原始研究的文章

前面。公共卫生、2023年3月16日
秒。辐射和健康
卷11 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fpubh.2023.1087161

结合电磁和射频场对情绪的影响小鼠的行为

通州秦^1、2 ^__

刘力源^1、2 ^__

兴王^1、2

凌郭 ^1、2

Jiajin林 ^1、2

Junze杜¹

Yizhe雪^1、2

Panpan赖^1、2

Yuntao静^1、2

Guirong叮 ^1、2 ^*

¹辐射防护医学系,空军医科大学预防医学学院中国西安
²教育部重点实验室风险评估和控制特殊的操作环境,中国西安

背景:最近,结合电磁场的影响的担忧(EMF)在日常生活和职业环境正在迅速增长。

方法:在这项研究中,我们调查了1周接触的电磁脉冲(EMP)在650千伏/米1000脉冲和4.9 GHz射频(RF)在50 W / m²在雄性老鼠1 h / d。开放的现场试验,尾部测试和Y-maze评价焦虑、抑郁样行为和空间记忆能力,分别。

结果:发现与虚假的集团相比,接触电磁和射频感应焦虑行为相结合,增加血清S100B水平,降低血清5的水平。定量蛋白质组学和KEGG分析的结果表明,海马体中的差异表达蛋白质丰富Glutamatergic和gaba ergic突触后暴露组相结合,验证通过免疫印迹。此外,一个明显的组织学改变和autophagy-associated细胞死亡中观察到杏仁核,而不是海马后接触EMP和4.9 GHz射频相结合。

结论:结合接触EMP和4.9 GHz射频能诱发情绪行为改变,可能与Glutamatergic和gaba ergic突触相关系统的海马和杏仁核自噬。

1。介绍

新兴5克(第五代)移动网络提供了更快的传输速度和日益庞大的移动数据的使用,它给我们的生活带来很多方便。射频电磁辐射(RF-EMR)是广泛应用于频率的生活环境从3千赫至300兆赫。5 g网络运营整个射频频谱,它可分为“低乐队”(低于1 GHz);“中间乐队”(1 - 6 GHz范围);“高乐队”(~ 30 - 300 GHz毫米波部分)(1),4.9 GHz的“中间带”5 g网络在中国,在很多情况下使用。同时,无数的人都不可避免的接触射频场在手机使用。因此,一直注意射频场对人类健康的潜在副作用。2011年,国际癌症研究机构(IARC)宣布射频“可能致癌”,组2 b (2)。从大量文献的证据显示与卫生相关的有害影响(3- - - - - -6)引起的射频,此外,大脑是一个敏感的靶器官暴露于射频的不利影响更严重比其他器官系统(7,8)。

电磁脉冲(EMP)是一种高压短脉冲的特征光谱带宽从极低频到1.5 GHz以极快速上升时间(9)。发现EMP照射会增加血脑屏障的通透性,并提高药物输送到大脑(10- - - - - -13)。此外,它在肿瘤治疗效果的临床试验(14,15)。此外,太赫兹(电磁脉冲的频谱)试验应用在癌症检测和生物组织歧视(16)。因此,电磁脉冲是一种很有前途的医学诊断和治疗的方法。由于特殊性质,有人担心EMP暴露可能对人类健康的潜在危害,尤其是对个人工作或职业环境中可能会接触到电子元件。直到现在,EMP的生物效应尚未完全了解。江等人发现,EMP照射可能导致增加β淀粉样蛋白(Aβ)和测试网站应用裂开酶(BACE1)在海马,导致阿尔茨海默氏病(广告)在大鼠行为(17,18)。这些发现表明,EMP照射可能潜在的临床应用和它可能对大脑功能产生潜在的危害。

据我们所知,大多数的研究都集中在单一的电磁辐射的影响,只有少数的研究调查了多频或多变量的联合效应辐射(19)。4.9 GHz射频是一种常用的信号5 g网络通信在中国,我们之前发现长期单一曝光(连续21天)4.9 GHz射频可以诱导小鼠情绪行为改变(20.)。直到现在,EMP的联合效应和4.9 GHz射频尚未报道。因此,在目前的研究中,我们旨在调查4.9 GHz的射频和EMP情感行为和成年小鼠的空间记忆能力。

