8 Hz 130 dB次聲作用對大鼠腎及腎上腺結構的影響

第四軍醫大學基礎部教學實驗中心(西安 710032) 楊 芳 路國華 鐵 茹 于 軍 劉利兵

次聲為頻率 0.0001～ 20Hz的聲波,次聲在各種環境中廣泛地存在[1],其對人體的損傷主要為共振效應[2],能夠引起腦、心、肺、腎、睪丸等多種臟器的損傷。目前,次聲已經被包括美國、俄羅斯等國應用于軍事領域。實驗發現,機體腎臟組織對 8Hz次聲較為敏感,本實驗注重 8Hz,130dB次聲作用對于腎及腎上腺一般病理形態的影響,通過研究,了解次聲對腎及腎上腺損傷的情況,為探究次聲對腎及腎上腺損傷的機制以及次聲的軍事防護提供資料和依據。

材料與方法

1 動物與設備 共選取健康成年雄性 SD大鼠36只,體重 180±10g,由第四軍醫大學實驗動物中心提供。將其隨機分為正常對照組(6只)、實驗組(30只),并且將實驗組根據次聲持續作用時間(即 1,7,14,21,28d,共 5個時間點)分為 5個亞組,每個亞組均有 6只大鼠。主要的儀器設備為第四軍醫大學次聲實驗室次聲壓力倉,由科學院聲學所和航天工業總公司第 41所研制。

2 方 法

2.1 次聲干預 將實驗組置于壓力艙內,每天給予 8Hz,130dB的次聲持續作用 2h,各亞組動物分別被次聲連續作用 1,7,14,21,28d;正常對照組大鼠則每日在無次聲作用的壓力艙內停留 2h。

2.2 標本處理 當實驗組每亞組動物次聲作用結束后,戊巴比妥鈉麻醉、斷頭處死后解剖取單側腎臟及腎上腺組織,正常對照組取一只動物做相同處理。對腎臟及腎上腺組織甲醛固定,常規做 HE染色石蠟切片,于 40倍光鏡下觀察。

結 果

1 腎上腺組織的病理改變 見圖 1。對照組大鼠腎上腺結構,形態正常,外為薄纖維膜,其下為球狀帶細胞,束狀帶和網狀帶等皮質部細胞,細胞內有少量脂滴(+),髓質正常。1d組其形態結構同對照組,僅細胞內脂滴增加;7d組同 1d組;14d組其形態結構同對照組,細胞內脂滴增加;21d、28d組同 14d組。

圖1 14d組大鼠腎上腺形態結構同對照組,細胞內脂滴增加

2 腎臟組織的病理改變 見圖 2。對照組大鼠腎血管擴張充血(+),腎小管上皮細胞腫脹(+);1d組大鼠腎血管擴張充血,腎小管上皮細胞腫脹7d組大鼠腎血管擴張充血,腎小管上皮細胞腫脹;14d組大鼠腎血管擴張充血,腎小管上皮細胞腫脹;21d、28d同 14d組。

討 論

圖2 7d組大鼠腎血管擴張充血,腎小管上皮細胞腫脹

人體器官可看作是一系列多支點、多重心的彈簧模型,其固有振動頻率在次聲頻率范圍內。次聲對機體的基本作用原理是生物共振,即原發性作用機制是引起器官和組織的共振反應。在一般情況下,通過作用到系統的各種力是平衡的,當機體處于次聲聲壓場時,若壓強達到一定程度,即變為主要作用力,在其作用下構成機體的彈性壁進入振動狀態,外壁的振動傳導給內部組織器官。如果某一部位自身頻率接近或符合激發作用的振動頻率,它將擴大振幅并繼續振動,即共振反應[2]。次聲以引發振動的方式既可作用于機體各器官,又可以作用到細胞結構,可以直接作用到各種組織和細胞的原生質膜和線粒體膜,改變細胞膜的通透性,影響一些酶與質膜的結合狀態和活性,從而影響生物氧化過程和能量代謝過程,降低抗氧化系統的功能,出現適應性反應或脫適應性反應的時相變化[3],影響組織器官的營養而出現種種不良反應,甚至會出現器質性損傷[4,5]。生物體受次聲作用后引起腎血管內皮細胞損傷,內皮細胞結構和功能的完整性受到破壞,次聲對血管內皮有損害作用,它和次聲作用的時間密切相關[6]。

本組發現,從實驗中可見大鼠腎血管有充血的表現,隨時間推移其充血情況有加重的趨勢,第 7天開始達到高峰,之后一直處于高水平平臺期。細胞也隨時間有腫脹的變化,在第 7天達到最高峰之后細胞腫脹程度有所減輕,考慮為應激后適應性代償修復[7,8]。在實驗中我們還發現,腎上腺結構在 8 Hz,130 dB次聲作用不同時間后其形態結構無明顯變化,僅細胞內脂滴增加,且在第 14天達到高峰,之后一直處于該水平。通過比較,腎和腎上腺組織對 8 Hz,130 dB次聲敏感性不同,損傷程度也不同,但是兩者出現明顯損傷的時間主要在次聲作用后 7～14d。

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