中国公共卫生  2015, Vol. 31 Issue (8): 1047-1049   PDF    
引用本文
钟秀宏, 吕士杰, 沈楠, 朱文赫, 杨丹, 侯建成, 蔡建辉. 高功率微波辐射对家兔心肌形态和心肌酶影响[J]. 中国公共卫生, 2015, 31(8): 1047-1049.
ZHONG Xiu-hong, LÜ Shi-jie, SHEN Nan, et al. Effect of high power microwave on myocardial morphology and enzymes in rabbits[J]. Chinese Journal of Public Health, 2015, 31(8): 1047-1049.
高功率微波辐射对家兔心肌形态和心肌酶影响
钟秀宏1, 吕士杰2, 沈楠3, 朱文赫2, 杨丹4, 侯建成2, 蔡建辉5     
1. 吉林医药学院病理教研室, 吉林 吉林 132013;
2. 吉林医药学院生化教研室;
3. 吉林医药学院机能教研室;
4. 吉林医药学院2012级临床本科;
5. 吉林医药学院吉林省微波重点实验室
数字出版日期：2015-3-26 15:15.
基金项目：吉林省教育厅项目(吉教科合字2010第251号;吉教科合字2012第495号;吉教科合字2013第348号)
作者简介：钟秀宏(1971-),女,浙江金华人,副教授,硕士,主要从事微波辐射防护研究。
通讯作者：蔡建辉,E-mail:xhzhong0611@163.com
摘要：目的 探讨高功率微波(HPM)辐射对家兔心肌形态结构和心肌酶的影响。方法 新西兰家兔24只, 雌雄各半, 随机分为对照组和微波辐射高、中、低密度组, 辐射功率分别为200、150、100 mW/cm2, 每组6只, 辐射20 min,辐射后6 h, 股动脉取血, 检测心肌酶活性, 冰浴下立即取心肌心尖部组织, 制作常规光镜标本并观察。结果 微波辐射后6 h时,与对照组比较, 微波辐射低密度组家兔血清肌酸激酶同工酶、肌酸激酶和乳酸脱氢酶活性[分别为(619.5±268.3)、(841.7±131.4)和(376.5±149.6)U/L]明显升高, 差异有统计学意义(P < 0.05), 呈剂量效应关系;光镜下大部分心肌细胞胞浆疏松淡染, 部分心肌纤维断裂, 心肌间质内血管扩张充血、伴有炎性细胞浸润, 病变程度与辐射功率呈正相关。结论 高功率微波辐射对家兔心肌具有损伤作用, 损伤效应包括心肌结构与心肌酶改变。
关键词： 高功率微波(HPM)     心肌损伤     心肌酶    
Effect of high power microwave on myocardial morphology and enzymes in rabbits
ZHONG Xiu-hong, LÜ Shi-jie, SHEN Nan, et al    
Department of Pathology, Jilin Medical College, Jilin, Jilin Province 132013, China
Abstract: Objective To investigate the effect of high power microwave(HPM) on myocardial morphology and myocardial enzymes in rabbits.Methods Twenty-four adult rabbits(half male and half female) were randomly divided into four groups:a control group,high- (200 mW/cm2),moderate- (150 mW/cm2),and low-intensity(100 mW/cm2) radiation groups with the HPM exposure of 20 minutes.All experimental rabbits were sacrificed 6 hours after the treatment and their femoral artery blood samples were collected; the activities of myocardial enzymes were examined.The heart apex fresh tissues were taken immediately under ice bath and the pathological changes of the tissues were observed with light microscopy.Results Compared to those of the control group,the activities of serum creatine phosphokinase isoenzyme(CK-MB)(619.5±268.3 U/L),creatine phosphokinase(CK)(841.7±131.4 U/L),and lactate dehyrogenase(LDH)(376.5±149.6 U/L) increased significantly in the rabbits exposed to low-intensity(100 mW/cm2) radiation(P < 0.05 for all).The pathological changes of the myocardial tissues were observed,with loose and light staining of cytoplasm,fracture of muscle fiber,angiectasis hyperemia of myocardial interstitium,and inflammatory cell infiltration.The pathological changes were positively correlated with the intensity of HPM exposure.Conclusion High power microwave radiation had damage effect on myocardial morphology and enzymes in rabbits.
Key words: high microwave radiation(HPM)     myocardial injury     myocardial enzyme    

近年来，随着高功率微波(high power microwave，HPM) 技术在军事、航空航天、雷达、通讯等方面应用与发展，对 HPM辐射生物学效应的研究也逐渐引起国内外学者的广泛重视。心脏是微波辐射生物学效应较为敏感的靶器官之一,由于心脏是人体循环系统重要的动力器官，其结构和功能的异常必将影响机体全身各器官系统的血液供应，因此，高功率微波辐射对心脏的影响正成为国内外学者关注的焦点。研究表明,100 mW/cm2 HPM 辐射6 min 即可引起大鼠心肌细胞损伤性改变[1]。本研究在前期研究基础上以家兔为研究对象，采用100、150、200 mW/cm2 HPM辐射家兔，通过光镜观察、血清心肌酶学检测，分析HPM辐射后家兔心肌损伤及心肌酶变化。结果报告如下。 1 材料与方法 1.1 主要仪器与试剂

