高功率脉冲微波辐射对大鼠脑结构及功能影响

目的 研究高功率脉冲微波辐射对大鼠垂体功能和海马神经元超微结构的影响及其意义.方法 采用100,200 mW/cm2强度辐照54只雄性Wistar大鼠,辐照后6,24和48 h活杀大鼠取材.采用放免、电镜等方法,研究微波辐射对大鼠垂体、血浆前阿黑皮素原(POMC)衍生肽含量的影响和海马神经元结构损伤特点.结果 高功率脉冲微波照射后6 h,大鼠垂体β-内啡呔(β-Ep)含量显著降低(P<0.01),血浆β-Ep含量显著升高(P<0.05),血浆促肾上腺皮质激素(ACTH)含量显著升高(P<0.01).海马超微结构观察,100 mW/cm2辐射后48 h组表现为核变形,胞浆空化,线粒体肿胀.200 mW/cm2 辐射后6 h组,表现为核变形,核膜粗糙,线粒体空化;48 h组表现为核膜破裂,染色质溶解,线粒体嵴缺失.结论 高功率脉冲微波辐射可引起大鼠海马神经元超微结构损伤,下丘脑-垂体神经内分泌功能紊乱.热应激大鼠可通过影响下丘脑-垂体-肾上腺素轴的功能,提高对热应激刺激的耐受能力.     

1，6-二磷酸果糖对微波辐照后大鼠海马能量代谢的影响

目的探讨1,6-二磷酸果糖（FDP）对微波辐照后大鼠海马线粒体形态及能量代谢的影响,为制定微波辐射损伤防治措施提供依据。方法采用30mW／cm^2微波辐照雄性Wistar大鼠,于照射前3d腹腔注射350mg／kgFDP,连续给药3d或10d,1次／d,于照后6h和7d活杀取海马,采用光镜观察海马神经元改变,电镜观察线粒体超微结构改变,分光光度计测定线粒体琥珀酸脱氢酶（SOH）和单胺氧化酶（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微波照后6h,海马组织轻度水肿,线粒体肿胀,嵴紊乱;照后7d,海马组织神经元嗜酸性染色增强,血管周围间隙增宽;线粒体肿胀空化。给于FDP 10d（照后7d）,海马神经元呈正常神经元形态,线粒体嵴膜及基质结构较清晰。照后6h和7d海马组织线粒体SDH比活性降低,而给予FDP10d（照后7d）SDH比活性则明显上升[（4．80±1．60）U／mg prot vs（3．63±0．20）U／mg prot]（P〈0．05）。照后海马组织ATP含量减少,而给予FDP 10d（照后7d）ATP含量明显增加[（139．6±17．42）／μg／mgprotvs（126．47±26．30）μg/g prot]（P〈0．05）。MAO活性改变不显著。结论FDP对微波辐照后海马组织结构尤其是线粒体损伤、代谢酶活性和ATP含量有恢复作用。     

微波暴露对原代培养大鼠海马神经元热休克蛋白家族表达的影响

目的 研究微波暴露对原代培养大鼠海马神经元中热休克蛋白(heat shock proteins,HSPs)表达调控的影响.方法 采用平均功率密度为90 mW/cm2微波辐照成熟的原代培养大鼠海马神经元10 min,于辐照后0、3、6、12、24 h提取细胞总蛋白,采用免疫印迹(Western blot)法检测HSP27、HSP70、HSP90和热休克转录因子(heat shock factor 1,HSF1)蛋白表达情况;于辐照后0、3、6、12、24 h分别提取细胞总RNA和总蛋白,采用实时定量聚合酶链反应(PCR)检测hsf1的mRNA表达水平;于辐照后20、40 min提取细胞核蛋白,凝胶迁移滞后实验(electrophoretic mobility shift assays,EMSA)法检测HSF1的活性变化.结果 90 mW/cm2微波辐照10 min后,HSP27蛋白表达水平在辐照后3、6、12 h分别明显升高22%、36%、18%,HSP70蛋白表达水平在辐照后3、6、12 h分别明显升高23%、32%、26%,与辐照前比较,差异均有统计学意义(P＜0.05,P＜0.01).HSP90蛋白表达水平在辐照后6、12 h分别明显升高27%、33%,与辐照前的差异亦有统计学意义(P＜0.05,P＜0.01).HSF1 mRNA和蛋白表达水平未见明显变化,但微波辐照可激活HSF1的DNA结合活力. 结论微波辐照后大鼠海马神经元发生热休克反应,被活化的HSF1在转录水平上调控HSPs的表达,从而发挥拮抗微波损伤的作用.     

