电磁辐射对SD大鼠外周血白细胞数量、血清免疫球蛋白及TNF-α水平的影响

王　炜，　刘换新，　王德文，　左红艳，　彭瑞云，　姚　华

(1.广州军区广州总医院 病理科,　广州　510010；2.武警广东省总队医院 病理科,　广州　510507；3.军事医学科学院 2所8室,　北京　100850)

0　引言

我们的前期实验发现微波辐射可明显破坏大鼠脾脏、胸腺和淋巴结组织结构，还可导致体外培养的Raji细胞大量凋亡坏死，说明微波辐射的免疫损伤效应不容忽视。外周血白细胞数量、血清中免疫球蛋白及TNF-α的水平能够反应机体的整体免疫状态，那么机体接受微波辐照后这些指标是否会发生改变？本研究通过检测电磁脉冲(electromagnetic pulse, EMP)、S波段高功率微波(S-band high power microwave，S-HPM)和X波段高功率微波(X-band high power microwave, X-HPM)辐射后，大鼠外周血白细胞、血清免疫球蛋白及TNF水平的改变，评价不同条件的电磁辐射对动物整体免疫机能的影响。

1　材料与方法

1.1　实验动物及分组

二级雄性Wistar大鼠120只，体重250±20 g，由军事医学科学院实验动物中心提供。随机分为4组，分别为假辐射组、EMP组、S-HPM组和X-HPM组，参见表1。

表1　动物分组、数量及取材时间点

1.2　辐射条件与方法

动物置于带孔有机玻璃盒中，自由体位，进行全身辐射，对照组进行同等条件的伪辐射。依据3种电磁辐射的等效可比性原则，采用如下辐射条件：

1)X-HPM辐射模拟源为天津市渤海无线电厂生产的351雷达机，频率9.8 GHz，重复频率1.6 kHz，脉宽0.5 μs，平均功率密度 100 mW/cm2，辐射时间20 min。

2)S-HPM辐射模拟源由军事医学科学院自建，频率2.856 GHz，重复频率1.0 kHz，脉宽0.5 μs，平均功率密度100 mW/cm2，辐射时间20 min。

3)EMP辐射模拟源由国防科技大学理学院与本院联合设计，场强6×104V/m，脉冲上升时间20 ns，脉宽30 μs，10个脉冲。

1.3　样本制备

使用1%戊巴比妥钠(30 mg/kg)对动物进行腹腔注射麻醉，腹腔静脉采血5 ml，小部分注入加有抗凝剂的抗凝管中，其余全血，3000 rpm × 5 min离心，使用移液器和一次性枪头分离血清至1.5 ml灭菌的离心管中，标号后-20℃保存备用。

1.4　主要仪器及测定指标

离心机：用于血清的分离制备；

全自动血细胞计数仪：测定外周血参数包括白细胞总数、白细胞分类计数等指标。

1.5　主要试剂

放射免疫检测试剂盒(用于检测血清TNF-α、sIgA 和sIgG)，购自北京中杉金桥生物技术有限公司。

1.6　统计学分析

2　结果

2.1　外周血白细胞及分型的变化

白细胞总数及其分类计数的变化见表2。从表2可以看出， 于电磁辐射后6 h和28 d，白细胞总数及各亚型计数均较对照组增多，其余各时间点均较对照组减少，经统计学分析，除S-HPM组于照后28 d外周血中性粒细胞均较对照组显著增多外(P<0.05), 其余各实验组与对照组相比，均无统计学差异(P值均大于0.05)。各实验组间差异存在于：①照后6 hS-HPM组外周血白细胞总数和淋巴细胞计数均明显较EMP组增多，P<0.05或0.01；②于照后14 d，EMP组中性粒细胞数和嗜酸性粒细胞数分别明显少于S-HPM组，P值均小于0.05。

表2　外周血白细胞及其亚型的变化

注：C为对照组，E为EMP组，S为S-HPM组，X为X-HPM组与对照组(伪辐射组)相比，*P<0.05；与EMP组相比，#P<0.05，与S-HPM组相比，##P<0.05。

2.2　血清免疫球蛋白和细胞因子TNF-α的变化

3种电磁辐射对大鼠血清免疫球蛋白和TNF-α水平的影响可见表3。由表2可以看出，实验组与对照组相比，血清IgA和IgG水平均呈不同程度下降，在3个实验组间无明显规律性，统计学分析，均无显著性差异(P>0.05)。与对照组比较，辐照后6 h，血清中TNF-α分别在EMP组和X-HPM组平均水平增高，S-HPM组下降，7 d和14 d均分别下降，在3个实验组间无明显规律性，统计学分析，均无显著性差异(P>0.05)。

