微波辐射对小白鼠脂质过氧化作用及神经递质含量的影响
作者：曹兆进 张洪桥 陶勇 刘景兰 李双黎 徐培基 陈健
单位：曹兆进(中国预防医学科学院环境卫生监测所，北京 100021)；张洪桥(中国预防医学科学院环境卫生监测所，北京 100021)；陶勇(中国预防医学科学院环境卫生监测所，北京 100021)；刘景兰(中国预防医学科学院环境卫生监测所，北京 100021)；李双黎(中国预防医学科学院环境卫生监测所，北京 100021)；徐培基(航天医学工程研究所)；陈健(航天医学工程研究所)
关键词：微波；脂质过氧化；谷胱甘肽过氧化物酶；丙二醛；神经递质
卫生研究000110 摘要：用900MHz微波连续照射雄性LACA小白鼠，辐射强度分别为0、1、2和5mW/cm2，比吸收率(SAR)分别为0、0.22、0.44和1.10W/kg,每天照射1小时，连续35天。结果发现，在电磁辐射强度为1mW/cm2时能引起小白鼠全血中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性降低，丙二醛(MDA)含量增高，GSH-Px/MDA比值降低，大脑去甲肾上腺素含量增高。辐射强度为2和5mW/cm2时未见上述生物学指标有显著性改变。大脑中单胺类神经递质5-羟色胺、5-羟吲哚乙酸和多巴胺的含量在各暴露组均未发现显著性变化。
, http://www.100md.com
中图分类号：X 519 Q593.2 文献标识码：A
文章编号：1000-8020(2000)01-0028-02
Effects of microwave radiation on lipid peroxidation
and the content of neurotransmitters in mice
Cao Zhaojin,Zhang Hongqiao,Tao Yong,Liu Jinglan，et al.
(Institute of Environmental Health Monitoring,Chinese Academy of Preventive Medicine,Beijing 100021,China)
, 百拇医药
Abstract：Male LACA mice were exposed to 900MHz microwaves at the power densities of 0,1,2 and 5mW/cm2.The resulting specific absorption rates(SARs) were 0,0.22，0.44 and 1.10W/kg respectively.Animals were exposed at the dosage of 1 hour a day for 35 days.The results showed that the activity of glutathione peroxidase(GSH-Px) increased and the concentration of malondialdehyde(MDA) decreased in blood,and the concentration of noradrenaline(NE) increased in brains in the microwave exposed groups at 1mW/cm2 compared with the sham-exposed group.But no significant changes were found in the microwave exposed groups at 2 and 5mW/cm2.No significant changes of the concentrations of 5-hydroxytryptamine(5-HT),5-hydroxyindole acetic acid(5-HIAA) and dopamie(DA) in brains were found.
, http://www.100md.com
Key words：microwave,lipid peroxidation,glutathione peroxidase, malondialdehyde, neurotransmitter
射频微波辐射，特别是高强度的辐射，能引起机体致热效应，造成健康危害[1 2]。但也有许多研究资料表明，人体在反复接触低强度微波照射后，体温虽无上升，但也能危害健康。为探讨移动电话手机电磁辐射对使用者健康影响，我们观察了900MHz微波电磁辐射对小白鼠脑神经递质含量及全血中谷胱甘肽过氧化物酶活性和丙二醛含量的影响。
1 材料与方法
1.1 动物与分组
纯种LACA雄性小白鼠48只，体重20～24g，由北京医科大学提供。
环境适应训练2周后，随机分成4组，每组12只。
, 百拇医药
1.2 动物暴露
辐射源频率为900MHz，根据移动电话手机的电磁辐射强度，除假暴露组外，其它3组的辐射强度分别为1、2和5mW/cm2，比吸收率(SAR)分别为0.22、0.44和1.10W/kg，每天暴露1小时，共暴露35天。辐射强度用Narda-8606微波辐射测试仪标定。在大型无反射微波暗室内进行暴露[2]，对照组除无电磁辐射暴露外，其他条件与暴露组完全一致。
1.3 采样及测定
于暴露结束后第2天处死小白鼠，取脑组织测定神经递质含量，心脏取血测定谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及丙二醛(MDA)含量。
GSH-Px活性采用5，5′二硫代对硝苯甲酸(DTNB)比色法，MDA含量测定采用硫代巴比妥(TBA)法，生物胺类神经递质采用高效液相色谱电化学法测定。实验室测定采用盲法。
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1.4 统计