MY8C-1型微波功率源(南京汇研微波系统工程有限公司，频率为2 450 MHz)；BA300型数码生物显微镜(中国麦克奥迪实业集团有限公司)；RM2126型轮转式切片机(上海徕卡仪器有限公司)；ZMN-7803型全自动组织包埋机(常州市华利电子有限公司)；SelectraXL型全自动生化分析仪(荷兰威图仪器有限公司)；722型紫外分光光度计(上海欣茂仪器有限公司)。心肌酶试剂盒(南京建成生物工程研究所)。 1.2 实验动物

新西兰家兔24只(吉林大学白求恩医学院动物实验中心,许可证号SCXK(吉)2008-0005)，雌雄各半，体重(2.5±0.3)kg。 1.3 动物分组与处理

24只家兔随机分为对照组、微波辐射高、中、低密度组，每组6只，雌雄各半，各组家兔平行饲养，适应性喂养1周后，家兔20%乌拉坦麻醉，固定在有机玻璃兔台上，仰卧位，家兔垂直置于微波辐射源喇叭口正下方，左侧胸部暴露于辐射场，其余部位用微波防护布屏蔽,辐射强度分别为100、150、200 mW/cm2，辐射时间20 min。辐射时，环境温度为(24±0.5)℃，相对湿度为(74±1)%。 1.4 指标与方法

对照组与微波辐射各组于辐射后6 h进行股动脉取血，分离血清，采用全自动生化分析仪测定血清肌酸激酶(creatine phosphokinase，CK)、肌酸激酶同工酶(creatine phosphokinase isoenzyme，CK-MB)、乳酸脱氢酶(lactate dehyrogenase，LDH)活性；剖胸观察心脏形态，冰浴下迅速取出心脏,并取小块心肌(心尖部)组织，立即福尔马林固定，然后经常规脱水，石蜡包埋，切片、苏木素-伊红染色(HE)，光镜下观察其心肌结构病理改变。 1.5 统计分析

数据采用x±s表示，采用SPSS 14.0软件对数据进行分析,组间比较采用方差分析，P < 0.05为差异有统计学意义。 2 结 果 2.1 微波辐射对家兔心肌形态学影响(图1)

注：A：对照组，B、C、D：分别为100、150、200 mW/cm2 微波辐射组。 图 1 微波辐射后各组家兔心肌结构改变(HE，×200)

光镜观察显示，对照组家兔心肌细胞大小、形态正常,心肌纤维排列整齐,横纹清楚(图1A)；100 mW/cm2 辐射组家兔心肌纤维肿胀、排列紊乱,细胞水肿，肌浆中出现少量蛋白质颗粒或空泡(图1B)；150 mW/cm2 辐射组家兔心肌纤维粗细不均，排列紊乱，肿胀明显,细胞水变性和透明变性,肌浆中出现大量空泡和透明颗粒,肌浆凝集和着色不均,并逐渐凝聚成许多与肌纤维长轴垂直的、宽窄不等、疏密不均的收缩带，闰盘结构不清，横纹和闰盘等原有结构消失,局灶性肌浆凝聚和核固缩深染，间质水肿,红细胞浸润(图1C)；200 mW/cm2 辐射组家兔心肌纤维肿胀明显，部分心肌纤维断裂，并可见弥散性核固缩深染(图1D)。 2.2 微波辐射对家兔血清心肌酶活性影响(表1)

表 1 微波辐射对家兔血清中心肌酶活性影响(U/L，x±s，n=6)

HPM辐射后6 h家兔血清中CK-MB、CK和LDH活性均升高,明显高于对照组，差异有统计学意义(P < 0.05)，呈剂量效应关系(P < 0.05)。 3 讨 论

电磁辐射是带净电荷的粒子被加速时所发出的辐射，又称为电磁波。微波辐射属于电磁辐射的一种，频率为300 MHz~300 GHz，分为P、L、S、C、X、Ku、K、Ka等波段。研究显示，电磁波被生物体吸收后,可引起心脏组织结构的损伤,其损伤效应与微波辐射的平均功率密度相关，10 mW/cm2以上HPM辐射可引起心脏损伤，轻者会导致细胞变性,重者会引起细胞坏死和凋亡[2]。心肌受损时,心肌细胞内各种酶释放入血,可引起一系列血清酶学变化[3, 4, 5]，因此，心肌酶谱是反映心肌损伤的重要标志物，临床诊断价值较高[6]。现有研究多从形态学某一方面进行探讨[7, 8]，结合心肌酶学指标分析文献较少。因此，本研究采用HPM 辐射家兔，观察辐射后家兔心肌形态学变化，同时检测心肌酶学指标，结果显示，家兔经100~200 mW/cm2 HPM 辐射20 min，大部分心肌细胞胞浆疏松淡染，部分心肌纤维断裂，心肌间质内血管扩张充血、伴有炎细胞浸润，同时心肌酶活性也明显增高，且呈剂量效应关系。提示，微波辐射可直接引起心肌组织损伤，导致心肌酶早期紊乱。其原因可能与家兔受到高功率微波辐射后，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有关[6]。但损伤具体机制还有待进一步研究。

参考文献
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