值产生抑制作用，并存在强度一效应关系，在25mW／cm^2时脂褐素含量显著高于对照组和10mW／cm^2组(P＜0．05)。结论 10～25mW／cm^2强度范围内的2450MHz连续微波可以通过抑制海马LTP的生成和脑脂褐素含量增加，造成学习记忆损害。     

高功率微波对大鼠下丘脑和垂体中糖皮质激素受体影响

目的探讨高功率微波（high power microwave，HPM）辐照后下匠脑与垂体中糖皮质激素受体（glucocorticoid receptor，GR）的变化及其意义。方法采用2～90mW／cm^2的HPM辐照130只二级雄性Wistar大鼠，分别于照后6h、1、3、7、14d、28d与3月活杀动物，取下丘脑与垂体，采用免疫组化和图像分析技术研究GR在辐照后大鼠下丘脑与垂体中的表达。结果辐照后下丘脑神经元中GR表达减弱。10mW／cm^2组在6h与1d时较对照组有显著下降（P〈0．05），7d后呈恢复趋势；50mW／cm^2绀在1d时有显著下降（P〈0．05）。辐照后垂体远侧部内分泌细胞GR表达增强。10mW／cm^2组在6h时有显著升高（P〈0．01），7d后呈恢复趋势；50mW／cm^2组在1、3d时均有显著升高（P〈0．01）。结论一定功率密度的HPM辐照后，下丘脑GR表达下降；垂体GR表达增强；HPA轴负反馈调控紊乩；表明GR参与rHPM辐照后下丘脑．垂体．肾上腺轴病变的病理生理过程。     

安多霖对微波辐射致大鼠胸腺和脾脏组织学及超微结构损伤的预防作用研究

目的观察安多霖对微波辐射致大鼠胸腺和脾脏组织学及超微结构损伤的预防作用。方法 Wistar雄性大鼠280只,随机分为短期（14 d）及长期（28 d）安多霖预防组,每组140只。每组又随机分为空白对照组、辐射组及0.75、1.5、3 g/（kg.d）安多霖预防组。辐射组及预防组动物连续灌胃给药14 d（每天1次）后进行30 mW/cm2微波辐射15 min,于停药（辐射）后6 h、7 d及14 d将动物分批活杀,采用光镜及电镜观察胸腺和脾脏的组织学及超微结构改变。结果短期安多霖预防组：停药后6 h及7 d,辐射组及0.75 g/（kg.d）安多霖预防组大鼠脾脏组织学及超微结构明显损伤,胸腺无明显改变;1.5及3 g/（kg.d）安多霖预防组：辐射后6 h及7 d,脾脏改变较辐射组明显减轻,停药后14 d各组病变基本恢复;长期预防组改变与短期预防组规律相同。结论预防性给予1.5 g/（kg.d）安多霖可对30 mW/cm2微波辐射引起的大鼠免疫器官结构损伤有明显的改善作用;给药28 d与给药14 d效果无明显差异。     

微波辐射对猕猴尿液中氨基酸和单胺类代谢产物的影响

目的探讨微波单次和累积辐射对猕猴尿液中氨基酸和单胺类代谢产物的影响。方法健康雄性猕猴15只,随机分为单次辐射组,下设对照组、5 mW/cm2和11 mW/cm2组;累积辐射组,下设对照组和4.68μW/cm2辐射组（12 h/d,持续辐射30 d）,于辐射后1 d、7 d和30 d收集猕猴尿液样本,采用高效液相色谱（HPLC）检测猕猴尿液中单胺类和氨基酸类代谢产物的变化。结果 5 mW/cm2微波单次辐射后1 d,猕猴尿液中天冬氨酸和多巴胺浓度升高（P〈0.05）,谷氨酸、甘氨酸、γ-氨基丁酸和牛磺酸浓度降低（P〈0.05或P〈0.01）;辐射后7 d,猕猴尿液中去甲肾上腺素和肾上腺素浓度降低（P〈0.05或P〈0.01）,5-羟色胺浓度升高（P〈0.05）;多巴胺浓度在辐射后7~30 d降低（P〈0.05或P〈0.01）。11 mW/cm2微波单次辐射后1 d,天冬氨酸浓度升高（P〈0.05）,牛磺酸浓度降低（P〈0.05）;辐射后7 d,天冬氨酸浓度降低（P〈0.05）;辐射后30 d,去甲肾上腺素浓度降低（P〈0.05）;甘氨酸、γ-氨基丁酸浓度在辐射后1~7 d均降低（P〈0.05或P〈0.01）,多巴胺浓度在辐射后7~30 d降低（P〈0.05）。微波累积辐射后7 d,猕猴尿液中仅天冬氨酸、牛磺酸和5-羟色胺浓度可见升高（P〈0.05或P〈0.01）,其余未见明显异常。结论微波5 mW/cm2和11 mW/cm2单次辐射与4.68μW/cm2累积辐射均可引起猕猴尿液中单胺类和氨基酸类代谢紊乱,可能参与机体损伤的病理生理过程。     

Impairment of long-term potentiation induction is essential for the disruption of spatial memory after microwave exposure

Abstract

Purpose: To assess the impact of microwave exposure on learning and memory and to explore the underlying mechanisms.