应用EPI软件对各暴露组及对照组测量值进行t检验。
2 结果
由表1可见，辐射强度为1mW/cm2时，全血GSH-Px活性实验组显著低于对照组(P<0.01)，全血MDA含量实验组显著高于对照组(P<0.01)，。GSH-Px/MDA比值实验组显著低于对照组(P<0.01)，其余各组与对照组比较无显著性差别。
表1 各组小鼠全血GSH-Px、MDA及GSH-Px/MDA比值
±s,n=12 辐射强度
(mW/cm2)
GSH-Px
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[μmol/(min.L)]
MDA(2)
(nmol/L)
GSH-Px(2)
/MDA
0
46.90±9.11
6.66±1.16
6.91±1.53
1
33.84±8.82(1)
, http://www.100md.com
29.74±3.15(1)
1.11±3.16(1)
2
46.62±4.85
8.83±2.75
5.25±2.60
5
53.38±7.79
5.20±2.38
10.17±2.32
注：(1)与对照组比较(t检验)P<0.01 (2)几何均值
, http://www.100md.com
由表2可见，辐射强度为1mW/cm2时，实验组脑组织中单胺类神经递质NE含量明显高于对照组(P<0.01)，其余各项指标(5-HT、5-HIAA、DA)与对照组比较无显著性差别。
表2 各组大脑神经递质含量(±s,n=12)
μg/g 辐射强度
(mW/cm2)
5-HT
5-HIAA
NE
DA
, 百拇医药 0
264±72.05
335.18±149.92
1.78±0.57
6.39±1.97
1
293±118.36
341.25±212.99
2.57±0.74(1)
6.64±1.68
2
262±115.32
, http://www.100md.com
397.08±166.73
1.93±0.75
6.43±3.17
5
295±87.95
369.75±125.18
1.56±0.68
4.82±2.09
注：(1)与对照组比较(t检验)P<0.013 讨论
有报道认为高强度致热效应微波辐射在剂量高于60mW/cm2时GSH-Px活性下降，而40mW/cm2时却与对照组无显著差别[3]。本次实验结果表明低于这一暴露量也能引起血中GSH-Px活性下降。结果显示小鼠暴露于功率密度为1mW/cm2的900MHz的电磁辐射时，全血中GSH-Px较对照组低，但暴露强度增加(2和5mW/cm2)时，却未出现明显改变。
, http://www.100md.com
MDA是脂质过氧化作用的产物，其水平可间接反映组织内自由基水平。有研究发现，915MHz照射小鼠使其腹腔温度升高3.6～4℃，小鼠体内脂质过氧化物增加，但在照射11天后增加趋势趋于稳定，说明电磁辐射导致的自由基增加与照射时间有关，但作者未观察更长暴露时间下MDA的变化[4]。本研究表明，小鼠在功率密度为1mW/cm2的900MHz的电磁辐射暴露下，全血中脂质过氧化物增加，但暴露的功率密度增加(2和5mW/cm2)时，实验组与对照组未见明显异常。
抗氧化酶GSH-Px的活性与MDA的比值，可反映各组小白鼠抵御过氧化物对细胞损害的能力。本次的实验结果表明，在功率密度为1mW/cm2的900MHz的电磁辐射暴露下，小白鼠抵御过氧化物对细胞损害的能力降低，但暴露强度增加(2和5mW/cm2)时，却未出现明显改变。
急性应激状态下肾上腺皮质功能增强，而在较长时间不利环境因素作用下则产生抑制效用，表现肾上腺皮质功能降低。王少光等对在功率密度为0.074mW/cm2环境中从事微波作业的职业人群进行调查，结果表明，微波电磁辐射使人体外周血5-HT含量降低[5]。Grin等将大鼠暴露于频率为2375MHz，功率密度为0.05和0.5mW/cm2的微波辐射条件下，发现在第20天时大脑肾上腺素升高，但第30天时又恢复到正常水平，在整个暴露过程中，大脑去甲肾上腺素和多巴胺浓度有轻微的升高，而0.5mW/cm2剂量组在暴露第5天时大脑肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺浓度明显升高，但进一步暴露后浓度反而持续下降[6]。虽辐射强度不同，但与本次的实验结果非常相似。本次实验结果未发现小鼠脑组织中5-HT含量有变化，而去甲肾上腺素在1mW/cm2剂量组有显著性增高。
, 百拇医药
许多研究认为，低强度微波电磁辐射与生物效应并不存在剂量-效应关系，其机理尚有待探讨。邵斌杰等用3G Hz微波对大鼠和小鼠进行慢性实验发现，在强度为0.05～0.5mW/cm2时，血红细胞、血红蛋白含量升高，而1mW/cm2时未见改变，该作者认为这是机体的代偿反应所致。并经过一系列急性、亚急性和慢性免疫实验证实，短期微波辐射，对机体免疫功能有刺激作用；长期微波作用下，其免疫效应可以转向抑制，呈现代偿-适应-代偿不全的动力学过程[7]。Dutta等用915MHz微波观察其对人成神经细胞瘤细胞钙离子通透性的影响，发现在暴露强度SAR为0.01～5.0W/kg时，仅有0.05和1.0W/kg两个剂量组有显著性影响[8]，有人将这一现象解释为“窗口效应”(Window Effects)[9]。本实验电磁辐射与生物效应之间的关系是否与机体的代偿机制有关，还是由于电磁辐射对机体作用的“窗口效应”所致，尚有待进一步研究。
基金项目：卫生部科技开发研究课题
, 百拇医药
作者简介：曹兆进，男，学士，副研究员
参考文献
