本文關(guān)鍵詞： 微波輻射 海馬 磁共振成像 大鼠 乙酰膽堿　出處：《中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：目的和意義:近年來隨著電子設(shè)備在軍事、通訊、醫(yī)療等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,微波等電磁技術(shù)也隨之滲透到生活的各個(gè)領(lǐng)域,與此同時(shí)人類健康也不可避免地受到其輻射的影響。微波能夠穿透人體組織,其能量被組織吸收后可引起一系列生物效應(yīng),其中中樞神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等為主要靶部位,尤其以中樞神經(jīng)系統(tǒng)最為敏感,其損傷不僅見于高功率微波輻射情況下,也發(fā)生在日常手機(jī)使用等低強(qiáng)度慢性輻射中,特別是長期受到微波輻射可導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶能力下降,甚至造成海馬腦區(qū)結(jié)構(gòu)改變以及海馬內(nèi)乙酰膽堿(Ach)等神經(jīng)遞質(zhì)的代謝變化,從而對(duì)認(rèn)知功能造成影響。然而,現(xiàn)有的微波損傷及其機(jī)制研究大多采用病理學(xué)、生理學(xué)、生物化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的方法從組織和分子水平加以闡明,迄今未見應(yīng)用影像學(xué)研究的報(bào)道。磁共振成像技術(shù)由于其無創(chuàng)、組織成像分辨力高、尤其對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)具有良好的成像效果,從誕生伊始就受到了高度的重視,成像技術(shù)發(fā)展也十分迅速。目前已經(jīng)從傳統(tǒng)的大腦結(jié)構(gòu)成像發(fā)展到腦功能成像,不僅能夠?qū)Υ竽X組織結(jié)構(gòu)成像,還可詳細(xì)提供物質(zhì)代謝以及認(rèn)知活動(dòng)等腦功能活動(dòng)的影像學(xué)信息。然而如何將磁共振成像技術(shù)應(yīng)用于微波輻射生物效應(yīng)及其機(jī)制的研究(尤其損傷機(jī)制同磁共振成像相結(jié)合的研究)迄今仍屬空白,導(dǎo)致難以甚至無法將微觀的組織生化信息同宏觀的組織形態(tài)結(jié)構(gòu)及其變化聯(lián)系起來;同時(shí),現(xiàn)有的微波致海馬損傷的研究結(jié)果亦缺乏臨床影像學(xué)的直接證據(jù)與支持,其中微波致海馬損傷的分子機(jī)制更需進(jìn)一步闡明。綜上,將磁共振成像技術(shù)應(yīng)用于微波輻射生物效應(yīng)及其機(jī)制的研究已成為當(dāng)前電磁輻射損傷研究領(lǐng)域和醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究領(lǐng)域共同關(guān)注和亟待解決的重要課題之一。本研究擬通過對(duì)比性觀察磁共振成像技術(shù)獲取的微波輻射后大鼠海馬影像學(xué)表征參數(shù)與行為認(rèn)知能力損傷以及海馬腦區(qū)病理結(jié)構(gòu)、乙酰膽堿代謝改變之間的關(guān)聯(lián)性,探討將磁共振成像技術(shù)應(yīng)用于微波輻射致腦損傷效應(yīng)研究的可行性,為微波輻射致腦損傷的分子機(jī)制提供直觀的臨床影像學(xué)依據(jù),并期望藉此為微波輻射損傷的臨床診斷方法提供新思路。材料與方法:(1)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物采用二級(jí)雄性Wistar大鼠87只,體重200±20g,由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。隨機(jī)分為微波輻射組(45只)和假輻射組(42只)。(2)輻照條件采用軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院自建高功率微波輻射模擬源,中心頻率2856MHz,平均功率密度30mW/cm2,將微波輻照組動(dòng)物置于有機(jī)玻璃盒內(nèi),全身均勻輻照,輻照時(shí)間15min,對(duì)照組置于相同的有機(jī)玻璃盒內(nèi)15min,行同等條件偽輻照。(3)生理功能檢測(cè)采用Morris水迷宮(MWM)檢測(cè)大鼠行為認(rèn)知能力,觀察時(shí)間點(diǎn)分別于輻照后6h、1d、2d、3d、7d、14d、28d。(4)病理學(xué)觀測(cè)分別于輻射后6h、3d、7d、14d、28d每個(gè)時(shí)間點(diǎn)斷頭處死大鼠,斷頭后取出大腦,分離海馬組織,常規(guī)制作石蠟切片,HE染色后在光學(xué)顯微鏡下觀察海馬組織結(jié)構(gòu)變化并拍照,于輻射后3d、14d取海馬CA3、CA4區(qū)組織制作超薄切片,在透射電鏡下觀察海馬組織超微結(jié)構(gòu)改變并拍照。(5)磁共振成像應(yīng)用首都醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)試中心的高場(chǎng)強(qiáng)小動(dòng)物活體磁共振成像系統(tǒng)(7.0T/300MHz,德國Bruker公司),分別于照前1d,輻射后6h、3d、7d、14d四個(gè)時(shí)間點(diǎn)行磁共振掃描。掃描方式選取擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)、動(dòng)脈自旋標(biāo)記(ASL)、磁共振波譜(MRS)成像。