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研究背景随着通讯事业的快速发展,移动电话的使用在现代生活中越来越广泛,人类暴露于移动电话、手机基站等产生的射频电磁辐射的时间和强度也随之增加。据工信部统计,截止到2017年12月,我国手机用户数量已达14.2亿户,手机用户普及率达102.5部/百人。因此,手机及其基站产生的射频辐射(Radio frequency radiation,RFR)对人类的健康影响越来越受到关注。既往研究表明,大脑是电磁辐射(Electromagnetic radiation,EMR)的敏感靶器官之一。加之大多数人通话时习惯将手机放在耳部,导致大脑接收的RFR能量远高于其它部位,因此,手机产生的RFR对中枢神经系统(Central nervous system,CNS)的潜在健康危害人们尤为关注。尽管近年来国内外学者开展了系列相关研究,但结果存在争议,尚未达成一致结论。此外,有关环境RFR对情绪影响的研究报道很少,因此,本研究选择生活环境中人们接触较多的1.8吉赫兹(Gigahertz,GHz)RFR,以4周龄雄性C57BL/6小鼠为研究对象,通过多种行为学实验方法研究了1.8GHz射频辐射对小鼠情绪和学习记忆能力的影响,并初步探讨了其相关机制。研究目的明确1.8 GHz射频辐射对小鼠情绪和学习记忆的影响并初步阐明其分子机制,为RFR卫生安全标准的制定或修订提供实验和理论依据。第一部分1.8 GHz射频辐射对小鼠情绪和学习记忆的影响材料与方法1.辐照源:1.8 GHz射频辐照源,输出功率40瓦特(Watt,W)。2.动物分组及辐照:健康4周龄雄性C57BL/6小鼠70只,随机分为辐照组(RF)和假辐照组(Sham),每组35只动物。小鼠自由体位置于距RFR信号源1米(m)处,每天接受辐照6小时(h),共辐照28天(d)。辐照时脑部比吸收率(Specific absorption rate,SAR)值为2.2 W/kg,全身SAR值为2.7 W/kg。3.实验方法:1)采用热成像仪检测小鼠体表温度变化;2)采用旷场实验(Open field test,OFT)和高架十字迷宫实验(Elevated plus maze,EPM)检测小鼠的焦虑样行为;3)采用糖水偏嗜实验(Sucrose preference test,SPT),悬尾实验(Tail suspension test,TST)和强迫游泳实验(Forced swim test,FST)检测小鼠的抑郁样行为;4)采用Morris水迷宫实验(Morris water maze,MWM)和条件恐惧实验(Fear conditioning test,FCT)检测小鼠的学习记忆能力。所有行为学实验在辐照结束后次日完成。4.统计学方法:所有结果采用均值±标准差(±SD)的形式表示。所有数据采用SPSS17.0分析,随时间变化的数据采用重复测量方差分析,其他数据采用两样本t检验。P<0.05被认为差异有统计学意义。研究结果1.1.8 GHz射频辐射对小鼠体表温度的影响热成像仪检测结果显示,在每次6 h的射频辐照过程中,RF组和Sham组小鼠体表温度变化均不超过1℃,两组间体表温度无明显差异。2.1.8 GHz射频辐射对小鼠焦虑样行为的影响2.1 OFT检测结果显示:RF组小鼠在旷场中的总运动距离与Sham组相比无显著差异。RF组小鼠在旷场中央区运动距离和中央区运动时间较Sham组明显降低,差异具有统计学意义(P﹤0.05);2.2 EPM检测结果显示:RF组小鼠在高架十字实验中的总进臂次数与Sham组相比无明显差异,但开放臂进入时间百分比和开放臂进入次数百分比均明显低于Sham组,差异具有统计学意义(P﹤0.05)。3.1.8 GHz射频辐射对小鼠抑郁样行为的影响3.1 SPT检测结果显示:RF组小鼠糖水偏嗜指数与Sham组相比无明显差异;3.2 TST检测结果显示:RF组小鼠在悬尾实验中的不动时间与Sham组相比无明显差异;3.3 FST检测结果显示:RF组小鼠在强迫游泳实验中的不动时间与Sham组相比无明显差异。