随着微波技术的广泛应用, 微波辐照污染成为人类生活环境第四大污染, 微波仪器设备的漏能和环境超标暴露剂量使人体受到不同程度的伤害^[1]。既往的流行病学调查和实验室研究显示, 微波职业暴露生物危害效应主要由微波辐照长期、累及效应和非热效应造成^[2]。机体主要依赖于免疫系统的功能和作用以应付来自内外环境的干扰和影响, 而免疫系统功能的正常发挥则依赖于各种免疫细胞的协同作用。因此, 职业暴露微波辐照能否引起机体免疫系统功能失调, 成为研究微波辐射生物危害健康效应的重要研究内容。

1 材料和方法 1.1 实验动物分组和辐照模型

由第三军医大学的实验动物中心提供, 体重范围在130~150g, 健康的雄性SD大鼠24只随机分为正常对照组、免疫对照组、辐照组和免疫辐照组。免疫对照组和免疫辐照组大鼠实验前4天腹腔内注射绵羊红细胞抗原, 刺激机体产生免疫应答。正常对照组的大鼠注射等量的生理盐水。辐照组和免疫辐照组大鼠置于不影响其活动、散热、换气的多孔有机玻璃辐照盒内, 在反射系数近似零的微波暗室内, 5W/cm²微波每天辐照1h, 连续辐照60d。辐照结束后, 立即取各实验组大鼠分别测定其免疫功能实验指标。

1.2 大鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能实验

大鼠注射灌洗液腹腔后, 轻揉后无菌取出。灌洗液1000rpm离心后重悬, 滴加于无菌湿盒中, 37℃温箱孵育2h。巨噬细胞贴壁后, 滴加酵母菌悬液37℃孵育40min。取出玻片后制成单层巨噬细胞片, 固定液固定, 瑞氏染液染色20min。油镜下随机计数100个巨噬细胞, 求出吞噬百分数和吞噬指数。

1.3 大鼠血清的总补体活性测定

取试管依次加入不同稀释度缓冲液和新鲜配制致敏羊红细胞悬液, 再加入大鼠稀释血清, 混匀。37℃水浴60min。各实验管3000rpm离心10min后, 用分光光度计在542nm波长处测定上清液的OD值。选择最接近50%溶血标准管OD值的一管, 根据此管中加入的血清量和血清稀释倍数, 计算CH₅₀值。

1.4 定量溶血分光光度法(QSH法)测定抗体生成细胞

无菌取大鼠脾脏, 匀碎后用200目滤网过滤。细胞滤液2000rpm离心后再重悬, 并将浓度调整为1×10⁷个/ml。将脾细胞悬液和新鲜配制的0.4%绵羊红细胞悬液、新鲜补体三者混匀, 37℃孵育1h。混合物取出后3000rpm离心5min, 用分光光度计在413nm波长处测定各管上清液中红细胞裂解释放的血红蛋白量(以OD值表示)。

1.5 血液中淋巴细胞总数检测

抽取大鼠心脏血, 保存于抗凝管中, 用自动血常规分析仪测定大鼠血液中的淋巴细胞总数, 记录数值。

1.6 血清中抗体IgG、IgE定量ELISA试剂盒检测

用美国Bios公司ELISA试剂盒, 根据标准曲线计算大鼠血清抗体IgG、IgE含量。

1.7 统计分析

数据结果用SPSS13.0软件进行统计学分析, 计量资料以均数±标准差, 组内比较采用配对t检验, 组间比较采用单因素方差分析, 若P < 0.05, 表示结果差异有显著性。

2 结果 2.1 低强度微波慢性辐照对先天免疫系统功能的影响 2.1.1 巨噬细胞吞噬功能实验(图 1, 图 2)

由图 1、图 2可知, 免疫对照组和正常对照组相比, 巨噬细胞的吞噬率和吞噬指数显著升高(P < 0.05)。辐照组大鼠腹腔巨噬细胞吞噬率和吞噬指数显著增高(P < 0.05);免疫辐照组大鼠腹腔巨噬细胞的吞噬率和吞噬指数却显著降低(P < 0.05)。

2.1.2 血清总补体活性测定(图 3)