2。材料和方法

2.1。动物

健康成年雄性C57BL / 6小鼠(8周,18.7±2.4)g,购买从空军医科大学实验动物中心(西安,中国),被随机分为假组(假的),4.9 GHz的射频暴露组(4.9 GHz RF),电磁脉冲照射组(EMP)和联合暴露组(EMP + 4.9 GHz RF) (n为每个组= 12)。在曝光之前,所有老鼠被安置在控制条件下(温度23±2°C,湿度50±2%,12 h光和12 h暗周期),水和食物。动物们被允许适应环境实验前1周,和老鼠的体重测量每2天。所有程序在本研究中进行了动物福利委员会按照道德准则的空军医科大学(iacuc - 20210105)。

2.2。暴露在射频和/或EMP

4.9 GHz的射频接触系统主要由信号发生器、放大器和辐射天线。电磁脉冲发生器(西北核技术研究所)是放置在一个电磁屏蔽室,和动物被放置在一个平台之间的发电机。EMP脉冲被火花隙生成器生成和传播的动物平台屏蔽室(图1)。在曝光过程中,小鼠单独装在一个透明的有机玻璃盒里(45厘米×8 cm×7厘米)四面通风小洞的墙壁,以确保老鼠呼吸。4.9 GHz射频接触的平均功率密度(PD)是50±2.5 W / m²被一个电磁场测量仪(PMM8053A, PMM意大利Electtroniche Centro Misure无线电Electriche开发。、米兰、意大利),动物和射频天线之间的距离是0.7米。对EMP照射,电场强度是650千伏/米总共有1000个脉冲,脉冲重复率为每秒2脉冲(时间间隔为0.5 s)和总曝光时间约为10分钟/ d。结合暴露组的小鼠暴露于4.9 GHz射频1 h / d和EMP 10分钟/ d。老鼠的直肠温度测量之前和之后的电磁和射频接触,温度上升低于1°C。虚假的组的老鼠也放置在类似的有机玻璃框和治疗一样的暴露组,而射频和电磁脉冲发电机的电力系统都被关闭了。

图1

图1。示意图说明曝光系统的设置。(一)射频接触系统设置。(B)电磁脉冲曝光设置。

2.3。开放的现场试验

大田试验(OFT)通常用于评估动物的运动活动,探索和焦虑行为在小说的环境中。经常是如前所述进行(21)。简单地说,老鼠(n= 12为每个组)分别放置在空地的中心(50厘米×50厘米×40厘米),并被允许自由移动。老鼠在开放领域的活动是由计算机记录跟踪系统在5分钟(Ethovision XT 15.0 Noldus软件、荷兰)。每次会议后,所有的粪便和尿液被移除,75%的酒精溶液用于清洁装置防止气味痕迹。累计运动距离,总时间花在中部地区和中部地区条目的数量进行了分析。

2.4。Y-maze测试

Y-maze应用于评估动物的反应新环境和空间记忆。根据以往的研究(这是执行22)通过适当的修改。简单地说,在第一阶段,一个手臂被阻塞,每个鼠标(n= 12,每组)轻轻地放在一个张开双臂,10分钟被允许探索的迷宫,没有干扰。一个小时之后,所有的武器都开放探索,每个鼠标放置到与第一阶段相同的手臂,5分钟,让它探索。每次试验后,粪便和尿液清洗和迷宫的墙壁和75%的酒精溶液擦拭。在测试期间,老鼠的活动记录与数字视频跟踪系统(Ethovision XT 15.0 Noldus软件、荷兰)。小说中所花时间的百分比的手臂和小说的手臂条目的数量进行了分析。

