不同照射时间下2450MHz微波辐射对小鼠脑内神经递质的影响
作者：陈建 杨玉华 蒋睿 浦京遂
单位：(航天医学工程研究所，北京 100094)
关键词：微波；中枢神经系统；神经递质；小鼠
航天医学与医学工程/990317摘要： 目的 探索微波辐射对中枢神经系统影响的机理。 方法 以2450MHz 微波理疗机为辐射源，在照射总剂量相同的条件下对LACA纯种小白鼠分别进行2 d、7d和14d照射，照射强度均为5mW/cm2。 结果 照射组小鼠大脑皮层的单胺氧化酶活性均较对照组高(P<0.05)；2 d、7d组小鼠脑内去甲肾上腺素含量较对照组明显减少(P<0.001)；各照射组5-羟吲哚乙酸含量均高于对照组，其中2 d和14 d组显著升高(P<0.001)。 结论 微波辐射会使脑内单胺类神经递质代谢发生异常。
中图分类号：R594.3 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)03-0220-03
, 百拇医药
Effects of 2450 MHz Microwave Irradiation of Different Duration on Central Transmitters in Mice.
CHEN Jian
Institute of Space Medico-Engineering, Beijing 100094, China
YANG Yu-hua, JIANG Rui, PU Jing-sui.
Space Medicine & Medical Engineering，1999，12(3)：220～222
Abstract: Objective To investigate the mechanism of effects of microwave irradiation on central nervous system (CNS). Method 72 male LACA mice were irradiated with 2450 MHz microwave for 2，7 or 14 days respectively with the same total incident power density of 5 mW/cm2. Result After exposure, every group showed an increase of monoaminoxidase(MAO) in the cerebral cortex as compared with the control (P<0.001 ). The norepinephrine(NE) content were significantly reduced after two-day or two-week exposure(P<0.05). The 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA) content, the main metabolite of 5-hydroxytryptamine (5-HT), were significantly increased after two-day or 7 day exposure (P<0.001). Conclusion The metabolic abnormity of neurotransmitters in the central nervous system may be one of the factors causing disorders in the microwave operators.
, 百拇医药
Key words：microwave; central nervous system; transmitters；mice
在对微波辐射作业人员进行流行病学健康调查中发现，主观症状最明显的是：睡眠障碍、记忆力减退、头痛头昏、疲乏无力等神经系统的症状[1,2]，这表明微波作业人员的大脑功能受到损害，而脑内的神经递质是中枢神经系统的信息载体，研究微波辐射对小鼠脑内单胺类递质及其代谢酶-单胺氧化酶(MAO)的影响，有助于揭示微波辐射对中枢神经系统的作用机制。
方 法
本实验应用北京医科大学提供的96只LACA纯种雄性小白鼠 。照射前体重20～24g，平均22.2 g，随机分为4组，每组24只(见表1)。辐射源为2450MHz微波理疗机，照射强度为5mW/cm2, 用美国Narda-8608微波辐射测试仪进行标定。
, 百拇医药
表1 动物分组
Table 1 Grouping of the animals 组别
(groups)
n
每天照射时间
(exposure time per day)(h)
照射天数
(irradiated days)
入射功率
(power density)(mW/cm2)