高功率微波辐射对大鼠脑HIF-1α表达影响

目的探讨高功率微波（high power microwave,HPM）辐射后大鼠不同脑区低氧诱导因子1α（hypoxia in-ducible factor-1 alpha,HIF-1α）的改变及其意义。方法60只Wistar雄性大鼠于0,30和100mW/cm2HPM辐射后6h,1,3和7d时活杀取大脑皮层和海马,采用苏木素-伊红染色观察形态改变,采用免疫组织化学、原位杂交和图像分析等技术检测大鼠不同脑区HIF-1α蛋白和mRNA表达改变。结果对照组大鼠皮层和海马毛细血管形态规则,未见毛细血管间隙增宽;30和100m Wcm2组大鼠皮层和海马脑辐射后6h～1d毛细血管周隙增宽,3d达高峰,7d后恢复;对照组HIF-1α蛋白于皮层和海马神经细胞呈弱阳性,30和100m Wcm^2组皮层和海马神经元和胶质细胞核HIF-1α于辐射后6h～1d呈阳性,其后呈弱阳性;HIF-1α mRNA改变规律与其蛋白变化相同。结论脑内神经元的损伤和修复过程中HIF-1α表达增加,参与了毛细血管通透性升高的过程。     

HPM辐射对大鼠脑能量代谢的影响研究

目的探讨HPM辐射对大鼠脑能量代谢的影响。方法采用3、10、30和100 mW/cm2HPM辐射120只Wistar大鼠,于辐射后6 h,1,3,7和14 d活杀取大脑皮层、海马和丘脑,通过甲苯胺蓝染色、Wachstein-Meisel镁激活酶法、Nachlas硝基四唑蓝法和电镜检测大脑皮层、海马和丘脑神经元尼氏体、ATP酶、SDH含量及其超微结构的改变。结果3~100 mW/cm2HPM辐射后6 h~3 d内大脑皮层、海马和丘脑神经元尼氏体减少(P<0.01),甚至消失,之后逐渐恢复;照后3d内大脑皮层ATP酶含量升高(P<0.01),SDH含量降低(P<0.01);超微结构可见线粒体肿胀,嵴断裂,甚至空化,粗面内质网扩张,脱颗粒。结论3~100 mW/cm2HPM辐射可引起大鼠脑能量代谢障碍,表现为尼氏体减少,ATP酶含量增加,SDH含量减少,神经元线粒体和粗面内质网损伤。     

微波辐照对大鼠海马脑区NMDA受体亚基基因表达的影响

目的从亚基基因表达方面探讨NMDA受体在微波辐照所致的学习记忆功能障碍中的作用。方法采用平均功率密度为65mW/cm2的微波全身一次辐照大鼠20min(SAR12.0W/kg),在辐照后0h、3h、12h、24h和3d时相点,大鼠腹腔麻醉断头,分离海马,用RT-PCR技术分别检测NMDA受体功能亚基NR1和调节亚基NR2A、NR2B、NR2C、NR2D在基因表达水平上的变化。结果微波辐照后大鼠海马脑区NMDA受体功能亚基NR1和调节亚基NR2A、NR2C、NR2D基因表达异常。表现为功能亚基NR1mRNA表达在辐照后3h、24h、3d时相分别比对照组下降21.1%(P<0.05)、14.2%(P<0.05)、30.3%(P<0.01);辐照后0h、3h、12h,NR2AmRNA表达较对照组分别降低37.0%(P<0.01)、35.9%(P<0.05)、35.3%(P<0.05);NR2BmRNA表达与对照组比无统计学差异;辐照后0h和24h,NR2CmRNA表达较对照组分别降低24.3%(P<0.05)和27.1%(P<0.05);辐照后0h、12h、24h、3d,NR2DmRNA表达较对照组分别升高67.9%(P<0.05)、45.7%(P<0.05)、49.7%(P<0.01)、75.4%(P<0.01)。结论微波辐照后大鼠海马脑区NMDA受体结构组成发生改变,NMDA受体自身的复杂调节功能下降,从而影响受体介导的LTP的产生。     