2.5。尾巴暂停测试

尾部的程序测试(TST)是基于以前的研究(23)。简单地说,老鼠(n每组= 12)停牌与胶带的尾巴,和老鼠的鼻子和装置之间的距离地面约25厘米。为了防止老鼠爬尾巴在实验中,一个小塑料缸(3×0.3厘米)的尾巴。每个鼠标悬浮6分钟,静止的时间被记录在最后4分钟。每个鼠标的运动在整个测试记录和视频跟踪系统(Ethovision XT 15.0 Noldus软件、荷兰)。所有数据分析的观察者是盲目作业。

2.6。Hematein-Eosin和尼氏小污点

在曝光过程中,所有老鼠深深与1%戊巴比妥钠麻醉(60毫克/公斤)和磷酸盐缓冲盐水灌注(PBS, PH7.4)。整个大脑被隔离和固定在4%多聚甲醛1天。大脑(n为每个组= 3)切片的厚度4μm徕卡RM2135旋转式切片机(德国徕卡)。随后,部分沾Hematein-Eosin(他)和尼氏小按照例行程序。大脑的形态是由徕卡DMI4000B显微镜观察(德国徕卡)。

2.7。定量蛋白质组学分析串联质量标签

海马体的蛋白质表达谱(n后两组= 3)接触EMP和4.9 GHz射频评估通过高效液相色谱(HPLC)串联质量标签(TMT)蛋白质组学分析,这是由PTM-BIO有限公司(杭州)。简单地说,样品被超声波和离心去除细胞溶解细胞碎片,并使用BCA测定蛋白质浓度测定。相同数量的样品蛋白质酶法水解了,那么蛋白质消化和标签与TMT试剂进行根据操作指令。肽被分馏高pH值反相高效液相色谱法对安捷伦300扩展使用C18色谱柱,然后肽是由一个超高液相分离系统和电离后注入NSI离子源,并分析了Orbitrap Exploris™480质谱。

2.8。生物信息学分析

基因本体论(去)基因和基因组的注释蛋白质组和京都百科全书(KEGG)分析来自Uniprot-GOA数据库(http://www.ebi.ac.uk/GOA/)和(http://www.genome.jp/kegg分别)数据库。短暂,转换识别蛋白质ID UniProt ID然后映射到数据库,InterProScan软件将用于注释的蛋白质的功能如果确定蛋白质由UniProt-GOA数据库没有注释。然后蛋白质被分类注释基于三类:生物过程,细胞组件和分子功能。KEGG通路分析,KEGG在线服务工具成熟用于注释的蛋白质的KEGG数据库描述,然后映射注释结果KEGG数据库路径。为每个类别,小动物——一张长有确切概率法来测试差异表达蛋白质的浓缩(DEPs)对所有识别蛋白质,DEPs筛选,获得使用改变> 1.2折起来的截止P< 0.05。的去纠正P -值< 0.05被认为是重要的。

2.9。酶联免疫吸附测定(ELISA)

血液样本来自心脏的左心室。2 h后,离心机在3000 rpm 15分钟在4°C和收集血清。S100的表达水平钙结合蛋白B (S100B)和5 -羟色胺(5 -)与酶联免疫试剂盒测定(Sinoukbio,北京,中国;n为每个组= 10)根据手册。

2.10。TUNEL染色试验

海马细胞凋亡水平的评估是通过末端转移酶(TdT) enzymaticated dUTP缺口末端标记(TUNEL)测定使用细胞死亡检测设备(Servicebio、武汉、中国)根据手册。简单,常规deparaffinization和抗原恢复后,部分是permeabilized Triton x - 100 (Beyotime,中国),紧随其后的是30μl TUNEL反应混合物为60分钟37°C。每组3字段随机选择进行分析使用荧光显微镜(莱卡),和细胞凋亡率与图像J软件计算。

2.11。免疫荧光染色

大脑组织(n为每个组= 3)仔细解剖老鼠从固定在4% PFA 24 h,然后在30%的蔗糖溶液脱水至少48 h。海马冠状切片在20μm切片厚度和储存在染色前−20°C。部分脑组织治疗1%牛血清白蛋白(BSA)为1 h,然后用LC3的部分被孵化(美国Proteintech∶兔多克隆抗体)在一夜之间在4°C。与PBS洗3次后,在黑暗的地方孵化与荧光的部分二次抗体:Alexa萤石594 -标记山羊anti-rabbit免疫球蛋白(1:200)在室温下1 h。所有部分后来被复染色与DAPI标记核在室温下8分钟。最后,一个anti-fluorescence淬火剂(24)是用于密封幻灯片。数字图像捕获用徕卡DMI4000B显微镜(德国徕卡)。