, 百拇医药 Ⅰ
24
0.5
14
5
Ⅱ
24
1
7
5
Ⅲ
24
3.5
2
, http://www.100md.com
5
Ⅳ
24
0
0
0
实验在本所微波无反射室内进行：将小鼠放入有隔间的有机玻璃笼内，进行腹-背向全身照射，照射时间见表1。其中Ⅲ组每1h按顺时针方向变换一次位置；Ⅰ、Ⅱ组每天变换位置。
各组最后一次照射完毕后立即处死，取脑，将每组12只动物脑组织投入-140℃液氮中速冻后，利用高效液相色谱与电化学检测器联用(HPLC-EC)测定小鼠脑内5-羟色胺(5-HT )、5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)、多巴胺 (DA) 和去甲肾上腺素(NE)的含量[3]。将每组另12只动物脑组织投入-65℃正己烷中速冻后, 进行冰冻切片，按照Glenner法进行MAO染色[4]，用MIPS-Ⅰ型 图像分析系统检测脑组织不同部位的MAO的相对活性。
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结 果
脑组织(海马、下丘脑、脑皮层)单胺氧化酶相对活性 各组照射后小白鼠脑组织MAO相对活性见表2。
由表2可见：除Ⅲ组海马外，小鼠脑内各部位的MAO活性较对照组均有不同程度增加，但只有脑皮层内MAO的活性显示各照射组均与对照组有极显著性差异。
表2 各组照射后小白鼠脑内各部位MAO活性(
±s)
Table 2 MAO activity in rat brain after irradiation 组别
(groups)
n
, 百拇医药
MAO活性(MAO activity)
海马(hippocampus)
下丘脑(hypothalamus)
脑皮层(cerebral cortex)
Ⅰ
12
0.252±0.068
0.521±0.060
0.284±0.042***
Ⅱ
12
, http://www.100md.com
0.246±0.067
0.479±0.108
0.265±0.040***
Ⅲ
12
0.224±0.034
0.482±0.066
0.246±0.045***
Ⅳ
12
0.235±0.034
, 百拇医药
0.449±0.081
0.153±0.057
注：***P<0.001，与对照组相比 Note:***P<0.001，as compared with control
小鼠脑内单胺类递质及其代谢产物的含量 各组小鼠脑内去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)、5-羟色胺(5-HT)及5-HT的代谢产物5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)的含量比较见表3。
由表3可见：照射组小鼠脑内的去甲肾上腺素与对照组相比均有所减少，其中Ⅰ组和Ⅲ组有极显著性降低；5-羟吲哚乙酸的含量在照射后均有增加，其中Ⅱ组和Ⅲ组与对照组相比有极显著增加。
表3 各组小鼠脑内单胺类递质及5-HIAA含量(μg/g脑组织)的比较(±s )
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Table 3 Contents of mono-amine transmitters and 5-HIAA in rat brain(μg/g brain tissue) 组别(groups)
NE
DA
5-HT
5-HIAA
Ⅰ
0.494±0.154***
0.865±0.116
0.334±0.071
0.182±0.052
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Ⅱ
0.643±0.140
0.851±0.110
0.347±0.062
0.200±0.027***
Ⅲ
0.417±0.223***
0.699±0.272
0.241±0.156
0.240±0.081*
Ⅳ
, 百拇医药
0.730±0.151
0.801±0.093
0.344±0.062
0.155±0.053
注：***P<0.001，与对照组相比 Note:***P<0.001，as compared with control
讨 论
国内外的研究资料表明，微波辐射可以引起作业人员许多不良感觉，综合起来主要包括失眠、嗜睡、记忆力下降、头痛头昏、疲乏无力、心慌及性欲减退等，有学者把这一系列症状称为“微波病”，其中中枢神经系统的症状最为明显[1,2]；另外有资料表明微波作业人员脑内5-HT含量较正常人群明显增高[5]。在实际工作中有短期大剂量照射如直接作业人员，也有长期小剂量照射如生活在微波场内的人员，这些不同的照射方式对人体的影响也可能不同。因此在本次实验中设立了照射方式不同的3个组，观察在入射总功率相同的情况下，不同照射时间对小鼠产生的影响。结果表明：微波辐射可引起实验动物脑内神经递质NE的减少和5-HT代谢产物?5-HIAA的增加；微波辐射引起实验动物大脑皮层的单胺氧化酶活性增加；短期集中照射与较长时间小剂量照射对实验动物有相似影响。本次实验结果与日本Inaba等人的结果相同[6]。
