高功率微波辐射后豚鼠听性脑干反应阈值的变化

王晓东 刘晨 彭瑞云 姚斌伟 周红梅 杨仕明 于宁

1中国人民解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科&耳鼻咽喉科研究所(北京100853）

2中国人民解放军军事医学科学院放射与辐射医学研究所（北京100850）

高功率微波辐射后豚鼠听性脑干反应阈值的变化

王晓东1刘晨1彭瑞云2姚斌伟2周红梅2杨仕明1于宁1

1中国人民解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科&耳鼻咽喉科研究所(北京100853）

2中国人民解放军军事医学科学院放射与辐射医学研究所（北京100850）

目的本研究运用同一波段、不同功率的微波对豚鼠照射，观察豚鼠微波辐射前后听力的变化。方法选取听力正常的SPF级雄性Hartley豚鼠，随机分为对照组、30mW/cm²组100mW/cm²组，于辐射前、辐射后即刻、3天、7天、14天测定听性脑干反应阈值。结果100 mW/cm²组辐射后ABR阈值升高，即刻、3天、7天、14天ABR阈移与对照组差异有显著统计学意义（P＜0.05）；30mW/cm²组阈移与对照组差异无统计学意义（P＞0.05）。结论本实验条件下的结果表明，高功率微波辐射可导致豚鼠ABR阈值升高，但损伤作用与辐射的功率有关。

听性脑干反应；微波；豚鼠；氧化应激

随着社会和科学的进步，微波被广泛应用于军事、通讯、医疗等各个领域，无线传输技术的普及给人们的生活带来巨大便利，身边的电器、移动电话、电脑均需要微波来传输信息，人们无时无刻不处于微波辐射之中，对健康的潜在危害引起广泛关注[1]。研究表明，高功率微波对人体多个系统器官具有损伤和不良影响[2-3]。神经系统、心血管系统、免疫系统、生殖系统等均是微波损伤的靶器官，可引起神经衰弱[4]、记忆力减退、心脏节律障碍[5-6]、造血功能障碍、精子活力减退等诸多不良后果，并与某些肿瘤的发生相关[7-8]。微波对听力的影响，尚无明确结论。S波段的微波频率在2～4GHz，广泛应用于无线通讯和军事领域。本研究运用S波段、不同功率而总辐射能量相同的微波对豚鼠照射，观察豚鼠微波辐射前后听力的变化。

1 材料与方法

1.1 实验动物

选取雄性、体重200～250g的Hartley豚鼠15只，均为无特定病原体动物(Specific pathogen Free，SPF)，由军事医学科学院动物实验中心提供。实验动物饲养于无特定病原菌、恒温（20～25℃）恒湿（45%～50%）条件的超净层流架中。实验入选条件为：双耳听性脑干反应（Auditory Brainstem Response，ABR）阈值均≤30dB SPL。

1.2 动物分组

照射源为S波段高功率微波辐射源。将动物随机分为3组，每组5只，实验组分为30 mW/cm²组和100 mW/cm²组，两组功率不同，总辐射能相同。30mW/cm²组：用30mW/cm²强度的微波，每天照射15分钟，连续3天；

100 mW/cm²组：用100mW/cm²强度的微波，照射1次，15分钟；

正常对照组：不予微波照射，其余条件与上述两组相同。

1.3 实验方法

微波辐射在微波辐射室内进行，墙壁地面均涂装微波吸收材料，防止微波在空间中反射，影响动物接受辐射的功率。将豚鼠放入特制有机玻璃动物固定盒中，置于圆形辐射台上，辐射源在辐射台正上方1米处，实验组标示辐射强度为动物接收到微波的强度，辐射台匀速转动，使动物均匀受照。照射前、照射后即刻（30Mw/cm2组为第三次照射后即刻）、3天、7天、14天对3组豚鼠进行ABR阈值测试。

ABR阈值测试采用美国TDT听觉诱发电位工作站（美国TDT system 3，RZ6），刺激声为短声（Click），带通滤波100～3000Hz，放大增益106，刺激速率20次/秒，相同刺激强度叠加1024次，最大刺激强度为90dB SPL，依次递减5dB SPL，判断标准为能重复出可分辨的ABR波形的最低刺激强度，该强度即判断为ABR阈值。

1.4 数据处理

文中实验数据以算数平均数±标准差代表，运用SPSS13.0统计软件对数据进行统计学分析，采用重复测量资料方差分析。以P＜0.05为差异显著性标准。

2 结果

微波照射前，各组动物听力均正常（阈值≤30dB SPL），无显著性差异。实验组与对照组豚鼠在辐射前和辐射后行为无明显变化。为直观反映S波段微波对豚鼠听力损伤的差异，部分数据分析时采用阈移值作为衡量标准（阈移值=测试时阈值-照射前阈值）。