移动电话微波辐射对体外培养大鼠皮层神经细胞损伤的研究

目的探讨移动电话微波辐射对体外培养大鼠皮层神经细胞的影响.方法在对体外新生大鼠(0～1d)大脑皮层神经细胞进行原代培养的基础上,以频率900MHz功率密度分别为0.025、0.050、0.100mW/cm2的模拟移动电话微波辐射4、8、12、16、20、24h.检测乳酸脱氢酶(LDH)活力及细胞死亡率.结果0.050mW/cm2功率密度组辐射12h、0.100mW/cm2功率密度组辐射8h后,均可引起神经细胞LDH活力和细胞死亡率增高,分别为(17.65±5.28)U/L、11.70%±2.67%,(19.24±3.71)U/L、14.62%±2.43%,与对照组[(12.98±2.54)U/L、8.93%±2.45%,(13.06±2.73)U/L、9.07%±1.87%]比较,差异有显著性(P＜0.01),且随着辐射时间的延长,LDH活力和细胞死亡率也逐渐上升;0.025mW/cm2功率密度组未见明显改变.结论长期连续的移动电话微波辐射对体外培养大鼠皮层神经细胞存在损伤作用.     

微波辐射后大鼠海马组织中水通道蛋白4的表达

目的 探讨微波辐射后大鼠海马组织中水通道蛋白4(AQP4)的表达.方法 采用0、10、30和100mW/cm2微波辐射70只雄性Wistar大鼠,于辐射后6 h及1、3、7、14 d活杀大鼠取海马,采用免疫组化和Western blot方法 检测大鼠海马组织中AQP4蛋白表达的变化,原位杂交、反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)观察AQP4基因水平的改变.结果 10、30、100 mW/cm2微波辐射后大鼠海马组织中AQP4表达异常,其蛋白水平于10、30mW/cm2组呈先增加后恢复的过程,100mW/cm2组则呈进行性增加改变,与假辐射组比较,差异有统计学意义(P<0.01).10 mW/cm2组于辐射后6 h AQP4 mRNA即升高(0.51±0.02),与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.01);30、100 mW/cm2组均在7 d时达最大值(分别为0.46±0.02、0.43±0.08),与对照组比较,差异有统计学意义(P<0.01,P<0.05).结论 微波辐射可导致大鼠海马组织中AQP4表达增加,此改变有可能参与了微波辐射致血脑屏障通透性升高的过程及脑水肿的发生.     

微波辐射后大鼠海马差异表达基因筛选

目的研究微波辐射后大鼠海马差异表达基因,以探讨微波辐射致脑损伤的分子机制。方法采用大鼠寡聚核苷酸芯片筛选30mW/cm^2微波辐射后大鼠海马差异表达基因,按照国际通用分类标准对结果进行功能分类;逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）验证部分基因于辐射前后表达差异,并分析相关基因在微波辐射损伤中作用。结果30mW/cm2微波辐射后6h,大鼠海马中筛选到13个差异表达基因,其中4个表达上调,9个表达下调;辐射后7d差异表达基因为20个,其中4个表达上调,16个表达下调。RT-PCR验证结果与芯片一致。差异表达基因功能涉及应激、转运、代谢、发育分化、细胞凋亡、信号转导、转录、细胞粘附等,并与线粒体损伤、N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）信号通路开放、神经递质释放障碍、膜损伤等密切相关。结论微波辐射可使大鼠海马多个基因差异表达,为进一步研究微波辐射致脑损伤的机制提供新思路。     

