中国公共卫生  2010, Vol. 26 Issue (12): 1559-1560   PDF    
引用本文
钟秀宏, 徐俊杰, 刘洪梅, 姜艳霞, 芦晓晶, 吕士杰. 高功率微波辐射致大鼠心和肝损伤形态学观察[J]. 中国公共卫生, 2010, 26(12): 1559-1560.
ZHONG Xiu-hong, XU Jun-jie, LIU Hong-mei,et al. Morphological changes of heart and liver induced by high power microwave(HPM) radiation in rats[J]. Chinese Journal of Public Health, 2010, 26(12): 1559-1560.
高功率微波辐射致大鼠心和肝损伤形态学观察
钟秀宏1, 徐俊杰2, 刘洪梅3, 姜艳霞2, 芦晓晶2, 吕士杰2    
1. 吉林医药学院病理学教研室, 吉林132013;
2. 吉林医药学院生物化学教研室;
3. 吉林医药学院实验中心电镜室
收稿日期: 2010-03-25.
基金项目: 吉林省白求恩基金(200705407)
作者简介: 钟秀宏(1971- ),女,畲族,吉林人,讲师,硕士,主要从事微波辐射的形态学研究。
通讯作者: 吕士杰
摘要: 目的 探讨高功率微波(HPM)辐射对大鼠心肌和肝实质细胞超微结构的影响。方法 成年Wistar大鼠36只,雌雄各半,随机分为空白对照组和微波辐射组,每组18只;辐照后1,7和14 d处死大鼠,冰浴下立即取心肌心尖部、肝右叶组织,制作常规透射电镜标本并观察。结果 高功率微波辐射后1,7 d时大鼠心肌细胞线粒体溶解空化,肌丝溶解、断裂;高功率微波辐射后最初大鼠肝细胞核内异染色质增多,部分线粒体嵴模糊,辐射后7 d部分线粒体肿胀;高功率微波辐射后14 d大鼠心肌细胞和肝细胞线粒体无明显肿胀,部分心肌肌丝仍有溶解、断裂,少数肝细胞胞质内有脂滴等。结论 高功率微波辐射对大鼠心肌和肝实质细胞有明确的损伤效应,高功率微波辐射致大鼠心肌细胞损伤较重,并且损伤的心肌恢复较慢。
关键词: 高功率微波(HPM)     心脏     肝脏     超微结构    
Morphological changes of heart and liver induced by high power microwave(HPM) radiation in rats
ZHONG Xiu-hong, XU Jun-jie, LIU Hong-mei,et al    
Department of Pathology, Jilin Medical College, Jilin 132013, China
Abstract: Objective To investigate the effects of high power microwave radiation on ultrastructure of parenchymal cell of heart and liver in rats.Methods Thirty six adult Wistar rats(halfmale and half female)were randomly divided into normal control and microwave radiation group with eighteen rats in each group.The rats in microwave radiation group were exposed to 100mW/cm2 in tensity microwave radiation for 6 min.The rats in each group were killed at 1,7 and 14 days after the exposure.The heart apex fresh tissue and right leaf liver tissue were taken immediately underice bath,and prepared to routine transmission electron microscopy specimen.The pathological changes of the cells were observed with transmission electron microscopy.Results One and seven days after the microwave radiation,some changes of ultrastructure in myocardium and liver of the rats were observed,such as the heartm itochondria(Mit)swelling,vacuo lization,myofilament dissolution.Fracture and nucleus hetero chromatin increased and some mitochondria cristae blurred.The rough endoplasmic reticulum of liver cells were irregularly arranged one day after the exposure and pathological changes of Mit were observed seven days after the exposure.Fourteen days after the microwave radiation,pathological changes of Mit were not apparent.The part of myofilament dissolution and fracture,lipid droplets within the cytoplasm and inflammatory cell infiltration in several liver cells were observed 14 days after the microwave radiation.Conclusion Different degrees of damage on parenchymal cells of heart and liver induced by high power microwave radiation were observed in rats.Heart and liver are sensitivie to high power microwave radiation.Ultrastruc tural changes of myocardial cell in jury induced by high power microwave radiation is more severe than that of hepatocytes,and the time of repair ofmyocardial cell injury is longer than that of hepa to cyte injury.
Key words: high power microwave(HPM)radiation     heart     liver     ultrastructure    

研究表明,超过一定能量的微波,尤其是高功率微波可引起机体的神经、生殖等多系统的改变〔1, 2〕。因此,这种新出现的致伤因素-高功率微波(high power microwave,HPM)已引起国内外学者日益关注,大量动物实验研究发现,心脏和肝脏是高功率微波辐射的敏感器官〔3, 4〕。为此,本研究采用100 mW/cm2高功率微波(HPM)辐射大鼠,通过透射电镜观察微波辐射后不同时间点大鼠心肌和肝超微结构变化,分析HPM辐射后大鼠心肌和肝损伤特点、损伤和恢复的时间效应及变化规律,从而为HPM所致的损伤与防护提供病理形态学依据。