Materials and methods: 100 Wistar rats were exposed to a 2.856 GHz pulsed microwave field at average power densities of 0 mW/cm², 5 mW/cm², 10 mW/cm² and 50 mW/cm² for 6 min. The spatial memory was assessed by the Morris Water Maze (MWM) task. An in vivo study was conducted soon after microwave exposure to evaluate the changes of population spike (PS) amplitudes of long-term potentiation (LTP) in the medial perforant path (MPP)-dentate gyrus (DG) pathway. The structure of the hippocampus was observed by the light microscopy and the transmission electron microscopy (TEM) at 7 d after microwave exposure.

Results: Our results showed that the rats exposed in 10 mW/cm² and 50 mW/cm² microwave displayed significant deficits in spatial learning and memory at 6 h, 1 d and 3 d after exposure. Decreased PS amplitudes were also found after 10 mW/cm² and 50 mW/cm² microwave exposure. In addition, varying degrees of degeneration of hippocampal neurons, decreased synaptic vesicles and blurred synaptic clefts were observed in the rats exposed in 10 mW/cm² and 50 mW/cm² microwave. Compared with the sham group, the rats exposed in 5 mW/cm² microwave showed no difference in the above experiments.

Conclusions: This study suggested that impairment of LTP induction and the damages of hippocampal structure, especially changes of synapses, might contribute to cognitive impairment after microwave exposure.     

安多霖对微波辐射致大鼠心肌细胞半胱天冬酶-3表达的影响

目的探讨抗辐射中药复方安多霖对微波辐射后大鼠心肌细胞半胱天冬酶（caspase）-3表达的改变及其意义。方法将140只二级雄性Wistar大鼠随机分为正常对照组、辐射对照组、安多霖0.75 g/（kg.d）、1.5 g/（kg.d）及3 g/（kg.d）预防组。预防组每日1次灌胃给予安多霖溶液,连续给药2周。给药结束后即刻30 mW/cm2微波辐射大鼠1次,辐射时间为15 min。于停药后7 d和14 d,采用Western印迹法、免疫组织化学和图像分析技术,研究大鼠心脏细胞caspase-3表达的变化规律。结果停药后7和14 d,辐射对照组大鼠心肌细胞caspase-3主要位于胞浆,其蛋白表达显著升高（P〈0.01）;0.75 g/（kg.d）安多霖预防组大鼠心肌细胞caspase-3表达与辐射对照组相似;1.5 g/（kg.d）和3 g/（kg.d）安多霖预防组大鼠心肌细胞caspase-3表达比辐射对照组显著下降（P〈0.01）。结论 30 mW/cm2微波辐射可引起大鼠心肌细胞caspase-3表达增强;给予安多霖1.5和3 g/（kg.d）对微波辐射致大鼠心肌caspase-3表达升高有降低作用;安多霖对微波辐射引起心脏损伤的预防作用可通过下调caspase-3表达来实现。     

基于代谢组学对微波辐射后猕猴尿液代谢产物的筛选研究

目的探讨微波辐射对猕猴尿液中代谢产物的影响,为寻找敏感指标和揭示其损伤机制奠定基础。方法健康雄性猕猴15只,随机分为单次辐射效应组,下设对照组、5 mW/cm2和11 mW/cm2微波辐射组,累积辐射效应组,下设对照组和4.68μW/cm2微波累积辐射组,于辐射后1 d、7 d和30 d收集猕猴尿液样本,采用代谢组学方法检测猕猴尿液中代谢产物的改变。结果根据微波辐射后猕猴尿液NMR谱图和PCA/PLS-DA结果,将各组尿液成分进行分析。5 mW/cm2单次辐射后7 d猕猴尿液中马尿酸、柠檬酸、琥珀酸浓度降低;乳酸、甘氨酸、乙酸、丙酸、肌酐和糖浓度升高;11 mW/cm2单次辐射后猕猴尿液中马尿酸浓度在30 d内以降低为主;乳酸、柠檬酸、DMA、琥珀酸和甘氨酸浓度在7 d时升高,30 d基本恢复正常;2-酮戊二酸浓度在辐射后7 d时增加,30 d时又见减少。4.68μW/cm2微波累积辐射组辐射后7 d猕猴尿液中肌酸、肌酐、牛磺酸和苯丙氨酸浓度升高;氧化三甲胺（TMAO）、乙醇、乳酸、乙酸、柠檬酸浓度降低。结论 5 mW/cm2和11 mW/cm2微波单次和4.68μW/cm2微波累积30 d辐射均可引起猕猴尿液中代谢产物异常,其功能主要涉及神经递质和线粒体功能。