1，IEEE C95.1-1991. IEEE standard for safety levels with respect to human exposure to radio frequency electromagnetic fields,3kHz to 300GHz,Institute of Electrical and Electronics Engineers,Inc, New York:1999
2，徐培基.大型无反射微波暗室的设计.航天医学与工程，1997，10(4)：222—224
3，梁维萍，刘文魁.微波辐射对大鼠血中谷胱甘肽过氧化物酶的影响.山西医学院学报，1995，26(2)：111—112
, 百拇医药
4，梁明山，张文艳.微波对小白鼠超氧化物歧化酶和脂质过氧化物的影响.动物学杂志，1995，30(6)：24—27
5，王少光，杨文娟，周安寿，等.微波辐射对人体健康的影响.铁道劳动卫生通讯，1983，(4)：20—23
6，Grin A. Effects of microwaves on catecholamine metabolism in brain,Vrachebnoe Delo,1984,10:129—130
7，邵斌杰，汪行华，姜槐，等.微波急性亚急性及慢性辐射对血液和免疫功能的影响.浙江医科大学学报，1986，15(5)：193—197
8，Dutta SK,Watson.Microwave radiation-induced calcium ion efflux from human neuroblastoma cells in culture.Bioelectromagnetics,1982,3:475
9，Postow E,Swicord M. Modulated fields and ‘Window’ effects.In:Polk C. Postow E,eds.Handbook of biological effects of electromagnetic fields.Boca Raton,FL:CRC Press,1996,535—580
(1999-08-20收稿), 百拇医药
单位：曹兆进(中国预防医学科学院环境卫生监测所，北京 100021)；张洪桥(中国预防医学科学院环境卫生监测所，北京 100021)；陶勇(中国预防医学科学院环境卫生监测所，北京 100021)；刘景兰(中国预防医学科学院环境卫生监测所，北京 100021)；李双黎(中国预防医学科学院环境卫生监测所，北京 100021)；徐培基(航天医学工程研究所)；陈健(航天医学工程研究所)
关键词：微波；脂质过氧化；谷胱甘肽过氧化物酶；丙二醛；神经递质
卫生研究000110 摘要：用900MHz微波连续照射雄性LACA小白鼠，辐射强度分别为0、1、2和5mW/cm2，比吸收率(SAR)分别为0、0.22、0.44和1.10W/kg,每天照射1小时，连续35天。结果发现，在电磁辐射强度为1mW/cm2时能引起小白鼠全血中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性降低，丙二醛(MDA)含量增高，GSH-Px/MDA比值降低，大脑去甲肾上腺素含量增高。辐射强度为2和5mW/cm2时未见上述生物学指标有显著性改变。大脑中单胺类神经递质5-羟色胺、5-羟吲哚乙酸和多巴胺的含量在各暴露组均未发现显著性变化。
, http://www.100md.com
中图分类号：X 519 Q593.2 文献标识码：A
文章编号：1000-8020(2000)01-0028-02
Effects of microwave radiation on lipid peroxidation
and the content of neurotransmitters in mice
Cao Zhaojin,Zhang Hongqiao,Tao Yong,Liu Jinglan，et al.
(Institute of Environmental Health Monitoring,Chinese Academy of Preventive Medicine,Beijing 100021,China)
, 百拇医药
Abstract：Male LACA mice were exposed to 900MHz microwaves at the power densities of 0,1,2 and 5mW/cm2.The resulting specific absorption rates(SARs) were 0,0.22，0.44 and 1.10W/kg respectively.Animals were exposed at the dosage of 1 hour a day for 35 days.The results showed that the activity of glutathione peroxidase(GSH-Px) increased and the concentration of malondialdehyde(MDA) decreased in blood,and the concentration of noradrenaline(NE) increased in brains in the microwave exposed groups at 1mW/cm2 compared with the sham-exposed group.But no significant changes were found in the microwave exposed groups at 2 and 5mW/cm2.No significant changes of the concentrations of 5-hydroxytryptamine(5-HT),5-hydroxyindole acetic acid(5-HIAA) and dopamie(DA) in brains were found.