2.12。西方墨点法

海马组织的总蛋白(n= 3或4每组)获得整个蛋白分离设备(猫KGP250,凯基生物生物技术,南京,中国),海马总蛋白质的浓度是衡量bicinchoninic酸(BCA)蛋白质分析工具包(Beyotime,中国)。蛋白质样本由10 - 12%钠十二烷基sulfate-polyacrylamide凝胶电泳(sds - page)和转移到聚偏二氟乙烯(PVDF)膜。膜被封锁的5%脱脂牛奶2 h在室温和孵化一夜之间在4°C以下主要抗体:兔子马伯anti-β-actin (# 13 e5;细胞信号技术),兔子帕布anti-β-tubulin (# 10094 - 1 - ap;兔子Proteintech),帕布anti-Bax (# 50599 - 2 - ig;兔子Proteintech),帕布anti-Bcl-2 (# 12789 - 1 - ap;兔子Proteintech),帕布anti-Cleaved半胱天冬酶3 (# AF7022;亲和力),兔子帕布anti-LC3-II (# 14600 - 1 - ap;Proteintech),兔子马伯anti-Glutamate受体1 (ab183797;Abcam),兔子马伯anti-Gamma氨基丁酸(GABA) BR1 (ab238130; Abcam), rabbit mAb anti-GABA BR2 (ab75838; Abcam). After rinsing with TBS-0.1% Tween 20, the membranes were then incubated with HRP-conjugated goat anti-rabbit (1:5,000, CWBIO, China) for 2 h at room temperature. Finally, protein bands were detected using enhanced chemiluminescent kit (Beyotime, China). Gray value analysis was performed using Quantity One 4.6.2 software (Bio-Rad, Milan, Italy).

2.13。统计分析

所有数据都表现为均值的平均值±标准误差(SEM)和所有图都使用GraphPad Prism 8.0生成软件(美国圣地亚哥,CA)。正常Shapiro-Wilk测试第一次测试的数据,对于正态分布数据,小动物——一张长有学生的t以及或单向方差分析(方差分析)其次是图基测试使用了多重比较。对于非正态分布数据,使用非参数分析。数据分析是由个体盲实验。P< 0.05被认为是具有统计学意义。

3所示。结果

3.1。接触EMP和4.9 GHz的结合影响射频在小鼠的空间学习和情感

图2一个显示了EMP的时间表和4.9 GHz的射频接触的老鼠。每组中的所有老鼠在良好的身体条件。暴露组小鼠出现了轻微的下降体重3天,之后,体重逐渐回到了正常水平(图2 b)。

图2

图2。暴露于电磁脉冲和4.9 GHz的影响射频一般健康和动物行为学。(一)时间暴露的老鼠。(B)小鼠的体重。n= 12为每个组。(C)代表原始OFT的踪迹。(D)运动开放领域的总距离。(E)在中心区域时间。(F)中央条目的数量。(G)代表原始Y-maze的踪迹。(H)小说的手臂条目的数量。(我)在小说所花时间的百分比的手臂。(J)不动时间。*P< 0.05和虚假的。n= 12为每个组。

OFT的结果表明,运动总距离在开放领域,所花费的时间在中部地区和中部地区条目的数量显著减少暴露组相结合,与虚假的集团(图2 c- - - - - -F)。虚假的组之间没有显著差异被发现和单一暴露组。上述结果表明,联合曝光的EMP和4.9 GHz射频电流条件下可能诱发焦虑行为和减少小鼠的运动活动。

小鼠的空间学习和记忆能力被Y-maze评估。结果表明,没有明显差异在小说的时间比例的胳膊,小说的手臂条目的数量(图2 g- - - - - -我)。这些结果表明,在现有条件下,单个或组合接触EMP和4.9 GHz射频没有明显影响小鼠的空间学习和记忆能力。