由图 3可知, 免疫对照组和正常对照组相比, 总补体活性没有改变。辐照组和免疫辐照组大鼠的血清总补体活性都显著增高(P < 0.05)。5W/cm²微波辐照刺激机体补体系统; 且免疫应答期间总补体活性过度激活。

2.2 低强度微波慢性辐照对适应性免疫系统功能的影响 2.2.1 定量溶血分光光度实验(QSH实验)

由图 4可知, 免疫对照组和正常对照组相比, 抗体生成细胞生成抗体能力增高(P < 0.05)。免疫辐照组抗体生成细胞生成抗体的能力显著降低(P < 0.05)。

2.2.2 血液淋巴细胞总数的检测(图 5)

由图 5可知, 5W/cm²微波辐照对各实验组大鼠血液的淋巴细胞总数无显著影响(P > 0.05)。

2.2.3 血清中IgG、IgM含量的检测(图 6, 图 7)

由图 6可知, 免疫对照组和正常对照组相比, 大鼠血清抗体IgG含量无显著改变。免疫辐照组和免疫对照组相比, IgG含量显著下降(P < 0.05)。由图 7可知免疫对照组和正常对照组相比, 辐照组和正常对照组相比; 大鼠血清中抗体IgM含量都显著降低(P < 0.05)。免疫辐照组和免疫对照组相比, IgM含量显著增高(P < 0.05)。

3 讨论

微波辐照被联合国人类环境会议列为第四大污染物。微波暴露与潜在的健康效应有很大的关联。Elekes等发现2450 MHz微波辐照小鼠6d, 雄鼠脾脏抗体形成细胞数显著增高。陈永娟等用功率密度108μW/cm²微波连续辐照小鼠21d, 抗体形成细胞(AFC)明显下降。袁正泉等调查微波作业人员, 发现免疫球蛋白IgG、IgM明显改变。JohnR.Goldsmith等调查军人、工人作业人员和手机使用人群, 发现染色体的畸变率增高^[3-6]。既往研究表明:免疫系统是微波辐照敏感系统之一。

巨噬细胞是机体先天免疫系统的免疫效应细胞, 具有吞噬、杀伤微生物和病毒、启动特异性免疫应答及抑制肿瘤等重要免疫作用。研究表明, 低强度微波长时间辐照后, 微波激活机体非免疫应答期巨噬细胞吞噬功能, 抑制免疫应答期巨噬细胞吞噬功能; 使机体的巨噬细胞免疫功能出现严重紊乱。巨噬细胞吞噬功能亢进, 与动脉粥样硬化、高血压等心血管疾病的发生发展密切相关; 巨噬细胞吞噬功能的减弱, 可使机体出现慢性炎症, 机体反复感染等免疫力低下的临床症状^[7]。补体系统参与调理吞噬、介导炎症、白细胞趋化等多个免疫应答过程, 是机体发挥免疫防御的重要效应机制。研究表明, 低强度微波长时间的辐照引起机体非免疫应答期和免疫应答期血清中总补体活性显著升高, 导致机体补体系统的过度激活。补体系统的过度激活与阿尔茨海姆病、多发性硬化、一过性白细胞减少、急性胰腺炎后急性肺损伤等疾病的发生和发展密切相关^[8]。B淋巴细胞是体液免疫的主要效应细胞, 激活转化为浆细胞后分泌多种特异性抗体, 参与介导适应性免疫应答。微波辐照后, 机体免疫应答期的抗体生成细胞生成抗体能力明显减少, 血清中抗体IgG含量显著降低、IgM含量显著升高。

IgG抗体水平降低, 再次免疫应答能力减弱, 将导致机体出现慢性感染、肿瘤等疾病^[9]。IgM抗体水平显著升高, 初次免疫应答过强可造成自身组织损伤。研究表明, 低强度微波长时间的辐照造成机体的体液免疫应答紊乱。

综合上述结果, 低强度微波长时间的辐照可导致机体单核-巨噬系统、补体系统、体液免疫效应细胞、效应分子出现严重的功能紊乱; 造成机体先天和适应性免疫应答过程异常。深入研究低强度微波影响免疫系统的相关生物学效应及其分子机制, 可为微波职业暴露及环境暴露生物危害机制的揭示、安全阈值标准的制订、微波作业人员的有效防护及治疗提供理论支持和可能方向。