随着微波技术的迅猛发展，从事通讯、电视转播、雷达作业等特殊职业的人群数量迅速增长,普通人群接触微波辐射的强度和时间也与日俱增。国内外流行病学调查和实验研究已证实，微波(包括高、中、低功率)辐射具有广泛的生物损伤效应，其中高强度微波对人类健康特别是职业从业者的健康影响已引起广泛关注^{[1, 2, 3]}。肝是高功率微波辐射的敏感器官，本课题组前期研究发现高功率微波辐射大鼠后可引起肝超微结构的变化^[4]，本研究仍以大鼠为研究对象进行100 mW/cm²高功率微波辐射，通过形态学和生物化学检测，观察高功率微波对肝组织损伤和细胞因子的影响，探讨高功率微波辐射对肝的损伤作用及其调控机制，为更深层次的研究及采取有效防护措施提供实验依据。 1 材料和方法 1.1 实验动物及分组

清洁级雄性Wistar大鼠32只(吉林大学白求恩医学院实验动物中心提供,生产许可证号SCXK-吉2008-0005)，体质量(190±20) g。所有动物均于清洁级动物室饲养,自由饮食,室内温度20~25℃,相对湿度60%~80%,保持通风,定时换气，适应性喂养7 d后进行实验。将32只大鼠随机分为对照组、微波辐射后1 d组、微波辐射后7 d组、微波辐射后14 d组，每组8只。

微波辐射源为雷达发射机改装的大功率脉冲微波辐射装置,出口天线为矩形喇叭天线,峰值功率2 MW，辐射强度100 mW/cm²，辐射时间6 min。将大鼠置于辐射源的正下方,辐射参考点为大鼠背部体表,电磁波电场方向与大鼠的长轴平行。对照组不予辐射，其他环境条件与实验组一致。

各组大鼠分别于辐射后1、7和14 d时用戊巴比妥钠(30 mg/kg)麻醉,穿刺左心室采血，制备血清，应用7020型全自动生化分析仪(日本日立公司)检测天冬氨酸转氨酶(AST)和丙氨酸转氨酶(ALT)水平，采用ELISA法测定血清中白介素(IL)-6、IL-10和IL-18水平(ELISA试剂盒购自深圳晶美生物工程有限公司，检测仪器为Bio-rad 680酶标仪)。

心脏取血后，迅速取大鼠肝脏右叶，固定，石蜡包埋，切片，H-E染色，光镜下观察肝组织病理形态学。根据肝损伤程度分为4级^[5]:“-”表示基本正常；“+”表示肝细胞损伤轻，无明显坏死和炎细胞浸润；“++”表示肝细胞损伤明显，偶见散在点状坏死；“+++”表示肝细胞损伤严重，有明显肝细胞坏死和炎细胞浸润等。

采用SPSS 13.0统计软件进行统计分析，计量资料数据以x±s表示，多组间差异的比较采用单因素方差分析，两两比较采用LSD检验。检验水准(α)为0.05。

2 结 果 2.1 高功率微波辐射对大鼠肝组织形态学的影响

光镜下可见，对照组大鼠肝小叶结构清晰，肝细胞以中央静脉为中心呈放射状排列，肝窦正常，肝细胞呈多边形，胞核结构清晰(图 1A)，肝损伤级别均为-；辐射后1 d组和7 d组大鼠肝小叶界限欠清晰，肝细胞索紊乱，肝窦变窄，肝小叶内肝细胞出现片状变性，并可见灶性坏死和炎细胞浸润，上述病变以小叶中央静脉周围为重，高倍镜下可见大部分肝细胞胞质疏松淡染，有的胞核模糊不清，有的胞核呈固缩状(图 1B、1C)，肝损伤级别以++和+++为主(辐射后1 d组:5只++，3只+++；辐射后7 d组:1只+，4只++，3只+++)；辐射后14 d组肝损伤有所减轻，但部分肝细胞仍有变性及点状坏死(图 1D)，肝损伤级别以+和++为主(6只+，2只++)。

图 1 高功率微波辐射致大鼠肝组织损伤的形态学观察 A:对照组； B:辐射后1 d 组； C:辐射后7 d 组； D:辐射后14 d 组.H-E染色.Original magnification:×200