4.1.8 GHz射频辐射对小鼠学习记忆能力的影响4.1 MWM检测结果显示:在水迷宫定位航行实验中,Sham组和RF组小鼠的逃避潜伏期均随训练时间延长而缩短,两组间逃避潜伏期无明显差异;在空间探索实验中,RF组小鼠穿过原平台次数和目标象限停留时间百分比与Sham组相比也无明显差异;4.2 FCT检测结果显示:RF组小鼠在条件恐惧实验中的场景性僵直时间百分比和声音相关僵直时间百分比与Sham组相比无明显差异。第二部分1.8 GHz射频辐射对小鼠情绪和学习记忆影响的机制研究材料与方法1.辐照源:同第一部分实验。2.动物分组及辐照:健康雄性4周龄C57BL/6小鼠90只,随机分为RF组和Sham组,每组45只动物,辐照条件同第一部分实验。3.检测方法:1)动物一般状况观察,同时,每隔4天检测小鼠体质量。2)采用苏木精和伊红(Hematoxylin and eosin,HE)染色观察小鼠海马和杏仁核的形态结构;3)采用免疫荧光染色观察小鼠海马及杏仁核内星形胶质细胞和小胶质细胞的活化情况;4)采用液相色谱-质谱法(Liquid chromatography mass spectrometry,LC-MS)检测小鼠海马及大脑皮层内氨基酸类、单胺类及胆碱能神经递质含量;5)采用试剂盒检测乙酰胆碱酯酶(Acetyl cholinesterase,Ach E)活性;6)采用蛋白质免疫印迹(Western blot,WB)法检测小鼠海马及大脑皮层内胶质纤维酸性蛋白(Glial fibrillary acidic protein,GFAP)、离子钙接头蛋白抗原(Ionized calcium bindingadaptor molecule-1,IBA-1)、γ-氨基丁酸B类受体1亚型(γ-aminobutyric acidB receptor 1,GABA-BR1)、γ-氨基丁酸B类受体2亚型(γ-aminobutyric acid B receptor2,GABA-BR2)蛋白表达水平。研究结果1.1.8 GHz射频辐射对小鼠一般健康情况的影响在整个实验过程中,Sham组和RF组小鼠进食、饮水、毛发、胡须、精神状态和体质量无明显差异。2.1.8 GHz射频辐射对小鼠脑组织形态的影响HE染色结果显示:RF组和Sham组小鼠海马和杏仁核区细胞形态结构正常,两组间无明显差异。3.1.8 GHz射频辐射对小鼠脑胶质细胞活化的影响免疫荧光染色结果显示:RF组小鼠海马和杏仁核内星形胶质细胞及小胶质细胞形态、分布及细胞数量与Sham组相比无显著差异。4.1.8 GHz射频辐射对小鼠脑内神经递质及Ach E活性的影响4.1氨基酸类神经递质:RF组小鼠海马和大脑皮层组织内谷氨酸(Glutamic acid,Glu)和甘氨酸(Glycine,Gly)含量与Sham组相比无显著差异,但γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)和天门冬氨酸(Aspartic acid,Asp)含量较Sham组明显降低,差异有统计学意义(P<0.05);4.2单胺类及胆碱能神经递质:RF组小鼠海马及大脑皮层组织内三种单胺类神经递质((多巴胺(Dopamine,DA)、去甲肾上腺素(Noradrenaline,NE)和5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT))及胆碱能神经递质乙酰胆碱(Acetylcholine,ACh)含量与Sham组相比无明显差异;4.3 Ach E检测结果显示:RF组小鼠海马及大脑皮层组织Ach E活性与Sham组相比无明显差异。5.1.8 GHz射频辐射对小鼠脑内胶质细胞相关蛋白和GABA受体蛋白表达的影响5.1胶质细胞相关蛋白:WB检测结果显示,RF组小鼠大脑皮层及海马组织内GFAP和IBA-1蛋白表达水平与Sham组相比无明显差异;5.2 GABA受体蛋白:WB检测结果显示,RF组小鼠大脑皮层及海马组织内GABA-BR1和GABA-BR2蛋白表达水平与Sham组相比明显下降,差异有统计学意义(P﹤0.05)。研究结论1.在本实验条件下1.8 GHz射频辐射不会诱导小鼠产生抑郁样行为,对小鼠学习记忆能力也没有明显影响。2.本实验条件下的1.8 GHz射频辐射可诱导小鼠发生焦虑样行为。3.氨基酸类神经递质GABA及其受体GABA-BR1、GABA-BR2可能参与了RFR诱导的动物焦虑样行为的发生。