微波輻射對大鼠血液細胞和免疫系統的影響

朱美財，晏雪婷，程蘇琴，任 力

電子干擾機、預警機、雷達等裝備所發出的微波使部隊官兵暴露在微波輻射中[1-2]，雖然沒有超過我國規定的安全限值，但是無防護、長時間微波輻射對人體造成的影響需要引起重視[3]。筆者在前期工作中發現，飛行員的血象、免疫球蛋白及補體水平發生了改變，為了闡明微波輻射對機體免疫功能的影響機制，本研究探討了不同微波輻射功率密度及輻射時間對大鼠血液細胞和免疫系統的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗動物與分組 雄性SD大鼠48只，SPF級，體重（200±20）g，由軍事醫學研究院實驗動物中心提供，動物合格證號：SCXK(京)2016-0006。在室溫20～24℃條件下飼養。隨機分為4組，各12只，分別給予 0 mW/cm2（對照組）、5 mW/cm2（5 mW 組）、10 mW/cm2（10 mW 組）和 20 mW/cm2（20 mW 組）微波輻射。

1.2 儀器與試劑 大鼠免補體和疫球蛋白酶聯免疫試劑盒（南京建成生物工程研究所），ADVIA120血液學檢測儀（西門子），其他耗材均由筆者所在中心提供。

1.3 微波輻射方法 微波輻射源由軍事醫學研究院放射醫學研究所提供，微波中心頻率2.856 GHz。將大鼠以俯臥位在照射中旋轉，使全身均勻照射。輻射15 min/d，5 d/w；對照組關閉輻射源，其他操作相同。

1.4 標本取材 輻射2 w后，每組取6只大鼠，稱重后，5%水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠后取腹腔靜脈血，然后處死，取胸腺和脾臟。輻射3 w后，剩余6只與上相同處理。

1.5 檢測指標

1.5.1 血液常規指標 取2 ml血液標本，EDTA抗凝管，用西門子ADVIA120血液學檢查儀器檢測血常規指標。

1.5.2 免疫指標 取3 ml血液標本，放于含凝血酶的促凝管中，室溫2 h凝固后，離心分離血清，于-80℃凍存，采用生物素雙抗體夾心酶聯免疫法檢測 IgG、IgA、IgM、C3、C4 水平。

1.5.3 體重、胸腺和脾臟指標 測量大鼠體重，將胸腺和脾臟組織標本用甲醛固定、切片、石蠟包埋HE染色后，顯微鏡下觀察病理學改變。

1.6 統計學方法 應用SPSS17.0統計軟件分析，計量數據以±s表示，多組比較行方差分析，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組體重比較 微波輻射2 w后，5 mW組和20 mW組體重顯著降低（P＜0.05）。見表1。

表1 各組不同時間體重比較（g，n=6）

2.2 各組血常規指標比較 輻射2 w后，NEUT%在10 mW組增高（P＜0.05）。輻射3 w后，WBC在10 mW 組顯著降低（P＜0.05），NEUT%在 20 mW組增高（P＜0.05），LYMPH計數在10 mW組顯著降低（P＜0.05），RBC計數在10 mW組和20 mW組均顯著增高（P＜0.05），血PLT計數在5 mW組顯著增高（P＜ 0.05）。見表 2。

表2 各組不同時間血常規指標比較（n=6）

2.3 各組免疫指標比較 輻射2 w后，10 mW組與20 mW組的IgA水平顯著增高（P＜0.05）；輻射2 w后，輻射組的IgG水平增高（P＜0.05）；輻射 3 w后，10 mW組的IgM水平顯著增高（P＜0.05）。見表3。

2.4 各組胸腺和脾臟組織形態學變化比較

2.4.1 胸腺 對照組胸腺組織小葉結構正常，皮質髓質分界清晰，可見胸腺小體（圖1A）；輻射2 w后，20 mW組可見小梁間隔消失，部分淋巴細胞核碎裂(圖 1B)；輻射 3 w 后，10 mw 組可見核碎裂（圖 2A），20 mW組可見核碎裂、上皮細胞水腫、小梁間隔消失(圖 2B)。

表3 各組免疫指標比較（n=6）

2.4.2 脾臟 對照組脾臟組織切片染色顯示紅髓無充血，紅髓與白髓分界清晰(圖3A和圖4A)。輻射2 w后，20 mW組脾臟組織切片染色顯示紅髓充血，部分淋巴鞘紊亂，脾小體萎縮（圖3B）。輻射3 w后，5 mW組紅髓充血和脾小體減少（圖4B）；10 mW組紅髓充血，紅髓與白髓之間分界模糊，淋巴鞘部分紊亂，脾小體減少(圖4C）；20 mW組紅髓明顯充血，紅髓與白髓之間分界模糊，淋巴鞘紊亂，脾小體數量減少且萎縮（圖4D)。

3 討論

本研究結果顯示，微波輻射后大鼠的體重降低，與文獻報道一致[4-5]。實驗中觀察到輻射后，大鼠會出現輕微腹瀉和排尿現象，而后有所減輕。所以，早期體重的減少是由腹瀉導致的電解質和水分流失引起的。

圖1 微波輻射2 w后各組胸腺組織切片（HE染色，×100）

圖2 微波輻射3 w后各組胸腺組織切片（HE染色，×400）

圖3 微波輻射2 w后各組脾臟組織切片（HE染色，×100）

圖4 微波輻射3 w后各組脾臟組織切片（HE染色，×100）

本研究結果顯示，大鼠白細胞計數在微波輻射后降低。大鼠的白細胞總數中，淋巴細胞占了絕大的一部分比例，所以白細胞的減少，可能是由于淋巴細胞的減少造成的。因為輻射后淋巴細胞計數顯著降低，單核細胞計數較對照組降低。這可能因為微波輻射破壞機體氧化平衡，使IL-2活性增強以及誘導淋巴細胞凋亡[6-7]。本研究在輻射后，紅細胞計數增高，血小板計數也增高。田卓等[8]觀察到微波輻射大鼠的血小板顯著低于對照組；宋薇等[9]報道，5 mW/cm2微波輻射后60 d，血紅細胞、血小板數顯著增加；10 mW/cm2微波輻射后180 d，血小板數顯著下降。表明血紅細胞和血小板數隨著微波輻射劑量和輻射時間發生變化，本研究中大鼠紅細胞與血小板數的增高是由于輻射時間較短，機體對輻射損傷的刺激作用引起。

本研究結果顯示，微波輻射后免疫球蛋白水平增高，隨著功率密度的增加，胸腺和脾臟的病理損傷加重。郭瑛等[10]報道，高功率微波輻射會誘導大鼠免疫組織內活性氧水平升高，并與輻射劑量和時間相關。早期免疫球蛋白的增高是由于脾臟結構破壞，細胞凋亡導致免疫損傷后機體的應激反用。本研究結果表明，微波輻射對機體免疫系統產生損害，而淋巴細胞計數及免疫球蛋白是微波輻射影響的敏感指標。