电磁波复合暴露所致脑和生殖损伤及其分子基础

【作者】 彭瑞云； 王惠； 谭胜芝； 姚斌伟； 赵黎； 徐新萍； 张静； 张博； 董霁； 王浩宇； 周红梅；

【机构】 军事医学科学院放射与辐射医学研究所；

【摘要】 目的:电磁辐射广泛存在于人们的日常生活和工作环境之中,已成为新的环境污染而受各国学者的广泛关注。研究发现,电磁辐射具有广泛的生物效应,可引起神经、生殖、心血管和免疫等多部位损伤,其中脑和生殖器官是电磁辐射最为敏感的靶器官。目前的研究大多采用单一频率电磁辐射,而真实的生活和工作环境往往是多种频率电磁波复合暴露。因此,开展电磁波复合暴露所致脑和生殖损伤及其分子基础研究,具有重要的理论和现实意义。方法:采用平均功率密度为5和10mW/cm~2的S及L波段微波辐射源,单独及复合暴露二级雄性Wistar大鼠,采用Morris水迷宫检测学习和记忆能力;采用多脏器生理检测仪检测脑电图(EEG);采用精子动态图像分析系统检测精子活动度和畸形率;采用光镜和电镜观察大鼠海马、睾丸组织学和超微结构改变;采用免疫组化检测重要代谢酶和神经递质含量变化;采用定量蛋白质组学技术检测大鼠海马组织差异表达白。结果:(1)L和S波段微波辐射后大鼠学习和记忆功能下降,脑电α和β波功率降低,海马神经元、线粒体和突触结构损伤;(2)A+B级精子减少,精子畸形率升高,睾丸组织结构损伤;(3)大鼠海马组织尼氏体、ACHE、BDNF、COX、SOD表达减少;(4)L和S波段微波复合暴露损伤效应具有剂量-效应关系,即功率密度越大,上述指标改变越显著;功率密度相同条件下,S波段与L波段之间损伤效应未见明显差异;复合暴露比单一暴露损伤效应显著;(5)大鼠海马组织差异表达蛋白的生物学过程涉及脑发育、学习记忆、神经发生等,细胞学定位集中在外泌体、膜、线粒体等部位,分子功能主要为蛋白复合物结合、蛋白结合、泛素-蛋白转移酶活性等,复集的信号通路主要为突触囊泡循环、长时程增强、长时程抑制、谷氨酸能突触、钙信号通路等;(6)突触融合蛋白1、Braf、钙释放激活钙调节蛋白2、琥珀酸脱氢酶、细胞色素C氧化酶亚基(COX IV-1)、溶酶体膜蛋白(LGP85)等差异表达,参与了电磁波复合暴露损伤病理生理过程。结论:5mW/cm~2的L和S波段微波单一暴露对大鼠脑及生殖结构和功能无明显影响;10mW/cm~2的L和S波段微波单一暴露及5和10mW/cm~2的复合暴露可致大鼠脑及生殖的损伤;揭示了电磁波复合暴露海马组织差异蛋白表达变化规律及其生物学意义,为制定其卫生防护标准、探索损伤的诊断指标和防治靶点奠定基础。更多还原