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中枢神经系统内的递质主要包括胆碱类和单胺类递质。NE和5-HT是单胺类递质中两种很重要的递质。现代神经生理学已经证明中枢内NE有着非常广泛的生理功能，它有助于中枢神经系统维持觉醒状态，并为神经系统其他活动提供有利条件。5-HT对各种生理功能的影响也非常复杂：多数动物研究资料说明中枢5-HT与慢波睡眠有关[7]，5-HT的抑制剂可导致成年大鼠长期的睡眠障碍[8]；而研究人类5-HT与睡眠的关系发现，中枢5-HT的功能活动与快波睡眠有密切关系。单胺氧化酶(MAO)是广泛存在于神经和非神经组织的一种黄素蛋白，在神经元内主要存在于线粒体膜上。在交感神经末梢，作用于NE和5-HT[7]。本次实验中，微波照射可能通过如下机制作用于神经递质：短期照射时MAO活性增高可立即引起单胺类各种递质分解代谢增强；长期小剂量照射时，由于递质分解增加，重摄取量减少，递质的合成反应性增强，但分解代谢的水平仍然较高，如果合成和分解达不到新的平衡，递质量仍可能低于正常。进一步研究微波辐射对递质代谢的影响有助于揭示微波辐射影响人体的机理，并为微波病的防治提供新的方法和思路。
, 百拇医药
参考文献
[1]于素芳，孟 平. 通讯微波对人体健康危害的调查[J].中国工业医学杂志,1995: 8(5):285～286
[2]D'Andrea JA. Microwave radiation absorption: Behavioral effects[J]. Health Physiology，1991,1:29～40
[3]杨玉华,李琦. 兔血浆5-羟色胺和儿茶酚胺的同时测定[J]. 航天医学与医学工程，1996, 9(3):217～221
[4]武内忠男[日]编，朱逢春译. 新酶组织化学[M]. 北京：人民卫生出版社1983, 102～107
[5]王少光，周安寿，孙斌辉. 受微波高频辐射人员外周血5-羟色胺含量的变化[J].中华预防医学杂志， 1989，23(4)：207～210
, http://www.100md.com
[6]Inaba R, Shishido K, Okada A et al.Effects of whole body microwave exposure on the rat brain contents of biogenic amines[J]. Eur J Appl Physio，1992， 65(2):124～128
[7]韩济生主编. 神经科学纲要[M]. 北京: 北京医科大学&协和医科大学联合出版社，1993: 351～395
[8]Frank MG, Neonatal treatments with the serotonin uptake inhibitors clomipramine and zimelidine, but not the noradrenaline uptake inhibitor desipramine[J].Disrupt sleep patterns in adult rats, Brain Res，1997，768: 287～293
收稿日期：1998-08-17, 百拇医药
单位：(航天医学工程研究所，北京 100094)
关键词：微波；中枢神经系统；神经递质；小鼠
航天医学与医学工程/990317摘要： 目的 探索微波辐射对中枢神经系统影响的机理。 方法 以2450MHz 微波理疗机为辐射源，在照射总剂量相同的条件下对LACA纯种小白鼠分别进行2 d、7d和14d照射，照射强度均为5mW/cm2。 结果 照射组小鼠大脑皮层的单胺氧化酶活性均较对照组高(P<0.05)；2 d、7d组小鼠脑内去甲肾上腺素含量较对照组明显减少(P<0.001)；各照射组5-羟吲哚乙酸含量均高于对照组，其中2 d和14 d组显著升高(P<0.001)。 结论 微波辐射会使脑内单胺类神经递质代谢发生异常。
中图分类号：R594.3 文献标识码：A 文章编号：1002-0837(1999)03-0220-03
, 百拇医药
Effects of 2450 MHz Microwave Irradiation of Different Duration on Central Transmitters in Mice.
CHEN Jian
Institute of Space Medico-Engineering, Beijing 100094, China
YANG Yu-hua, JIANG Rui, PU Jing-sui.