表3　血清免疫球蛋白和细胞因子TNF-α的变化

3　讨论

3.1　3种波段电磁辐射对外周血白细胞计数和白细胞分类计数的影响

大量资料表明，微波可明显影响外周血淋巴细胞数量和白细胞数量[1]。本实验结果显示，虽其余各组、各时间点外周血淋巴细胞数量和白细胞数与对照组比较均未见显著性差异(P值均>0.05)，但是外周血白细胞总数和淋巴细胞计数的绝对值却出现一种奇怪的现象，即3种波段电磁辐射仅于辐射后6 h和28 d外周血白细胞总数和淋巴细胞计数较对照组有所增多，辐射后3、7、14 d 致白细胞总数和淋巴细胞计数较对照组有所减少。而辐射后 6 h 和28 d分别为辐射的早期和晚期，也就是说白细胞总数和淋巴细胞数量于辐射早期一过性增多后，于辐射后中期(3、7、14 d)减少，至辐射后晚期(28 d)又开始增多，其他几种白细胞除S组的中性粒细胞于辐照后28 d明显多于对照组(P<0.05)外，其他各组、各时间点的中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和单核细胞计数与对照组比较均无显著性差异，表2中的数据还表明，在白细胞总数的构成中，淋巴细胞所占的比例最大，中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和单核细胞所占的比例较小，因此，白细胞总数的增多或减少可能是由于淋巴细胞数量增多或减少所致，且增多的程度与微波的种类有关。因为S波段微波导致外周血白细胞总数和淋巴细胞计数增多最明显(显著多于E组，P<0.05)，提示外周血白细胞总数和淋巴细胞计数对S波段微波最敏感。纵观辐射后6 h到28 d各组、各时间点外周血白细胞总数和淋巴细胞计数的变化，我们认为辐射早期(6 h)的外周血白细胞总数和淋巴细胞计数增多可能是机体对微波的一过性应激反应，随之白细胞总数和淋巴细胞计数减少，辐射晚期(28 d)的增多有可能是对前期白细胞总数和淋巴细胞计数减少的代偿性增生，即微波辐射致免疫损伤后增生性修复的结果，具体原因有待进一步研究。

众所周知，中性粒细胞胞质内含有大量的酸性水解酶、过氧化物酶、碱性磷酸酶和溶菌酶，中性粒细胞本身具有很强的变形运动能力和吞噬消化能力。本研究发现S组于辐射后14 d和28 d出现中性粒细胞显著性增多(P<0.05)，可能与清除辐射所致死亡的白细胞有关，具体机制尚待进一步研究。

3.2　3种波段电磁辐射对血清免疫球蛋白和细胞因子TNF-α的影响

3.2.1对血清免疫球蛋白的影响

免疫球蛋白由浆细胞产生，浆细胞来源于B淋巴细胞，因此免疫球蛋白的水平反应B淋巴细胞或浆细胞的数量和功能状态。

关于电磁辐射对免疫球蛋白水平影响的研究较多，但结果不尽一致。国内研究大部分集中于电磁辐射工作环境对职业人员免疫功能影响的调查。其中移动电话电磁辐射可以损伤淋巴细胞及其亚群，引起免疫球蛋白包括IgG、IgA、IgM等含量明显下降，并且与辐照时间呈正相关[2]。高强度电磁辐射可使长期暴露人群的血清IgA和IgM含量下降[3]，而低强度超短波电磁辐射对机体免疫功能的影响则相反，超短波工作环境的职业人员血清IgA浓度变化不明显，IgM和IgG浓度明显增高[4]。国外相关研究认为，手机辐射对正常状态下的免疫系统的损伤是可逆性的非特异性适应反应，最终结果依赖于损伤和修复的平衡[5]。超短波治疗仪对人体淋巴细胞的数量和抗体的形成均无明显影响[6]。电视发射和卫星中心的工作人员，血清IgG和IgA浓度增加，淋巴细胞总数和T8+细胞数量均减少，而在雷达辐射环境中工作的人员，仅有血清IgM浓度增加和T8+细胞的减少[7]；动物实验的结果发现，900 MHz的电磁波和低水平电磁脉冲既不影响T、B淋巴细胞的数量和比例，也不影响血清中免疫球蛋白IgM和IgG的含量[8-10]；42.0 GHz的极高频率电磁辐射在低密度单次辐照时，不影响健康小鼠的体液免疫反应状况，但多次辐照后可降低其免疫防御功能，能够使胸腺和脾脏抗体形成细胞的数量分别减少17.5%和14.5%[9]；2.45 GHz的连续波和50 Hz的调幅波分别连续照射小鼠，前者可使Balb/c小鼠脾脏抗体形成细胞的数量增加37%，后者使其减少15%[10]；8.15～18 Hz的电磁波连续照射30 d，可使小鼠血浆免疫球蛋白浓度增加[12]。本研究结果显示3种波段电磁波均未导致明显的血清免疫球蛋白IgA和IgG水平的改变，与上述动物实验结果相似，提示EMP、S-HPM、X-HPM 3种电磁辐射在本实验照射参数下，短期照射可能对浆细胞合成和分泌免疫球蛋白无明显影响。

3.2.2对血清肿瘤坏死因子的影响

肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)分为两种即TNF-α和TNF-β，具有抑制肿瘤生成和增生的作用。它由单核巨噬细胞产生和T淋巴细胞产生，最近研究发现B淋巴细胞也可以产生TNF-α。本研究采用放免的方法检测了EMP、S-HPM、X-HPM 3种波段电磁波辐照后大鼠血清中TNF-α的水平，虽发现TNF-α水平于辐照后6 h后有升高趋势，于照后7 d和14 d呈下降趋势，但是均无统计学意义，提示EMP、S-HPM、X-HPM 3种波段电磁波在本实验照射参数下并不明显影响淋巴细胞TNF-α的合成或分泌。

我们先前的实验发现，EMP、S-HPM、X-HPM 3种波段的电磁波在导致细胞凋亡性损伤效应的同时，伴有淋巴细胞的增生性修复效应，即淋巴细胞在电磁辐射后发生凋亡的同时，也会发生增生，假如增生的淋巴细胞能够很好地代偿因凋亡而死去的淋巴细胞的功能，在整体实验就很难检测到相应的阳性指标，因此认为这可能就是辐照后血浆免疫球蛋白和TNF-α均未出现明显改变的原因，具体机制尚待进一步研究。