测试的结果(图2 j)表明,与虚假的集团相比,暴露组静止时间没有显著差异,这表明,单个或组合暴露在电磁脉冲和4.9 GHz射频1周不会诱导小鼠的类似抑郁的行为。

3.2。差异表达的蛋白质和基因肿瘤分析

探索潜在的遗传机制参与行为变化,我们执行TMT-based使用海马每组样本的定量蛋白质组学分析。共有5293个定量蛋白质和33185独特的肽被确定。有78个基因,遇到改变> 1.2折起来的标准P< 0.05t以及,其中30和48表达显著上调显著下调。提出了增长和衰减的DEPs火山地块图3一- - - - - -C。DEPs的层次聚类显示为一个热图图3 d。

图3

图3。生物信息学分析差异表达蛋白质。在4.9 GHz的火山阴谋DEPs射频暴露组,EMP照射组和联合暴露组(两者)。红点代表表达显著上调蛋白质和绿点代表显著抑制蛋白质。(D)层次聚类的DEPs暴露组和虚假的集团。浓缩DEPs的分析(E)4.9 GHz的射频接触组;(F)EMP照射组和(G)结合暴露组。(H)亚细胞定位预测4.9 GHz的射频接触组;(我)EMP照射组和(J)结合暴露组。

肿瘤基因(去)浓缩DEPs分析显示,所有DEPs分为三类(图3 e- - - - - -G):生物过程(BP),细胞组件(CC)和分子功能(MF)。DEPs主要富集在细胞过程和生物在英国石油公司监管;CC如细胞内和细胞;DEPs主要富集在MF的绑定过程。我们还发现,大多数DEPs局部核,其次是质膜和细胞质(图3 h- - - - - -J)。

3.3。KEGG富集分析差异表达蛋白质

京都Gsenes和基因组百科全书(KEGG)富集分析DEPs海马所示图4一。只有两个抑制通路富集结合暴露组与虚假的组,包括Glutamatergic突触和gaba ergic突触。重要的是,GABA ergic系统是至关重要的调节神经网络通过GABA受体的可塑性,和谷氨酸是主要的兴奋性神经递质在中枢神经系统(CNS)。我们推测,gaba ergic Glutamatergic突触系统可能涉及电磁脉冲的影响和4.9 GHz射频联合暴露在成年老鼠。然后,我们验证了相对的代表Glutamatergic和gaba ergic受体蛋白表达免疫印迹(图4 b- - - - - -F)。组合的结果表明,接触组,Glu R1的蛋白质表达水平显著衰减而虚假的集团。GABA BR2的相对蛋白表达显著降低,而GABA水平BR1仍然没有改变。DEPs KEGG浓缩结果一致,表明EMP和4.9 GHz射频联合暴露会影响gaba ergic Glutamatergic突触系统在中枢神经系统,它可能参与了小鼠的行为变化。

图4

图4。KEGG度的分析小鼠的海马。(一)KEGG浓缩DEPs分析。(B)免疫印迹分析Glu R1。(C)Glu R1的相对蛋白质表达水平。免疫印迹分析GABA BR1和GABA BR2(D)和相关蛋白表达水平(E, F)。n为每个组= 4,*P< 0.05,* *P< 0.01和虚假的。

3.4。接触EMP和4.9 GHz的结合影响射频在小鼠血清S100B和5

ELISA结果显示,相比之下,虚假的集团(图5一个),4.9 GHz射频单曝光和组合风险显著增加小鼠血清S100B水平,虽然它显然并没有改变在EMP单一暴露组。5的水平显著降低后接触4.9 GHz射频和EMP相结合,同时也明显减少了在射频单一暴露组(图5 b)。

图5

图5。暴露于电磁脉冲和4.9 GHz的影响射频在血清S100B水平和5 -由ELISA。(一)在血清S100B的浓度。(B)血清中5 -的浓度。n= 11为每个组。* *P< 0.01和虚假的。