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Key words：microwave,lipid peroxidation,glutathione peroxidase, malondialdehyde, neurotransmitter
射频微波辐射，特别是高强度的辐射，能引起机体致热效应，造成健康危害[1 2]。但也有许多研究资料表明，人体在反复接触低强度微波照射后，体温虽无上升，但也能危害健康。为探讨移动电话手机电磁辐射对使用者健康影响，我们观察了900MHz微波电磁辐射对小白鼠脑神经递质含量及全血中谷胱甘肽过氧化物酶活性和丙二醛含量的影响。
1 材料与方法
1.1 动物与分组
纯种LACA雄性小白鼠48只，体重20～24g，由北京医科大学提供。
环境适应训练2周后，随机分成4组，每组12只。
, 百拇医药
1.2 动物暴露
辐射源频率为900MHz，根据移动电话手机的电磁辐射强度，除假暴露组外，其它3组的辐射强度分别为1、2和5mW/cm2，比吸收率(SAR)分别为0.22、0.44和1.10W/kg，每天暴露1小时，共暴露35天。辐射强度用Narda-8606微波辐射测试仪标定。在大型无反射微波暗室内进行暴露[2]，对照组除无电磁辐射暴露外，其他条件与暴露组完全一致。
1.3 采样及测定
于暴露结束后第2天处死小白鼠，取脑组织测定神经递质含量，心脏取血测定谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及丙二醛(MDA)含量。
GSH-Px活性采用5，5′二硫代对硝苯甲酸(DTNB)比色法，MDA含量测定采用硫代巴比妥(TBA)法，生物胺类神经递质采用高效液相色谱电化学法测定。实验室测定采用盲法。
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1.4 统计
应用EPI软件对各暴露组及对照组测量值进行t检验。
2 结果
由表1可见，辐射强度为1mW/cm2时，全血GSH-Px活性实验组显著低于对照组(P<0.01)，全血MDA含量实验组显著高于对照组(P<0.01)，。GSH-Px/MDA比值实验组显著低于对照组(P<0.01)，其余各组与对照组比较无显著性差别。
表1 各组小鼠全血GSH-Px、MDA及GSH-Px/MDA比值
±s,n=12 辐射强度(mW/cm2)
GSH-Px
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[μmol/(min.L)]
MDA(2)
(nmol/L)
GSH-Px(2)
/MDA
0
46.90±9.11
6.66±1.16
6.91±1.53
1
33.84±8.82(1)
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29.74±3.15(1)
1.11±3.16(1)
2
46.62±4.85
8.83±2.75
5.25±2.60
5
53.38±7.79
5.20±2.38
10.17±2.32
注：(1)与对照组比较(t检验)P<0.01 (2)几何均值
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由表2可见，辐射强度为1mW/cm2时，实验组脑组织中单胺类神经递质NE含量明显高于对照组(P<0.01)，其余各项指标(5-HT、5-HIAA、DA)与对照组比较无显著性差别。
表2 各组大脑神经递质含量(
±s,n=12)μg/g 辐射强度
(mW/cm2)
5-HT
5-HIAA
NE
DA
, 百拇医药 0
264±72.05
335.18±149.92
1.78±0.57
6.39±1.97
1
293±118.36
341.25±212.99
2.57±0.74(1)
6.64±1.68
2
262±115.32
, http://www.100md.com
397.08±166.73
1.93±0.75
6.43±3.17
5
295±87.95
369.75±125.18
1.56±0.68
4.82±2.09
注：(1)与对照组比较(t检验)P<0.013 讨论
有报道认为高强度致热效应微波辐射在剂量高于60mW/cm2时GSH-Px活性下降，而40mW/cm2时却与对照组无显著差别[3]。本次实验结果表明低于这一暴露量也能引起血中GSH-Px活性下降。结果显示小鼠暴露于功率密度为1mW/cm2的900MHz的电磁辐射时，全血中GSH-Px较对照组低，但暴露强度增加(2和5mW/cm2)时，却未出现明显改变。
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MDA是脂质过氧化作用的产物，其水平可间接反映组织内自由基水平。有研究发现，915MHz照射小鼠使其腹腔温度升高3.6～4℃，小鼠体内脂质过氧化物增加，但在照射11天后增加趋势趋于稳定，说明电磁辐射导致的自由基增加与照射时间有关，但作者未观察更长暴露时间下MDA的变化[4]。本研究表明，小鼠在功率密度为1mW/cm2的900MHz的电磁辐射暴露下，全血中脂质过氧化物增加，但暴露的功率密度增加(2和5mW/cm2)时，实验组与对照组未见明显异常。