微波辐照致大鼠小胶质细胞活化与JAKs磷酸化

目的 探讨微波辐照后Janus激酶/信号转导与转录激活子途径(JAK/STAT)信号通路中JAK家族(JAKs)蛋白磷酸化水平的变化与小胶质细胞活化之间的关系。方法 以90 mW/cm²的微波一次辐照大鼠20 min,在辐照后不同时相点采用免疫组化方法检测海马脑区小胶质细胞同工凝聚素(GSA-IB4)的表达情况,采用蛋白印迹Westernr blot方法检测JAK/STAT信号通路上游分子JAKs在海马脑区蛋白磷酸化水平的变化。结果 微波辐照后3 h和24 h大鼠海马脑区小胶质细胞GSA-IB4表达明显增高:Jak1、Jak2、Jak3蛋白磷酸化水平在微波辐照后都有所升高,Jak1于辐照后即刻开始升高,12 h达到峰值,而Jak2磷酸化水平在辐照后即刻就达到峰值,并且24 h内都维持在较高水平,Jak3仅在辐照后3 h以内明显升高,72 h后所有Jak家族成员蛋白磷酸化水平恢复至正常。结论 微波辐照可明显诱导海马脑区小胶质细胞活化,JAK/STAT信号转导系统的Jak1,Jak2,Jak3磷酸化水平出现不同形式的升高,表现为差别激活,3条SAK/STAT信号通路在微波辐照致小胶质细胞活化过程可能具有不同作用。     

微波暴露对大鼠海马脑区热休克蛋白70表达的影响

目的 研究微波暴露对大鼠海马脑区热休克蛋白(HSP)70表达的变化,为阐明微波的生物效应与机制提供线索.方法 采用峰值功率密度为90、5 W/cm2的微波全身一次性辐照大鼠20min,采用反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)法观察微波辐照后不同时相点大鼠海马脑区hsp70 mRNA表达的变化;采用免疫印迹(Western-blot)法观察微波辐照后HSP70蛋白水平的变化.结果 90、5W/cm2微波辐照后,大鼠的肛温[分别为(40.40±0.19)、(38.22±0.68)℃]以及比吸收率(SAR)值[分别为(15.09±0.81)、(5.56±0.31)W/kg]明显升高.2个微波暴露组在20 min暴露后均可见hsp70 mRNA和蛋白水平表达上调.结论 微波辐照有明显的热效应,是hsp70合成极为敏感的诱因,并可能启动了脑的内源性保护机制.     

电磁辐射对大鼠血清糖皮质激素水平及其受体在海马表达的影响

目的探讨糖皮质激素（glucocorticoid,GC）在电磁辐射致学习记忆功能损伤中的作用和机制。方法以65mW／cm2电磁波辐射大鼠20min,于辐射后10、30min及3、12 h应用Morris水迷宫检测大鼠学习记忆能力,放射免疫法测定血清中皮质酮（corticosterone,CORT）的含量。取海马组织,用逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）和蛋白质免疫印迹法检测糖皮质激素受体（glucocorticoid receptor,GR）的表达。结果与相应对照组比较,大鼠的学习记忆能力在电磁辐射后10、30 min及3 h下降,12 h无明显变化。血清CORT含量在辐射后10、30 min明显升高,而后逐渐降低,12 h后再次明显升高。海马组织GR mRNA、总GR蛋白表达在辐射后10、30 min无明显变化,3、12 h后表达均明显下调,与对照组相比,mRNA表达分别降低了69％、76％,蛋白降低了58％、67％,差异有统计学意义（P〈0．05）。与对照组比较,胞浆GR在辐射后3、12 h明显下降,同时胞核蛋白明显增加,差异有统计学意义（P〈0．05）,说明在GC作用的后期,辐射后3、12 h GR核转位明显。结论糖皮质激素的升高及其受体表达的下调可能参与了电磁辐射致学习记忆损伤的过程,且损伤早期GC以快速的非基因组作用机制为主,后期则以经典的基因组机制为主。     

高功率微波对大鼠免疫组织活性氧水平的影响

目的观察高功率微波辐照对大鼠免疫组织细胞内活性氧水平的影响。方法采用DCFH-DA分子探针结合流式细胞仪检测大鼠免疫组织细胞内经0、10、30、50mW/cm2微波辐照后不同时间活性氧水平的变化。结果①骨髓、淋巴结在0～30mW/cm2范围内活性氧水平出现规律性增高,在50mW/cm2时有所降低;脾脏在0～50mW/cm2范围内呈剂量依赖性增高;而胸腺组织虽有增高但未见明显的量效关系。②照后1d活性氧水平升高最为显著,3d出现明显降低,除骨髓高于对照组外,脾脏、淋巴结基本恢复正常。7d时全部恢复到对照水平。结论微波辐照可诱导大鼠免疫组织细胞内活性氧水平升高,在一定剂量范围内呈较好的量效和时效关系。     