高功率微波辐射后1 d组和7 d组大鼠血清ALT和AST水平与对照组相比均明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)；辐射后14 d组大鼠血清ALT和AST基本恢复，与对照组比较差异无统计学意义。详见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 高功率微波辐射对大鼠血清ALT、 AST和细胞因子的影响 zB/(U·L-1)，n=8,x±s 血清指标 对照组 辐射后1 d组 辐射后7 d组 辐射后14 d组 肝功能指标 ALT 51.04±10.99 219.53±69.36** 151.96±63.00* 97.35±48.69 AST 79.36±20.52 431.38±108.28** 351.91±116.67** 104.37±34.49 细胞因子 IL-6 70.93±14.16 182.45±26.87** 155.69±33.03** 94.69±30.69 IL-10 101.01±20.68 53.18±11.18* 72.29±9.69 82.73±12.77 IL-18 45.86±4.67 154.84±31.78** 112.04±22.60** 75.85±13.43* ALT:丙氨酸转氨酶； AST:天冬氨酸转氨酶； IL-6:白介素6； IL-10:白介素10； IL-18:白介素18.*P<0.05，**P<0.01与对照组比较

表 1 高功率微波辐射对大鼠血清ALT、 AST和细胞因子的影响

由表 1可见，高功率微波辐射后1 d和7 d,大鼠血清中IL-6和IL-18水平与对照组比较明显升高，差异有统计学意义(P<0.01)；IL-10水平比对照组降低，且在辐射后1 d时差异有统计学意义(P<0.05)。辐射后14 d各细胞因子水平均有所恢复，但IL-18水平与对照组相比差异仍具有统计学意义(P<0.05),而IL-6和IL-10水平与对照组比较差异无统计学意义。

3 讨 论

目前,关于高功率微波辐射对神经、心血管、生殖系统产生致伤效应的研究较多^{[6, 7, 8, 9]},但有关微波肝损伤效应研究较少，本课题组前期对高功率微波辐射致大鼠肝超微结构改变曾有过报道^[4]，但肝功能是否改变以及炎性细胞因子是否参与其损伤过程尚未确定。为了系统阐明微波损伤效应和作用机制,本实验仍采用单次高功率微波辐射大鼠，动态观察大鼠肝组织形态与肝功能变化特点和规律,以进一步明确高功率微波致肝损伤效应。

本实验结果显示，高功率微波辐射后1 d和7 d，大鼠肝组织形态学发生了明显损伤，小叶界限欠清晰，肝细胞索紊乱，肝窦变窄，肝小叶内肝细胞出现片状变性，并可见灶性坏死和炎细胞浸润；反映肝功能损伤最为重要的生化指标ALT和AST在辐照后1、7 d明显升高，说明肝功能受损，这与肝组织形态学变化一致。我们同时检测了相关细胞因子的变化水平，结果显示高功率微波辐射后1、7 d,IL-6与IL-18明显高于对照组，而IL-10水平低于对照组。IL-6与IL-18可促进细胞毒性T细胞(CTL)分化，刺激肝细胞产生急性炎症蛋白,在肝损伤和炎症中起着中心作用^{[10, 11, 12]}。IL-10为巨噬细胞和T细胞在肝内产生的强有力的抗炎性细胞因子,具有抑制Th1细胞因子的细胞免疫功能,同时促进Th2细胞的发育和抗体的产生,介导体液免疫,对急性肝损伤具有保护作用^{[10, 13, 14]}。本研究中高功率微波辐射后上述细胞因子表达的动态变化规律与肝组织病理变化及炎细胞浸润规律相一致，表明IL-6、IL-18升高及IL-10降低可能参与了高功率微波辐照后早期所致的肝细胞损伤。

我们进一步观察了高功率微波辐射后14 d 时肝组织形态学、肝功能和血清细胞因子的变化，结果显示肝细胞损伤及炎症减轻，可见再生的肝细胞，并且AST和ALT有恢复的趋势，说明肝脏结构和功能得到了一定程度的修复。辐射后14 d与辐射后1 d和7 d相比，细胞因子IL-6与IL-18呈现下降趋势，IL-10呈上升趋势，说明这3个细胞因子的水平也得到一定的恢复。上述结果提示，在高功率辐射后晚期，机体处于肝损伤修复阶段，损伤性细胞因子合成和分泌逐渐减少，而抗损伤细胞因子合成和分泌逐渐增多。

综上所述，高功率微波辐射对肝脏结构和功能具有损伤效应，其机制可能与细胞因子IL-6、IL-10和IL-18的变化有关。本研究中高功率微波所致的肝细胞损伤是可逆性的，这可能与微波辐照时间和肝细胞修复、代偿功能强，以及细胞因子参与免疫调节密切相关。然而基于现代民用微波设备向大功率方向拓展,军事微波武器向高功率延伸,经常处于高功率微波环境的从业者，如军事雷达及通讯检测、使用微波烘干技术的加工工业，这些人群暴露于高强度微波辐射的危险是多次的，且可能时间累积较长，有可能造成不明确的累积损伤发生，此种状况下机体能否进行有效修复，值得进一步深入研究。

所有作者声明本文不涉及任何利益冲突。