(6)乙酰膽堿(Ach)、乙酰膽堿酯酶(AchE)和膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶(ChAT)檢測(cè)分別于微波輻射后6h、3d、7d、14d、28d剝離海馬組織,-80℃低溫凍存,采用ELISA實(shí)驗(yàn)檢測(cè)大鼠海馬組織ChAT、AchE及Ach的含量變化,采用生化比色法試劑盒及紫外光分光光度計(jì)檢測(cè)ChAT和AchE的酶活性。(7)大鼠海馬磁共振影像學(xué)特征性參數(shù)與行為認(rèn)知及Ach代謝相關(guān)性分析采用spss18.0軟件,將微波輻射后大鼠海馬磁共振特征參數(shù)與行為認(rèn)知改變以及Ach代謝相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析,以闡明其相關(guān)系數(shù)和顯著性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果:(1)大鼠行為認(rèn)知能力改變Morris水迷宮(MWM)定位航行實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,微波輻射后大鼠平均逃避潛伏期(AEL)較對(duì)照組呈延長趨勢(shì),其中輻射后1d-3d差別顯著(P0.05 or P0.01)。(2)組織學(xué)病理變化與對(duì)照組相比,30mW/cm2功率密度微波輻射后,海馬神經(jīng)元變性、壞死,主要表現(xiàn)為核固縮,錐體細(xì)胞胞體皺縮,血管周間隙略增寬,偶見毛細(xì)血管充血,海馬CA3和CA4區(qū)均可見上述病變,上述改變?cè)谳椛浜?h即可觀察到,3d和7d較為明顯,其中尤以3d最為多見和嚴(yán)重,14d減輕,28d明顯恢復(fù)。(3)超微結(jié)構(gòu)變化與對(duì)照組相比,30mW/cm2功率密度微波輻射后,部分海馬神經(jīng)元核染色質(zhì)凝聚、邊集,核型不整,核膜邊界不清,凋亡發(fā)生;線粒體腫脹、空化、嵴斷裂或減少,甚至消失,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張,同時(shí)可見突觸雙層膜部分融合、結(jié)構(gòu)模糊,血管周間隙及細(xì)胞間連接增寬,內(nèi)皮細(xì)胞核形不整,染色質(zhì)凝聚、邊集。(4)擴(kuò)散加權(quán)成像(DWI)所見微波輻照后3d右側(cè)頂葉腦區(qū)及海馬CA4區(qū)的表觀擴(kuò)散系數(shù)(ADC值)顯著增加(P0.05),照后3d、7d及14d右側(cè)海馬CA4區(qū)ADC值均顯著升高(P0.01 or P0.05);照后14d左側(cè)海馬CA4區(qū)ADC值顯著升高(P0.05)。(5)動(dòng)脈自旋標(biāo)記(ASL)成像所見微波輻照后7d左側(cè)海馬CA1區(qū)血流灌注(CBF)顯著減少(P0.05);14d時(shí)右側(cè)海馬CA3區(qū)血流灌注顯著減少(P0.05);左側(cè)海馬CA4區(qū)血流灌注先于6h時(shí)顯著減少(P0.01)、后于3d時(shí)顯著增加(P0.01)、繼之于7d、14d呈逐漸恢復(fù)的趨勢(shì);然CA2區(qū)血流灌注未見顯著性改變。(6)磁共振波譜(MRS)所見神經(jīng)遞質(zhì)N-乙酰天門冬氨酸(NAA)與肌酸(Cr)的比值(NAA/Cr),在照后3d、7d及14d于左側(cè)海馬均顯著升高(P0.05 or P0.01)并呈逐漸升高趨勢(shì);右側(cè)無顯著性差異。谷氨酸類化合物(Glx)與Cr的比值(Glx/Cr),在照后3d、14d于左側(cè)海馬顯著升高(P0.05 or P0.01);右側(cè)無顯著性差異。肌醇(Ins)與Cr比值(Ins/Cr),在照后3d、7d于右側(cè)海馬顯著降低(P0.05 or P0.01),但14d時(shí)于左側(cè)海馬顯著升高(P0.01)�？偰憠A(Cho)與Cr的比值(Cho/Cr),在照后3d于右側(cè)海馬顯著降低(P0.05),但14d時(shí)于左側(cè)海馬顯著升高(P0.05)。(7)海馬ChAT、AchE及Ach含量變化微波輻照后6h和3d海馬ChAT、AchE及Ach含量均顯著升高(P0.05 or P0.01),7d均未見明顯變化,14d僅見ChAT含量顯著下降(P0.01)。(8)海馬AchE和ChAT的活性變化微波輻照后6h~7d,大鼠海馬組織ChAT活性下降,以輻照后3d較為顯著(P0.05)。微波輻照后6h~28d,大鼠海馬組織AchE活性均未見明顯改變。(9)海馬磁共振影像學(xué)特征性參數(shù)與行為認(rèn)知及Ach代謝相關(guān)性分析海馬磁共振影像學(xué)參數(shù)NAA含量與行為認(rèn)知能力參數(shù)AEL顯著相關(guān)(P0.05),ADC、FA、ASL及MRS其他磁共振參數(shù)與Ach代謝相關(guān)指標(biāo)均可見顯著相關(guān)性(P0.05)。結(jié)論:本研究初步發(fā)現(xiàn),微波輻射致海馬損傷的磁共振影像學(xué)特征參數(shù)與行為認(rèn)知、組織病理及Ach代謝方面多個(gè)指標(biāo)具有良好的關(guān)聯(lián)性。