1 材料与方法1.1 仪器与试剂

日立H7650型透射电镜(日本日立公司);戊二醛(上海国药集团化学试剂有限公司,纯度为25%)。

1.2 实验动物

清洁级成年W istar大鼠36只(吉林大学白求恩医学院动物实验中心,SCXK-吉2008-0005),雌雄各半,体重(200±20) g。

1.3 动物分组与处理

36只大鼠随机分为空白对照组、微波辐射组,每组18只,雌雄各半,各组大鼠平行饲养,适应性喂养1周后进行实验。微波辐射装置为雷达发射机改装的大功率脉冲微波辐射发射源,出口天线为矩形喇叭天线,峰值功率2 mW。辐射大鼠时,将大鼠置入自制有机玻璃盒内,不含金属物质矩形喇叭天线置于被照大鼠的正上方,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。辐射强度100 mW/cm2,辐射时间6 min。辐射时,环境温度为(24.0±0.5)℃,相对湿度为(74±1)%。空白对照组与微波辐射组于辐射后1,7和14 d同时处死,每次每组处死6只,冰浴下迅速取出心脏、肝,并取小块心肌的心尖部和肝右叶组织,立即以4%戊二醛固定,进行常规透射电镜(TEM)标本制备,透射电镜下观察其超微结构病理改变。

2 结 果

2.1 实验动物数量分析

实验过程中36只大鼠无动物意外死亡或其他原因导致的动物脱失,全部完成实验分析。

2.2 心肌超微结构观察(图 1)
图 1 微波辐射后1, 7, 14 d大鼠心肌超微组织结构变化

空白对照组:核染色质分布均匀;心肌细胞内肌丝排列整齐且紧密,横纹清晰可见,肌小节完整,闰盘较完整;线粒体和糖原颗粒丰富,线粒体排列较为规则,呈圆形、椭圆形或长杆状,嵴清晰可见。微波辐射组:100 mW/cm2辐射后1 d大鼠线粒体和肌丝排列不紧密,有的紊乱,肌小节长短不一、粗细不均,横纹模糊,肌丝明暗带不清晰,部分肌丝溶解、断裂。线粒体数量减少且形态异常,大部分线粒体溶解空化,基质明显肿胀。100 mW/cm2辐射后7 d大鼠心肌细胞内仍可见线粒体形态异常,溶解空化,基质肿胀,心肌纤维断裂和彼此分离、排列杂乱;100 mW/cm2辐射后14 d大鼠心肌细胞内线粒体数量增加,无明显肿胀,心肌纤维断裂和彼此分离仍可见到。

2.3 肝超微结构观察(图 2)
图 2 微波辐射后1, 7, 14 d大鼠肝超微组织结构变化

空白对照组:大鼠肝细胞的形态规则,细胞界板清晰,细胞核圆形或椭圆形,且居中,核仁明显,核染色质分布均匀,细胞质内可见丰富的粗面内质网、线粒体,线粒体排列较为规则,呈圆形、椭圆形或长杆状,嵴清晰可见,基质致密,粗面内质网多平行排列在核周围。微波辐射组:100 mW/cm2辐射后1 d与空白对照组比较,肝细胞核圆形,异染色质增多,细胞器数量减少,被糖原颗粒取代,大部分线粒体形态正常,少部分线粒体嵴模糊,粗面内质网排列紊乱。100 mW/cm2辐射后7 d与与空白对照组比较,肝细胞线粒体疏松溶解、轻微肿胀,可见到髓样小体,粗面内质网排列紊乱,部分断裂、溶解,并有脱颗粒现象,可见散在的糖原颗粒;100 mW/cm2辐射后14 d肝细胞内线粒体无明显肿胀,少部分肝细胞核变形可见核固缩,异染色质趋边,胞质内有脂滴。

3 讨 论

流行病学调查显示,一定强度微波辐射可引起心脏植物神经系统功能紊乱和肝功能异常〔5〕。本研究采用100 mW/cm2 H PM辐射大鼠,观察了辐射后1,7和14 d心肌和肝细胞形态学变化。研究发现,辐射后1和7 d心肌细胞大部分线粒体溶解空化,基质明显肿胀,部分心肌纤维断裂,而肝细胞最初只少部分线粒体嵴模糊,辐射后7 d时部分线粒体肿胀。表明高功率微波辐射对大鼠心肌和肝实质细胞有明确的损伤效应,大鼠心肌细胞损伤发生早并且较重,肝损伤发生较晚。在病变中最早而突出改变的是膜性结构损伤,其原因可能是由于大鼠在高功率微波辐射后,体内产生的大量自由基通过脂质过氧化反应引起生物膜结构损伤所致〔6〕。高功率微波辐射后14 d,心肌和肝细胞内线粒体空泡化、细胞肿胀明显减轻,部分心肌纤维仍有溶解断裂,说明高功率100 mW/cm2微波辐射致心脏和肝脏损伤大部分是可逆性损伤,具有可复性,肝细胞较心肌细胞恢复快,可能与肝脏代偿修复机制较强有关。

参考文献
〔1〕 丁晓萍,汤洁,王喜良,等.微波辐射对人精子形态学影响的研究[J].中国公共卫生,2003,19(11):1331-1332.
〔2〕 吕士杰,田志杰,姜艳霞,等.高功率脉冲微波辐射对大鼠脑结构及功能影响[J].中国公共卫生,2009,25(2):177-178.
〔3〕 潘敏鸿,彭瑞云,高亚兵,等.高功率微波辐射对大鼠心肌超微结构和caspase-3表达的影响[J].中华物理医学与康复杂志, 2005,27(8):460-463.
〔4〕 李珍,黄晓峰,王春梅,等.高功率微波辐照后大鼠肝组织的形态学改变[J].中华放射医学与防护杂志,2005,25(2):180-182.
〔5〕 梁先才,李清.微波接触人员健康调查[J].中国公共卫生, 2006,22(2):151.
〔6〕 田志杰,沈南,吕士杰,等.高强度微波辐射对Wistar大鼠血清SOD、HSP70和肝脏MDA、Mit肿胀的影响[J].四川动物, 2009,28(7):528-530.