微波辐射对海马CA-1区神经元的损害及其防治

1、    微波辐射对海马CA-1区神经元的损害及其防治        【摘要】目的探讨低强度微波辐射对海 马神经元的损害及丹参的保护作用。 方法检测大鼠暴露于微波辐射后海马CA-1区组织ATP酶活性、Na 、K、Ca2含量，并观察病理组织学的改变。 结果微波辐射24小时后海马组织Na-K-ATP酶、Ca2-ATP 酶活性 较正 常对照组明显降低(P0.01)，Na、Ca2含量则较对照组明显增高(P 0.01)。丹参治疗组海马组织ATP酶抑制程度及Na、Ca2聚 积程度较辐射组显

2、著降低(P0.01)，病理学检查神经元损害也明显减轻。 结论低强度微波辐射可引起海马CA-1区神经元特异性损害，丹参对此有一定保护作用 。【关键词】微波辐射海马ATP酶丹参 Neuronal damage in hippocampus(CA-1) region after microwave radiatio n with and without salvia miltiorrhiza treatmentZHANG Jianning, ZHANG Xiang, YI Shengyu, et al.Department of Neurosurgery, Xijing Hospital , Fou

3、rth M ilitary Medical University, Xi'an 710032【Abstract】ObjectiveTo investigate the mec hanism of hippocampal neuronal damage and the protective effect of salvia miltio rrhiza on the neruonal damage after microwave radiation in rats. MethodsTissue ATPase activity, contents of Na，K , Ca2 and hist

4、opathological changes in the CA-1 region of hippocampus were measu r ed. ResultsAfter microwave radiation, there was a signif icant decrease of ATPase activity (P0.01), and a remarkable increase of Na ，Ca2contents (P0.01) in the hippocampus. In the salvia miltior rhiza t reated group, the inhibition

5、 of ATPase activity and the increase of Na，Ca 2 in hippocampus (CA-1) were significantly lower than those in the untre a ted group (P0.01). In addition, the neuronal damage observed under light and el ectronic microscope was also ameliorated substantially. Conclusion Microwave radiation could induce

6、 hippocampal neuron damage selectivel y, and salvia miltiorrhiza may provide therapeutic protection in arresting neuro nal damage in the CA-1 region of hippocampus by way of improving ATPase activit y and relieving Na, Ca2 accumulations.【Key words】Microwave radiationHippocampusAdenosine triphosphata

7、se Salvia miltiorrhiza微波辐射非热效应对脑的损害作用目前研究很少。本实验观察大鼠微波辐射 后海马CA-1区组织ATP酶活性，Na、K、Ca2含量及其超微结构的变化， 探讨海马神经元损害的可能机理，同时观察丹参的治疗作用。材料和方法1. 实验动物分组及处理：成年雄性SD大鼠57只，体重250±20g，随机分为3组，每组19只，其中10只用于测定脑组织腺苷三磷酸(ATP)酶活性和Na、K、Ca 2含量，9只用于病理学检查。(1)微波辐射组，参照文献1方法将大鼠暴露 于2450MHz，量级7mW/cm2微波辐射装置4小时，实验后24小时处死检测有关指标。(2)丹 参治

8、疗组，动物辐射方法同辐射组，于辐射后30分钟及12小时各应用丹参注射液(3.5ml/kg )作腹腔注射，于辐射后24小时处死。(3)正常对照组，不作任何处理，观察24小时处死。2. 海马组织ATP酶活性及Na、K、Ca2含量测定：将动物断头处死完整取 脑，于解剖显微镜下切取海马CA-1区组织，4下在50倍体积的50mmol/L Tris盐酸缓冲液( pH7.4)中匀浆，Bradford法2定蛋白含量，参照有关文献方法测定ATP酶活性 3，4，其原理是ATP酶催化ATP水解释放无机磷(Pi)，根据Pi生成量的多少反映AT P酶活性，结果以molPi/(mg蛋白.h)表示。同法取海马CA-1区组织

9、，置于经去离子处理 的 小杯内，110烘干至恒重，万分之一分析天平称重后，加入41硝酸、高氯酸溶液消化 ， 取消化液用日立180-80原子吸收分光光度仪检测Na、K、Ca2含量，结果 以mol/g干脑表示。3. 病理学检查：每组9只大鼠中，6只用于光镜研究，3只作电镜观察。海马CA-1区神经元 损害的光镜定量研究按我们报道的方法进行5。电镜检查，大鼠麻醉下开胸左心 插管以2%4%多聚甲醛、1%2%戊二醛混合液(pH7.4)灌注预固定后取脑，海马CA-1区取 材 ，2%戊二醛、1%锇酸后固定，梯度酒精脱水，醋酸铀染色，Epon812包埋后作超薄切片，日 立H-300型透射电镜观察。4.统计学处理

