電磁脈沖輻照對大鼠心肌閏盤連接的影響及其機制研究.pdf

1、電磁脈沖（Electromagneticpulse，EMP）是脈沖式電磁波，可由核爆炸或非核條件下（如模擬發(fā)生器）產(chǎn)生，也可來源于自然環(huán)境中雷電或日常生活中。EMP具有場強高、脈沖短、頻帶寬等特點。由于電子時代的到來，電磁脈沖現(xiàn)已成為影響人類健康的重要物理因素之一，其生物學(xué)效應(yīng)也日益為人們所關(guān)注。國內(nèi)外對電磁輻射的生物學(xué)效應(yīng)非常重視，每年都有大量關(guān)于電磁輻射生物效應(yīng)的研究文章出現(xiàn)，其中有關(guān)電磁輻射對心血管系統(tǒng)研究資料國內(nèi)外均有所報道，但

2、EMP對心血管系統(tǒng)效應(yīng)研究報道較少。我室研究表明EMP輻照可以對動物的神經(jīng)、免疫、心血管、內(nèi)分泌等系統(tǒng)，如血腦屏障通透性、腦電圖、學(xué)習(xí)記憶能力、自由基及其代謝產(chǎn)物的活性等產(chǎn)生一定的影響；對心血管系統(tǒng)研究表明有心率減慢、血壓雙相性改變、心肌肌漿網(wǎng)擴張、閏盤間隙異常等。本實驗選用SD大鼠為研究對象，以心肌閏盤為重點，深入地研究EMP輻照對心肌閏盤連接的影響及其量效關(guān)系和規(guī)律，并探討可能作用機制。
　　目的：研究EMP輻照對大鼠心肌閏盤

3、連接形態(tài)和功能的影響及其分子機制，從而揭示EMP損傷規(guī)律，為制定EMP的衛(wèi)生標準以及在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用提供理論和實驗依據(jù)。
　　方法：應(yīng)用EMP模擬發(fā)生器，輻照參數(shù)為脈沖間隔2s、脈沖半寬340ns、場強分別為50、100、200和400kV/m，脈沖數(shù)分別為5、50、100、200和400次，以SD大鼠和培養(yǎng)乳鼠心肌細胞為研究對象。于照后時間即刻、6、12、24、36和48h，用鑭示蹤法進行電鏡觀察法、電阻率、紅外光譜和SLDT等檢

4、測技術(shù)，從整體、離體細胞和分子水平，從閏盤連接結(jié)構(gòu)和功能等角度，深入研究了不同參數(shù)的EMP輻照對心肌閏盤連接的作用特點及其規(guī)律，并觀察了白藜蘆醇的防護作用。
　　1.以場強200kV/m，200次EMP輻照SD大鼠，輻照后12h采用硝酸鑭示蹤法和透射電鏡法觀察心肌閏盤結(jié)構(gòu)的改變。
　　2.以脈沖次數(shù)為200次不同場強EMP輻照SD大鼠，輻照后12h采用硝酸鑭示蹤法和透射電鏡法分別觀察心肌閏盤結(jié)構(gòu)的改變。
　　3.以場強

5、為200kV/m不同脈沖次數(shù)EMP輻照SD大鼠，輻照后12h采用硝酸鑭示蹤法和透射電鏡法分別觀察心肌閏盤結(jié)構(gòu)的改變。
　　4.以場強200kV/m，脈沖200次EMP輻照SD大鼠，輻照后即刻、6、12、24、36和48h采用硝酸鑭示蹤法和透射電鏡法分別觀察心肌閏盤結(jié)構(gòu)的改變。
　　5.以場強200kV/m，200次EMP輻照SD大鼠，輻照后12h采用硝酸鑭示蹤法和透射電鏡法分別觀察心肌各部位閏盤結(jié)構(gòu)的改變。
　　6.以

6、200次場強分別為50、100、200、400kV/mEMP輻照SD大鼠心肌細胞，輻照后檢測細胞紅外光譜，觀察EMP輻照對心肌細胞的損傷作用。
　　7.以場強200kV/m，脈沖200次EMP輻照SD大鼠心肌細胞，照后即刻、6、12、24、36和48h采用電阻儀測量心肌細胞間的電阻率。
　　8.用劃痕標記染色法（SLDT），在倒置熒光顯微鏡下觀察受EMP輻照后LY經(jīng)過GJ情況及白藜蘆醇和1-庚醇干預(yù)后GJ通信改變情況。