抗氧化酶GSH-Px的活性与MDA的比值，可反映各组小白鼠抵御过氧化物对细胞损害的能力。本次的实验结果表明，在功率密度为1mW/cm2的900MHz的电磁辐射暴露下，小白鼠抵御过氧化物对细胞损害的能力降低，但暴露强度增加(2和5mW/cm2)时，却未出现明显改变。
急性应激状态下肾上腺皮质功能增强，而在较长时间不利环境因素作用下则产生抑制效用，表现肾上腺皮质功能降低。王少光等对在功率密度为0.074mW/cm2环境中从事微波作业的职业人群进行调查，结果表明，微波电磁辐射使人体外周血5-HT含量降低[5]。Grin等将大鼠暴露于频率为2375MHz，功率密度为0.05和0.5mW/cm2的微波辐射条件下，发现在第20天时大脑肾上腺素升高，但第30天时又恢复到正常水平，在整个暴露过程中，大脑去甲肾上腺素和多巴胺浓度有轻微的升高，而0.5mW/cm2剂量组在暴露第5天时大脑肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺浓度明显升高，但进一步暴露后浓度反而持续下降[6]。虽辐射强度不同，但与本次的实验结果非常相似。本次实验结果未发现小鼠脑组织中5-HT含量有变化，而去甲肾上腺素在1mW/cm2剂量组有显著性增高。
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许多研究认为，低强度微波电磁辐射与生物效应并不存在剂量-效应关系，其机理尚有待探讨。邵斌杰等用3G Hz微波对大鼠和小鼠进行慢性实验发现，在强度为0.05～0.5mW/cm2时，血红细胞、血红蛋白含量升高，而1mW/cm2时未见改变，该作者认为这是机体的代偿反应所致。并经过一系列急性、亚急性和慢性免疫实验证实，短期微波辐射，对机体免疫功能有刺激作用；长期微波作用下，其免疫效应可以转向抑制，呈现代偿-适应-代偿不全的动力学过程[7]。Dutta等用915MHz微波观察其对人成神经细胞瘤细胞钙离子通透性的影响，发现在暴露强度SAR为0.01～5.0W/kg时，仅有0.05和1.0W/kg两个剂量组有显著性影响[8]，有人将这一现象解释为“窗口效应”(Window Effects)[9]。本实验电磁辐射与生物效应之间的关系是否与机体的代偿机制有关，还是由于电磁辐射对机体作用的“窗口效应”所致，尚有待进一步研究。
基金项目：卫生部科技开发研究课题
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作者简介：曹兆进，男，学士，副研究员
参考文献
1，IEEE C95.1-1991. IEEE standard for safety levels with respect to human exposure to radio frequency electromagnetic fields,3kHz to 300GHz,Institute of Electrical and Electronics Engineers,Inc, New York:1999
2，徐培基.大型无反射微波暗室的设计.航天医学与工程，1997，10(4)：222—224
3，梁维萍，刘文魁.微波辐射对大鼠血中谷胱甘肽过氧化物酶的影响.山西医学院学报，1995，26(2)：111—112
, 百拇医药
4，梁明山，张文艳.微波对小白鼠超氧化物歧化酶和脂质过氧化物的影响.动物学杂志，1995，30(6)：24—27
5，王少光，杨文娟，周安寿，等.微波辐射对人体健康的影响.铁道劳动卫生通讯，1983，(4)：20—23
6，Grin A. Effects of microwaves on catecholamine metabolism in brain,Vrachebnoe Delo,1984,10:129—130
7，邵斌杰，汪行华，姜槐，等.微波急性亚急性及慢性辐射对血液和免疫功能的影响.浙江医科大学学报，1986，15(5)：193—197
8，Dutta SK,Watson.Microwave radiation-induced calcium ion efflux from human neuroblastoma cells in culture.Bioelectromagnetics,1982,3:475
9，Postow E,Swicord M. Modulated fields and ‘Window’ effects.In:Polk C. Postow E,eds.Handbook of biological effects of electromagnetic fields.Boca Raton,FL:CRC Press,1996,535—580
(1999-08-20收稿), 百拇医药