3.5。接触EMP和4.9 GHz的结合影响射频的组织学上大脑

然后我们观察到大脑中的海马和杏仁核的组织学。他和尼氏小染色的结果(数字6,C)表明,没有明显的组织学差异在海马CA1和DG EMP和4.9 GHz射频,除此之外,在海马CA1神经元的数量和DG地区没有改变(图6 e,F)。然而,众多深染色细胞,karyopyknosis和坏死被发现杏仁核的4.9 GHz射频单曝光和联合暴露组(图6 b,D),杏仁核的神经元数量明显减少(图6克)。上述结果表明,单个或组合接触EMP和4.9 GHz射频对海马的形态没有明显的影响,它可以引起结构损伤和杏仁核神经元损失。

图6

图6。接触EMP和4.9 GHz的结合影响射频组织学的大脑。(一)他染色海马CA1和DG地区的形态。(B)他对杏仁核染色。(C)尼氏小海马CA1和DG的染色区域。(D)尼氏小杏仁核的染色。在CA1区神经元的数量(E)和DG地区(F),六个随机领域为每组选择。(G)在杏仁核神经元的数量。n为每个组= 3。比例尺= 200μm海马(河马);比例尺= 100μm杏仁核;比例尺= 50μm CA1,杏仁核的DG和放大图像。*P< 0.05,* *P< 0.01和虚假的。

3.6。接触EMP和4.9 GHz的结合影响射频在大脑的细胞凋亡

然后我们进行TUNEL和免疫印迹是否EMP和4.9 GHz大脑中射频能诱导细胞凋亡。TUNEL染色结果显示,海马细胞的凋亡率在CA1和DG地区和杏仁核与虚假的集团(相比没有显著差异数字7- - - - - -C)。apoptosis-related蛋白质进一步验证了免疫印迹。结果表明,单一或联合曝光EMP和4.9 GHz射频并不影响伯灵顿的表达,bcl - 2和裂解在海马细胞凋亡蛋白酶3 (图7 d- - - - - -H)。上述结果表明,电磁脉冲和4.9 GHz的射频接触没有明显的细胞凋亡在海马和杏仁核。

图7

图7。接触EMP和4.9 GHz的结合影响射频在海马和杏仁核的细胞凋亡。(一)结果TUNEL染色的海马。(B)结果TUNEL染色的杏仁核。比例尺= 100μm河马,比例尺= 50μm CA1、DG和杏仁核区域。(C)细胞凋亡率的定量分析。(D)apoptosis-related蛋白质的水平被免疫印迹检测。伯灵顿的相对蛋白质表达水平(E)bcl - 2,(F),bcl - 2 /伯灵顿(G)和裂解半胱天冬酶3(H)在海马体。n为每个组= 3。

3.7。接触EMP和4.9 GHz的结合影响射频自噬的大脑

免疫荧光结果显示,EMP和4.9 GHz射频单个或组合曝光不诱导自噬在海马体中,密度和平均荧光标记的自噬LC3-II在海马与虚假的集团(相比没有显著差异数字8,C)。杏仁核的自噬水平在4.9 GHz射频单一暴露增加与虚假的集团相比,相似的结果也观察到在EMP和4.9 GHz射频联合暴露组(图8 b),这证明了杏仁核的平均荧光LC3-II密度明显增加,而虚假的集团(图8 d)。然后我们进一步研究蛋白质表达水平的LC3-II海马通过免疫印迹,暴露组之间无显著差异被发现和虚假的集团,这是与免疫荧光结果一致(图8 e,F)。这些结果表明,单个或组合接触EMP和4.9 GHz射频可以诱导细胞自噬在杏仁核但不是海马。

图8

图8。结合影响暴露在电磁脉冲和4.9 GHz射频自噬在海马和杏仁核。免疫荧光染色的LC3-II海马(一)和杏仁核(B)。比例尺= 100μm,比例尺= 50μm河马。平均荧光密度LC3-II海马(C)和杏仁核(D) (E, F)。免疫印迹分析和相关蛋白表达的LC3-II海马。n为每个组= 3,*P< 0.05,* *P< 0.01和虚假的。