Space Medicine & Medical Engineering，1999，12(3)：220～222
Abstract: Objective To investigate the mechanism of effects of microwave irradiation on central nervous system (CNS). Method 72 male LACA mice were irradiated with 2450 MHz microwave for 2，7 or 14 days respectively with the same total incident power density of 5 mW/cm2. Result After exposure, every group showed an increase of monoaminoxidase(MAO) in the cerebral cortex as compared with the control (P<0.001 ). The norepinephrine(NE) content were significantly reduced after two-day or two-week exposure(P<0.05). The 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA) content, the main metabolite of 5-hydroxytryptamine (5-HT), were significantly increased after two-day or 7 day exposure (P<0.001). Conclusion The metabolic abnormity of neurotransmitters in the central nervous system may be one of the factors causing disorders in the microwave operators.
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Key words：microwave; central nervous system; transmitters；mice
在对微波辐射作业人员进行流行病学健康调查中发现，主观症状最明显的是：睡眠障碍、记忆力减退、头痛头昏、疲乏无力等神经系统的症状[1,2]，这表明微波作业人员的大脑功能受到损害，而脑内的神经递质是中枢神经系统的信息载体，研究微波辐射对小鼠脑内单胺类递质及其代谢酶-单胺氧化酶(MAO)的影响，有助于揭示微波辐射对中枢神经系统的作用机制。
方 法
本实验应用北京医科大学提供的96只LACA纯种雄性小白鼠 。照射前体重20～24g，平均22.2 g，随机分为4组，每组24只(见表1)。辐射源为2450MHz微波理疗机，照射强度为5mW/cm2, 用美国Narda-8608微波辐射测试仪进行标定。
, 百拇医药
表1 动物分组
Table 1 Grouping of the animals 组别
(groups)
n
每天照射时间
(exposure time per day)(h)
照射天数
(irradiated days)
入射功率
(power density)(mW/cm2)
, 百拇医药 Ⅰ
24
0.5
14
5
Ⅱ
24
1
7
5
Ⅲ
24
3.5
2
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5
Ⅳ
24
0
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实验在本所微波无反射室内进行：将小鼠放入有隔间的有机玻璃笼内，进行腹-背向全身照射，照射时间见表1。其中Ⅲ组每1h按顺时针方向变换一次位置；Ⅰ、Ⅱ组每天变换位置。
各组最后一次照射完毕后立即处死，取脑，将每组12只动物脑组织投入-140℃液氮中速冻后，利用高效液相色谱与电化学检测器联用(HPLC-EC)测定小鼠脑内5-羟色胺(5-HT )、5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)、多巴胺 (DA) 和去甲肾上腺素(NE)的含量[3]。将每组另12只动物脑组织投入-65℃正己烷中速冻后, 进行冰冻切片，按照Glenner法进行MAO染色[4]，用MIPS-Ⅰ型 图像分析系统检测脑组织不同部位的MAO的相对活性。
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结 果
脑组织(海马、下丘脑、脑皮层)单胺氧化酶相对活性 各组照射后小白鼠脑组织MAO相对活性见表2。
由表2可见：除Ⅲ组海马外，小鼠脑内各部位的MAO活性较对照组均有不同程度增加，但只有脑皮层内MAO的活性显示各照射组均与对照组有极显著性差异。
表2 各组照射后小白鼠脑内各部位MAO活性(
±s)Table 2 MAO activity in rat brain after irradiation 组别
(groups)
n
, 百拇医药
MAO活性(MAO activity)
海马(hippocampus)
下丘脑(hypothalamus)
脑皮层(cerebral cortex)
Ⅰ
12
0.252±0.068
0.521±0.060
0.284±0.042***
Ⅱ
12
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0.246±0.067
0.479±0.108
0.265±0.040***
Ⅲ
12
0.224±0.034
0.482±0.066
0.246±0.045***
Ⅳ
12
0.235±0.034