10、：采用F检验。结果1.海马CA-1区组织ATP酶活性的变化(表1)：微波辐射组ATP酶活性明显低于正 常对照组；丹参治疗组ATP酶活性也明显低于正常对照组，但明显高于微波辐射组。表1海马CA-1区组织ATP酶活性的变化(n=10,±s，mol Pi)(mg蛋白.h)组别Na -K-ATP酶Ca2 -ATP酶对照组辐射组0.425±0.066 * *0.419±0.020 * *治疗组0.593±0.027 * 0.468±0.040 * * ?* P0.05，* * P0.01与对照组比较；P0.01与辐射组比较 2. 海马CA-1区组织Na、

11、K、Ca2含量改变(表 2)：与正常对照组相比，辐射组Na、Ca2含量明显升高，K含量则显著降低；丹参治疗组N a、Ca2含量虽有上升，但明显低于辐射组。表2海马CA-1区组织Na、K、Ca2含 量的变化(n=10,±s，mol/g干脑)组别NaKCa2对照组辐射组215.74±24.30 * *344.77±47.23 * *治疗组181.72±19.62 * * 387.93±41 .624.08±0.31 * 3. 病理学检查结果：光镜检查辐射组海马CA-1区组织高度水肿，大量 神经元呈坏死改变，坏死率为77.65%±

12、12.19%，而丹参治疗组海马组织水肿明显减轻，神 经元坏死率仅为27.9%±4.38%(P0.01)。辐射组电镜下见海马神经元肿胀、核固 缩，细 胞器肿胀、崩解消失，髓鞘松解、排列紊乱，间质明显水肿；丹参治疗组上述改变明显减轻 。讨论微波辐射的脑损害研究较少，本研究发现微波辐射后大鼠海马CA-1区组织Na-K-ATP酶、Ca2 -ATP 酶活性明显降低，并伴有Na、Ca2含量升高和K含量下降。ATP酶主要存在于神经元膜上和线粒体内，通过水 解AT P 逆电化学梯度进行离子转运，是维持神经元兴奋传导、突触体传递和离子内环境稳定的物质 基础3。微波辐射后海马CA-1区组织ATP酶活性抑

13、制可引起神经元细胞内的Na 、Ca2聚积，K流失，离子内环境紊乱，从而导致神经元损害。近年来，Ca2在神经元损害过程中的作用已日益受到重视，细胞内Ca2聚积可激活 磷脂酶，导致膜磷脂降解产生游离脂肪酸、前列腺素和白三烯等破坏细胞膜功能；Ca2 增高还可使Ca2调节的蛋白酶、腺苷酸环化酶等功能失调，线粒体氧化磷酸化 失偶联，能量生成减少，导致神经元代谢紊乱6。Na聚积则可致水钠潴 留，加剧脑水肿。微波辐射后应用丹参治疗对海马CA-1区组织ATP酶有明显保护作用，同时组织内Na 、Ca2浓集程度明显减轻，光镜定量研究海马神经元坏死率仅为27.90%±4.38% ，较辐射组显著降低，电镜观

14、察也证实神经元损害明显减轻。丹参含有脂溶性的多种丹参酮 类及水溶性原儿茶醛和原儿茶酸的衍生物，这些有效成分具有提高脑对缺氧的耐受力和中枢 镇静作用，并可通过抑制红细胞聚集、抗血小板粘附、降低全血粘度等作用而改善微循环 7。近来一些研究发现丹参还具有钙拮抗作用和自由基清除剂的功能8 。我们的结果提示丹参对海马神经元损害的保护效应除上述药理作用外，可能主要与其改善 ATP酶活性、拮抗Ca2、Na聚积有关。作者单位：710032西安，第四军医大学西京医院神经外科参考文献1王保义，黄卡玛，徐润民，等.低强度微波辐射对人细胞非热生物效应 的研究.中国医学物理学杂志，1995，12:9-14.2Bradf

15、ord MM. A rapid and sensitive method for the quantition of microg ram quantities of protein utilizing the principle of proteindye binding. Anal Bi ochem, 1976, 72:248-254.3Furui T, Tanaka I, Iwata K. Alterations in Na-K-ATPase a ctivity and -endorphin content in acute ischemic brain with and without nalo xone treatment. J Neurosurg, 1990, 72:458-462.4Pillai NP, Ross DH. Effects of opiates on high-affinity Ca2,Mg2-ATPase in brain membrane subfractions. J Neurochem, 1986, 47:164 2-1646.5张剑宁，上官学芬，易声禹，等.局