4所示。讨论

在这项研究中,我们调查的影响,结合接触EMP和4.9 GHz射频7天的小鼠的空间记忆和情感的行为。OFT的结果表明,焦虑行为并不是诱导后单一暴露在电磁脉冲或4.9 GHz射频。然而,暴露于电磁脉冲和4.9 GHz射频联合后,运动距离,累计时间和中心区域条目明显减少,而虚假的集团表示,联合暴露可能诱发焦虑行为。初级et al。(25)发现,三天连续暴露在1.8 GHz射频没有诱导大鼠焦虑行为。此外,巴特尔米et al。(26)发现,900 MHz射频(全身SAR是0,1.5和6 W /公斤)接触不能诱导大鼠的焦虑行为。尽管如此,一些学者发现不一致的结果有关射频单一暴露焦虑行为的影响(27,28)。矛盾的结果可能归因于不同的频率,曝光方法和持续时间。直到现在,没有文献对EMP照射对焦虑的影响动物的行为。然后我们调查了类似抑郁的行为由结核菌素的老鼠,结果表明,单个或组合接触EMP和4.9 GHz射频不能诱发类似抑郁的症状的老鼠。符合我们的发现,张的研究显示,接触到1.8 GHz射频四周没有影响成年老鼠的类似抑郁的行为(29日)。关于射频接触类似抑郁行为的影响,文学是相对罕见,需要进一步探索。

Y-maze hippocampal-dependent测试,被广泛用于评估小鼠的空间记忆。我们的研究发现,单一和联合暴露于电磁脉冲或4.9 GHz射频对小鼠的空间记忆没有明显的影响,这是符合KeleşSienkiewicz的研究(30.,31日)。然而,研究也报道不一致。朱镕基等人此前透露,结合暴露在1.5和4.3 GHz微波可以诱导大鼠学习和记忆能力的下降(32)。在Nittby等的研究(33),发现记忆功能下降后暴露在900 MHz射频(全身SAR是0.6和60 mW /公斤)2 h /星期55周。有趣的是,据报道,暴露在900 MHz的手机信号(全身SAR 0.3或3.0 W / kg) 5周,2 h / d, 5天/周,可以显著提高学习和记忆能力(34)。报告对电磁脉冲的影响动物的学习和记忆是罕见的。一项研究发现,EMP照射(磁场强度50 kV / m,重复率100 Hz)可能导致长期认知和记忆障碍大鼠(18)。另一项研究显示,EMP照射后小鼠的学习能力明显下降(峰值强度400千伏/米,上升10 ns,脉冲宽度350 ns),并恢复在2 d后接触(35)。

在这项研究中,KEGG分析显示,数个差异表达蛋白质显著抑制在Glutamatergic和gaba ergic突触的过程,这表明,结合接触可能引起gaba ergic Glutamatergic系统的抑制作用。谷氨酸是中枢神经系统主要的兴奋性神经递质,神经功能主要依靠Glutamatergic突触,突触传递、神经元迁移,兴奋性等等(36)。GABA是最丰富的抑制性神经递质,GABA ergic系统调节活动的关键作用和可塑性的神经网络在开发过程中(37)。此外,据报道,GABA-mediated神经传递在焦虑有至关重要的作用,但数据是有限的(38)。Mombereau B1等人发现GABA受体缺陷小鼠焦虑行为比野生型老鼠执行(39)。另一项研究显示,谷氨酸代表之间的一个关键分子与并发症相关的神经系统疾病(40)。因此,Glutamatergic和gaba ergic突触被认为是参与突触可塑性和帮助促进大脑重塑(41)。基于目前的发现,我们假设EMP和4.9 GHz的射频暴露会影响Glutamatergic和gaba ergic突触系统相结合,这可能是参与行为变化的研究。