其關(guān)聯(lián)性具體表現(xiàn)在以下五個(gè)方面:一、微波輻射后大鼠海馬MRI特征性參數(shù)變化同認(rèn)知功能障礙以及組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的時(shí)相具有高度的一致性;二、MRI所檢測(cè)到的微波輻射后大鼠海馬病變參數(shù)同病理學(xué)觀測(cè)的海馬病變基本一致;三、MRI所檢測(cè)到的微波輻射后大鼠海馬代謝復(fù)合物的改變同海馬內(nèi)Ach及其關(guān)鍵酶改變的時(shí)相具有一致性;四、微波輻射后大鼠MRI三種成像技術(shù)所檢測(cè)的MRI特征性參數(shù)改變與具有認(rèn)知功能障礙疾病的磁共振結(jié)果具有相似性;五、微波輻射后大鼠MRI三種成像技術(shù)所檢測(cè)的多個(gè)MRI特征性參數(shù)與行為認(rèn)知及Ach代謝具有顯著相關(guān)性。本研究結(jié)果提示,采用磁共振影像學(xué)技術(shù)研究微波輻射致海馬損傷效應(yīng)具有良好的應(yīng)用前景,并為探索微波輻射后損傷的MRI診斷和研究提供了新的思路和途徑,同時(shí),對(duì)進(jìn)一步揭示微波輻射生物效應(yīng)分子機(jī)制具有一定的參考價(jià)值和理論意義。然需指出,本研究中動(dòng)物數(shù)量尚待擴(kuò)增,并且少數(shù)遞質(zhì)改變與文獻(xiàn)報(bào)道的不盡完全一致,均有待進(jìn)一步深入研究。
[Abstract]:Objective and significance: in recent years with the electronic equipment in the military, communications, medical and other fields are widely used, such as microwave electromagnetic technology has penetrated into every field of life at the same time, human health is also inevitably affected by its radiation. The microwave can penetrate the body tissue, the energy absorbed by tissue can cause a series of biological effects among them, the central nervous system, cardiovascular system, reproductive system as the main target, especially in the central nervous system is most sensitive to the injury, not only in high power microwave radiation, also occurs in the low intensity of daily use of mobile phone of chronic radiation, especially long-term by microwave radiation can lead to decreased learning and memory ability, even caused by acetylcholine in the hippocampus and change the structure of hippocampus (Ach) metabolism of neurotransmitter, which affect cognitive function. However, the existing Study on Microwave damage and mechanism of most of the pathology, physiology, biochemistry and other methods of basic disciplines are expounded from the organization and molecular level, has not been reported. The application of imaging of magnetic resonance imaging because of its non-invasive tissue imaging, high resolution, especially on the nervous system has good imaging effect, from at the beginning of the birth has been paid attention to the development of the imaging technology is very fast. Now from the traditional structure of the brain imaging to functional brain imaging, not only on the brain tissue imaging, information can also be provided with functions for substance metabolism and cognitive activities such as brain imaging. However, how to study the application of magnetic resonance imaging technology in microwave radiation biological effects and mechanism (especially to study the damage mechanism with magnetic resonance imaging combined) so far is still blank, or even lead to 灝嗗井瑙傜殑緇勭粐鐢熷寲淇℃伅鍚屽畯瑙傜殑緇勭粐褰㈡，

本文編號(hào)：1471584