微波辐射对大鼠大脑皮质突触体结构功能影响

目的探讨微波辐射对大鼠大脑皮质突触体及神经递质释放影响。方法采用30和50mW/cm²微波对大鼠大脑皮质突触体进行辐射;采用流式细胞仪和电子自旋共振仪检测辐射后突触体内Ca²⁺浓度和膜蛋白流动性;高效液相色谱仪和分光光度法检测氨基酸和乙酰胆碱递质释放量。结果30mW/cm²微波辐射后突触体内Ca²⁺浓度为(36.96±1.01),明显高于对照组(P<0.01);膜蛋白强弱固定化比为(0.278±0.022),高于对照组(P<0.05);突触体谷氨酸、甘氨酸和γ-氨基丁酸释放明显减少(P<0.05或P<0.01);50mW/cm²微波辐射后,突触体天门冬氨酸、甘氨酸和γ-氨基丁酸释放明显增加(P<0.05或P<0.01);辐射后突触体乙酰胆碱释放明显增加(P<0.01)。结论微波辐射可引起大脑皮质突触体结构和功能损伤,氨基酸和乙酰胆碱递质释放量发生变化。     

蛋白激酶C与微波辐照致学习记忆损伤的关系

[目的]探讨微波辐照对大鼠学习记忆的损伤与PKC信号传导途径的关系。[方法]以峰值功率密度为65W／cm^2的微波辐照大鼠20min，用水迷宫检测大鼠学习记忆功能，用改良的Takai法检测海马PKC活性，用Western-blot法检测海马AMPA受体磷酸化程度。[结果]微波辐照后，大鼠寻找平台潜伏期由15．1s增加到20．9S（P〈0．05）：细胞膜上PKC活性降低，细胞质内PKC活性升高；辐照后0h、3hAMPA受体磷酸化水平下降，从6h到24h，恢复至对照水平。[结论]峰值功率密度为65W／cm^2的微波辐照对学习记忆的损伤可能涉及PKC—AMPA途径的功能变化。     

微波辐射致家兔小脑运动性学习记忆功能障碍及屏蔽材料的防护作用

[目的]探讨微波辐射对家兔小脑运动性学习记忆功能的损伤效应，评价铝箔对微波辐射的防护效果。[方法]选择已经建立牢固瞬膜条件反射的家兔18只（雌雄各半），随机均分为对照组、无屏蔽组和铝箔屏蔽组，以平均功率密度为90mW／cm^2的微波持续辐射30min，检测各组家兔在微波辐射结束后瞬膜条件反射的变化（辐射结束后0、3、24和72h共4个观察时相点）。[结果]无屏蔽组瞬膜条件反射在微波辐射后0h完全丧失（阳性率为0），3h后明显恢复[阳性率为（65．00±8．91）％]，但仍低于对照组[阳性率为（94．17±3．35）％]，P〈0．01；24h基本恢复至正常水平[阳性率为（82．50±8．49）％]，P〉0．05；屏蔽组瞬膜条件反射在微波辐射前后没有显著变化（均P〉0．05）。[结论]90mW／cm^2的微波辐射可导致无屏蔽组家兔小脑运动性学习记忆功能障碍，而铝箔屏蔽组家兔小脑运动性学习记忆功能没有受到明显损害。     

电磁辐射对大鼠海马PKC转位和激活的影响

目的 探讨电磁辐射对PKC转位和激活的影响。方法 以峰值功率密度为5 W/cm²的微波持续辐照大鼠1,3,5,10,15 d,用改良的Takai法检测海马PKC活性,用Western-blot法检测海马AMPA受体磷酸化程度。结果 微波辐照后,大鼠海马中的PKC被激活,时间为3~5 d,随着辐照时间增加,这种激活形式一直延续至辐照15 d;对照组和辐照组各个时相点的AMPA Glu2-Ser⁸⁸⁰位点的磷酸化程度差异无显著性。结论 峰值功率密度为5 W/cm²的微波辐照对中枢神经系统的损伤可能不涉及PKC-AMPA途径的功能变化。