S100B蛋白是最广泛的研究在各种条件的中枢神经系统的诊断和治疗,它可以用作一个外围脑损伤的标志,如创伤性脑损伤和中风(42- - - - - -45)。5 -单胺神经递质是发现主要在血管,乳腺和中枢神经系统(46,47)。早期的证据支持,5 -被认为是一个关键的调节神经递质参与调节生理和行为过程包括焦虑性行为(46)。为了进一步研究的潜在机制改变诱发小鼠情绪性暴露于电磁脉冲和4.9 GHz射频联合,我们检测到血清S100B和5 -的浓度。发现血清S100B水平显著上调4.9 GHz射频单曝光和联合暴露组,这表明脑损伤发生在两组。此外,血清中5的水平显著降低EMP和4.9 GHz射频联合曝光后。据报道,5 -中扮演一个重要的角色在认知、情感行为和大脑发育(48,49)。然而,有有限的数据对射频的影响血清水平的5。厄里斯et al。(50)之前发现一个45分钟900 MHz低水平由手机引起的电磁辐射的增加血5 -老鼠。我们认为不一致的结果可能归因于不同的曝光参数和检测方法。

这是证明海马和杏仁核中发挥重要作用调节大脑中的记忆和情感(51- - - - - -53)。然后海马和杏仁核的组织学观察,我们的研究结果显示,4.9 GHz射频单一和联合曝光导致杏仁核形态改变,而海马体,与此同时,尼氏小体在杏仁核的数量明显减少,这表明杏仁核的组织学损伤可能参与4.9 GHz射频单曝光和联合暴露诱导情绪行为改变,这是符合Narayanan的研究(54)。

探索在杏仁核神经元的死亡,我们检测到细胞凋亡和自噬的水平。发现细胞凋亡水平并没有改变单一或组合后接触EMP和4.9 GHz射频在海马和杏仁核。自噬是一个保护细胞的过程,尤其是急性损伤后发生,过度自噬也会导致细胞死亡(55)。LC3-II自噬小体是一个特殊的标记,它保留在自噬体膜直到细胞溶解(稳步18)。后发现,单一的4.9 GHz RF和曝光相结合,自噬水平显著增加在杏仁核的海马,这是与组织学结果一致性。然而,相关研究电磁场对自噬的影响是罕见的和没有达成共识。此前报道称,重复频率100赫兹,50 kV / m EMP日常接触可以诱导自噬在SD大鼠的海马体(17,18)。最新的,没有可用的信息的集聚效应曝光相结合,进一步的调查是必要的。

这是指出,根据国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP), 4.9 GHz的暴露水平射频(50 W / m²)也与职业密切相关的情况,因为它超出了公众的暴露极限(56)。Occupational-exposed情况并不比普通公众认为造成更大的危害,因为适当的筛选和培训提供已知的风险。因此,未来的研究在公众暴露水平是十分必要的。总之,在目前的研究中,我们发现联合暴露在4.9 GHz的影响从5 g射频通信和电磁脉冲对情绪行为,并发现暴露可以引起小鼠的焦虑行为相结合,这可能与Glutamatergic gaba ergic海马突触系统和自噬在杏仁核。

数据可用性声明

在这项研究中提出的数据集可以在网上找到存储库。库的名称/存储库和加入号码可以找到(s)如下:http://www.proteomexchange.org/,PXD038101。

道德声明

动物研究回顾和批准空军医科大学动物福利委员会(iacuc - 20210105)。

作者的贡献

TQ和会暴露和行为进行测试。JL导致曝光装置设置和参数估计。TQ操作、会、LG、JD和YX做了实验。PL和YJ帮助分析数据。TQ和XW写的手稿。GD的想法,设计研究,修订后的手稿。所有作者同意负责的工作内容。

资金

这项工作进行了与金融支持从中国国家自然科学基金的基金(格兰特号码:31770905)和第四军医大学的特殊项目(授予数量:2021 hkyx08)。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

引用

1。特里布希伯格周CK、培育KR Kavet R,马克松DP,告诉RA,等。人与IEEE委员会radiation-COMAR技术信息声明:公众的健康和安全问题暴露在电磁能量从5 g无线通信网络。健康的今天。(2020)119:236-46。doi: 10.1097 / HP.0000000000001301