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0.449±0.081
0.153±0.057
注：***P<0.001，与对照组相比 Note:***P<0.001，as compared with control
小鼠脑内单胺类递质及其代谢产物的含量 各组小鼠脑内去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)、5-羟色胺(5-HT)及5-HT的代谢产物5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)的含量比较见表3。
由表3可见：照射组小鼠脑内的去甲肾上腺素与对照组相比均有所减少，其中Ⅰ组和Ⅲ组有极显著性降低；5-羟吲哚乙酸的含量在照射后均有增加，其中Ⅱ组和Ⅲ组与对照组相比有极显著增加。
表3 各组小鼠脑内单胺类递质及5-HIAA含量(μg/g脑组织)的比较(
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Table 3 Contents of mono-amine transmitters and 5-HIAA in rat brain(μg/g brain tissue) 组别(groups)
NE
DA
5-HT
5-HIAA
Ⅰ
0.494±0.154***
0.865±0.116
0.334±0.071
0.182±0.052
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Ⅱ
0.643±0.140
0.851±0.110
0.347±0.062
0.200±0.027***
Ⅲ
0.417±0.223***
0.699±0.272
0.241±0.156
0.240±0.081*
Ⅳ
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0.730±0.151
0.801±0.093
0.344±0.062
0.155±0.053
注：***P<0.001，与对照组相比 Note:***P<0.001，as compared with control
讨 论
国内外的研究资料表明，微波辐射可以引起作业人员许多不良感觉，综合起来主要包括失眠、嗜睡、记忆力下降、头痛头昏、疲乏无力、心慌及性欲减退等，有学者把这一系列症状称为“微波病”，其中中枢神经系统的症状最为明显[1,2]；另外有资料表明微波作业人员脑内5-HT含量较正常人群明显增高[5]。在实际工作中有短期大剂量照射如直接作业人员，也有长期小剂量照射如生活在微波场内的人员，这些不同的照射方式对人体的影响也可能不同。因此在本次实验中设立了照射方式不同的3个组，观察在入射总功率相同的情况下，不同照射时间对小鼠产生的影响。结果表明：微波辐射可引起实验动物脑内神经递质NE的减少和5-HT代谢产物?5-HIAA的增加；微波辐射引起实验动物大脑皮层的单胺氧化酶活性增加；短期集中照射与较长时间小剂量照射对实验动物有相似影响。本次实验结果与日本Inaba等人的结果相同[6]。
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中枢神经系统内的递质主要包括胆碱类和单胺类递质。NE和5-HT是单胺类递质中两种很重要的递质。现代神经生理学已经证明中枢内NE有着非常广泛的生理功能，它有助于中枢神经系统维持觉醒状态，并为神经系统其他活动提供有利条件。5-HT对各种生理功能的影响也非常复杂：多数动物研究资料说明中枢5-HT与慢波睡眠有关[7]，5-HT的抑制剂可导致成年大鼠长期的睡眠障碍[8]；而研究人类5-HT与睡眠的关系发现，中枢5-HT的功能活动与快波睡眠有密切关系。单胺氧化酶(MAO)是广泛存在于神经和非神经组织的一种黄素蛋白，在神经元内主要存在于线粒体膜上。在交感神经末梢，作用于NE和5-HT[7]。本次实验中，微波照射可能通过如下机制作用于神经递质：短期照射时MAO活性增高可立即引起单胺类各种递质分解代谢增强；长期小剂量照射时，由于递质分解增加，重摄取量减少，递质的合成反应性增强，但分解代谢的水平仍然较高，如果合成和分解达不到新的平衡，递质量仍可能低于正常。进一步研究微波辐射对递质代谢的影响有助于揭示微波辐射影响人体的机理，并为微波病的防治提供新的方法和思路。
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参考文献
[1]于素芳，孟 平. 通讯微波对人体健康危害的调查[J].中国工业医学杂志,1995: 8(5):285～286
[2]D'Andrea JA. Microwave radiation absorption: Behavioral effects[J]. Health Physiology，1991,1:29～40
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[5]王少光，周安寿，孙斌辉. 受微波高频辐射人员外周血5-羟色胺含量的变化[J].中华预防医学杂志， 1989，23(4)：207～210
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[8]Frank MG, Neonatal treatments with the serotonin uptake inhibitors clomipramine and zimelidine, but not the noradrenaline uptake inhibitor desipramine[J].Disrupt sleep patterns in adult rats, Brain Res，1997，768: 287～293
收稿日期：1998-08-17, 百拇医药