7、>　　結(jié)果：
　　1.正常對照組大鼠心肌肌膜完整，肌小節(jié)清楚，肌絲排列整齊，閏盤連接結(jié)構(gòu)完整，閏盤連接緊密未見鑭顆粒沉積。在200kV/m，200次脈沖輻照下，閏盤間隙中可見線型或波浪型黑色硝酸鑭顆粒沉積。
　　2.與正常對照組相比，隨著場強的增高EMP輻照組閏盤間隙逐漸增寬，場強為50kV∕m組和100kV∕m組心肌閏盤間隙增寬不明顯，間隙中可見少量鑭顆粒沉積；場強為200kV∕m組心肌閏盤間隙增寬明顯，間隙中可見大量鑭顆

8、粒沉積；場強為400kV∕m組心肌閏盤間隙增寬最明顯，有向外彌散的趨勢，間隙中可見成塊狀的鑭顆粒沉積。
　　3.在5～400次脈沖的EMP輻照后，大鼠心肌閏盤間隙增寬，在脈沖次數(shù)為5次時的心肌閏盤間隙增寬不明顯，間隙中出現(xiàn)少量鑭顆粒；脈沖次數(shù)為50次時的心肌閏盤間隙較明顯，間隙中可見部分鑭顆粒沉積；脈沖次數(shù)為100次、200次時的心肌閏盤間隙增寬明顯，間隙中出現(xiàn)大量鑭顆粒；但脈沖次數(shù)為400次時的心肌閏盤間隙增寬程度較200次時減

9、小，間隙中鑭顆粒也減少。
　　4.EMP輻照后即刻和6h心肌ID間隙增寬不明顯，僅見其間隙有少量鑭顆粒；照后12h心肌ID間隙增寬最明顯，ID間隙中充滿著大量鑭顆粒；照后24h較照后12h明顯好轉(zhuǎn)，照后48h已基本恢復(fù)正常。
　　5.EMP輻照后12h心臟各部位心肌ID出現(xiàn)不同程度的間隙增寬，右心房和右心室心肌ID間隙增寬不明顯，其間隙中見少量鑭顆粒沉積；室間隔組心肌ID增寬較不明顯，ID間隙中僅見部分鑭顆粒；左心房心肌ID

10、間隙增寬明顯，間隙中可見大量的鑭顆粒沉積；左心室心肌ID間隙增寬最明顯，間隙全程充滿大量的鑭顆粒。
　　6.EMP輻照后，心肌細胞紅外光譜各個范圍吸收峰值均高于正常對照組。
　　7.EMP輻照后在0h～36h各時間點與對照組相比心肌細胞間的電阻率均顯著降低（P＜0.05），在48h時接近正常并有升高的趨勢。
　　8.心肌細胞培養(yǎng)后具有細胞縫隙連接的通訊功能，LY熒光傳遞達到劃痕附近第4列以外的細胞，EMP照后心肌細胞間

11、的細胞縫隙連接通訊功能降低，熒光僅傳遞到第2列；白藜蘆醇組心肌細胞熒光傳至劃痕附近第3列的細胞。
　　結(jié)論：
　　1.硝酸鑭示蹤法能夠較好地反映EMP輻照引起心肌閏盤連接的改變。
　　2.場強為50～400kV∕m范圍內(nèi)，脈沖次數(shù)為200次的EMP輻照可誘導(dǎo)心肌閏盤間隙增寬，且隨場強的增大而逐漸增寬。
　　3.場強為200kV∕mEMP照后心肌閏盤的增寬在5～200次脈沖范圍內(nèi)，隨脈沖次數(shù)的增多而逐漸增寬，但在4

12、00次脈沖時，增寬幅度卻降低，表明200次脈沖可能是心肌閏盤增寬的脈沖峰值。
　　4.200kV∕m，200次脈沖的EMP輻照后0～48h期間，EMP誘導(dǎo)心肌ID間隙于0～24h內(nèi)明顯增寬，尤其是12h、24h時最為明顯，以左心室肌ID間隙增寬最為明顯，48h時已恢復(fù)正常。
　　5.200kV∕m，200次脈沖的EMP輻照可引起心肌細胞內(nèi)蛋白質(zhì)酰胺Ⅰ、酰胺Ⅱ、脫氧核糖核酸、脂類分子構(gòu)象改變，心肌細胞間的電阻率下降，心肌細胞間