正常对照组：ABR阈值在实验前后各时间点差异无统计学意义（P＞0.05）。

30mW/cm²组：辐射后即刻、3天、7天、14天ABR阈移与对照组的差异均无统计学意义（P＞0.05）。

100 mW/cm²组：与对照组和30 mW/cm²组比较，辐射后即刻（P＜0.05）、3天（P＜0.05）、7天（P＜0.05）、14天ABR（P＜0.05）阈移的差异有统计学意义。

图1 豚鼠照射后ABR阈值变化(n=5)Fig.1 HPM radiation lead to increase ofABR threshold(n=5)

表1 高功率微波照射后各组动物ABR阈移(dB)(n=5)Table 1 HPM radiation lead to increase ofABR threshold(dB)(n=5)

3 讨论

高功率微波对生物体的损伤受到广泛关注，神经系统、心血管系统、免疫系统、生殖系统等均是微波损伤的靶器官。高功率微波对听觉系统的损伤效应尚无明确结论，有部分学者报道了微波损伤听觉系统的研究结果。于宁等发现高功率的电磁脉冲可以导致昆明小鼠听觉脑干反应阈值升高[9]，冯晓华等发现长时间的微波暴露导致外毛细胞功能障碍[10]。本研究发现，高功率微波可导致豚鼠ABR阈值升高，并且在相同辐射能量下，功率高者损伤明显，而低功率组并未引起明显的阈值变化。研究结果显示短时间内接受高功率微波辐射，对听力的损伤重于长时间低功率微波辐射，急性微波损伤对听力的伤害比慢性微波辐射的影响更大。国外学者也有研究表明低功率的微波辐射对听力的损害无统计学意义[11]。

微波损伤的效应机制尚不明确，目前有多种理论解释。氧化应激反应是其重要机制，这也是微波多系统损伤的共同机制[12-16]。听觉细胞对氧化应激较为敏感，氧化应激反应是导致耳聋的重要机制之一[17-18]。微波可引起机体产生更多的活性氧，正常状态下活性氧的产生和消除处于动态平衡，一旦活性氧大量产生，超过正常代偿水平，活性氧可攻击生物大分子，影响细胞功能，导致多种疾病的发生。微波的氧化应激理论恰好解释了本研究中急性微波损伤较重的现象，低功率的微波辐射虽然也可引起机体活性氧的增加，但通过机体代偿仍处于动态平衡，不会短时间产生大量活性氧导致听觉细胞功能异常；随着微波辐射功率增高，活性氧动态平衡被打破，产生大量活性氧攻击生物大分子，导致细胞功能受损，进而引起听力的损伤。

本研究结果表明高功率微波导致豚鼠ABR阈值升高，推断微波对人听力可能也存在损伤效应。我们将进一步研究高功率微波听力损伤的机制和预防，同时建议对有高功率微波暴露的人员提供必要的防护措施，同时呼吁社会各界加强对微波听力损伤和防护的关注和研究。

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Changes ofAuditory Brainstem Response Thresholds in Guinea Pigs Following High-Power-Microwave Radiation

WANG Xiaodong1,LIU Chen1,PENG Ruiyuan2,YAO Binwei2,ZHOU Hongmei2,YANG Shiming1,YU Ning1
1 Department of Otolaryngology,Head&Neck Surgery,Chinese PLA General Hospital,Beijing 100853,China
2 Institute of Radiation Medicine，PLA Academy of Military Medical Sciences，Beijing 100850，China
Corresponding author:YU NingEmail：yuning12@sina.com

ObjectiveTo report changes in auditory brainstem response threshold in guinea pigs after high-power-microwave radiation.MethodsFifteen male guinea pigs were divided into a control group,a 30 mW/cm²treatment group and a 100 mW/cm²treatment group.Following high-power-microwave,guinea pigs were tested for ABR thresholds immediately and on Days 3,7 and 14.ResultsABR thresholds were elevated in the 100 mW/cm²treatment group at all time points(P＜0.05).There was no statistically significant difference between the 30 mW/cm²treatment group and control group at all time points(P＞0.05).ConclusionsThe results show that high-power-microwave radiation can lead to a power dose dependent increase ofABR thresholds in guinea pigs.

Auditory Brainstem Response;Microwave;Guinea pigs;Oxidative stress

This work was supported by grants from the National Natural Science Foundation of China(NSFC81470700 and 81528005),the National Basic Research Program of China(973 Program)(#2014CB943002)and PLA Medical Technology key project of scientific research（JDZYY20132）.

R764

A

1672-2922（2017）05-552-3

10.3969/j.issn.1672-2922.2017.010.

及编号:自然基金项目（81470700、81528005）、国家973项目(2014CB943002)及全军卫勤重点项目（JDZYY20132）

王晓东，本科，主治医师，研究方向:耳聋机制研究

于宁，Email:yuning12@sina.com

2016-05-06审核人：冯艳梅）