大鼠腦小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)次聲的反應(yīng).pdf

1、次聲（infrasound）是由物體(物質(zhì))的機(jī)械性振動(dòng)所產(chǎn)生，頻率為0．0001～20Hz的聲波。次聲廣泛存在于我們的環(huán)境中，凡有噪聲的地方，都可能存在次聲。這些低頻噪聲除污染環(huán)境并危害著人們的健康外，次聲武器作為一種新技術(shù)武器已經(jīng)開(kāi)始研究并裝備到部隊(duì)。此外次聲對(duì)人類也有許多益處：可以利用次聲觀測(cè)火山、海嘯、地震等自然災(zāi)難進(jìn)行提前報(bào)警，還可以用次聲診斷和治療疾病。小膠質(zhì)細(xì)胞（microgliaMI）作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)常駐的免疫細(xì)胞一方面

2、保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)免受外來(lái)微生物的侵入，清除不需要的碎片，另一方面產(chǎn)生細(xì)胞因子以及與免疫系統(tǒng)聯(lián)系?；罨腗I可以參與中樞神經(jīng)系統(tǒng)急性損傷、卒中、炎性以及神經(jīng)變性性疾病的發(fā)病過(guò)程。
　　一定強(qiáng)度的次聲噪音和次聲武器作用于人體后可產(chǎn)生多種危害,可以引起機(jī)體行為學(xué)、形態(tài)學(xué)、蛋白結(jié)構(gòu)、基因分子等多方面的改變。一些研究表明次聲聲級(jí)水平愈高，損傷愈嚴(yán)重。而小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)組織的損傷以及炎性反應(yīng)的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。以往文獻(xiàn)報(bào)道次聲

3、作用后可以引起神經(jīng)元損傷、星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化，但有關(guān)腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞是否對(duì)次聲刺激起反應(yīng)，小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)上有何改變以及時(shí)間過(guò)程如何，目前均未見(jiàn)到報(bào)道。因此，研究次聲作用后小膠質(zhì)細(xì)胞的變化對(duì)了解次聲性腦損害機(jī)制和腦保護(hù)的研究具有十分重要的理論和實(shí)用價(jià)值。
　　本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了2個(gè)實(shí)驗(yàn)：
　　實(shí)驗(yàn)一：
　　將成年SD雄性大鼠反復(fù)暴露于聲壓級(jí)16Hz130dB的次聲環(huán)境中。在次聲作用后不同時(shí)間點(diǎn)處死大鼠，對(duì)腦組織進(jìn)行免疫組織化學(xué)染

4、色，掃描電鏡和透射電鏡觀察。觀察在體：次聲作用后即刻，12h，1d,7d，14d大鼠海馬、下丘腦室旁核小膠質(zhì)細(xì)胞的變化情況及其與中樞神經(jīng)系統(tǒng)中其他細(xì)胞間關(guān)系變化；次聲作用后即刻，1d,7d，掃描電鏡和透射電鏡下腦組織超微結(jié)構(gòu)的變化。
　　結(jié)果表明：
　?。?）光鏡下：正常大鼠小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量較少，一般為靜息狀態(tài)(靜息型)，與其他細(xì)胞無(wú)特別聯(lián)系。次聲作用后即刻大鼠小膠質(zhì)細(xì)胞開(kāi)始被活化、增殖，表現(xiàn)為光鏡下：0X42陽(yáng)性細(xì)胞深染，胞

5、體變大變圓，突起變短、變粗長(zhǎng)、變少，呈肥大型或阿米巴型小膠質(zhì)細(xì)胞，并且還可以看出小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量顯著增多（P〈0.01），這種變化在7d以后逐漸減弱。次聲作用后第7d起星形膠質(zhì)細(xì)胞變多，胞體變大，突起變粗，染色深，第14d達(dá)到高潮；小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的關(guān)系密切：次聲作用后第7d可見(jiàn)到小膠質(zhì)細(xì)胞與星形膠質(zhì)細(xì)胞間有雙標(biāo)記橙黃色突起，這些突起數(shù)量在第14d達(dá)到高潮。此外還可見(jiàn)正常對(duì)照組小膠質(zhì)細(xì)胞分布無(wú)特定規(guī)律，而活化的小膠質(zhì)細(xì)胞主要分

6、布與神經(jīng)元周圍。
　?。?）電鏡下：可見(jiàn)正常大鼠小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量較小，較少，次聲作用后1d小膠質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞核變大，突起增多，細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)變豐富可見(jiàn)其內(nèi)有吞噬小泡和溶酶體顆粒。活化的小膠質(zhì)細(xì)胞主要分布于神經(jīng)元、毛細(xì)血管周圍，有的包繞神經(jīng)元。在次聲連續(xù)作用7d以后小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量較次聲作用1d減少，但仍表現(xiàn)為活化狀態(tài)。此外次聲作用后還可發(fā)現(xiàn)從毛細(xì)血管內(nèi)游走出的小膠質(zhì)細(xì)胞。
　　實(shí)驗(yàn)二：
　　將體外培養(yǎng)小膠質(zhì)細(xì)胞暴露于次聲環(huán)境中30

7、min,1h,而后采用免疫細(xì)胞化學(xué)法和Luminex液相芯片法觀察不同時(shí)間點(diǎn)（0h，4h，12h，24h）小膠質(zhì)細(xì)胞的變化以及其細(xì)胞因子分泌的變化情況。
　　結(jié)果表明：
　?。?）細(xì)胞形態(tài)的改變：可見(jiàn)正常對(duì)照組與保溫箱對(duì)照組小膠質(zhì)細(xì)胞表
　　現(xiàn)為細(xì)胞胞體較小，為圓形或扁平細(xì)胞，擁有短的突起或是沒(méi)有突起，細(xì)胞胞膜光滑，細(xì)胞內(nèi)無(wú)吞噬小泡的阿米巴樣小膠質(zhì)細(xì)胞或是其前體細(xì)胞。熒光染色可見(jiàn)均勻一致的小而圓的紅色細(xì)胞。次聲作用30

8、min后即刻小膠質(zhì)細(xì)胞就開(kāi)始發(fā)生改變，相差顯微鏡下可見(jiàn)細(xì)胞胞體腫脹、折光不均。在次聲作用后12h,可見(jiàn)細(xì)胞腫脹更明顯，細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則，細(xì)胞膜上出現(xiàn)囊泡狀物質(zhì)，細(xì)胞邊緣可見(jiàn)毛刺狀突起；熒光顯微鏡下可見(jiàn)細(xì)胞熒光強(qiáng)度加大，CD11b主要表達(dá)于細(xì)胞膜；此外還可發(fā)現(xiàn)雙核細(xì)胞比率顯著增多（45％±5％），并且可見(jiàn)許多小的OX42陽(yáng)性細(xì)胞，提示小膠質(zhì)細(xì)胞存在細(xì)胞增殖、分裂。而到次聲作用后24h，小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)空泡增多，細(xì)胞內(nèi)也可見(jiàn)一些吞噬小泡，細(xì)胞形態(tài)

9、更加不規(guī)則考慮為過(guò)渡活化所致。此時(shí)仍可見(jiàn)許多雙核細(xì)胞，同時(shí)可發(fā)現(xiàn)小的陽(yáng)性細(xì)胞比率增加。在次聲作用1h與30min相比變化規(guī)律相同，不同的是細(xì)胞活化更強(qiáng)烈，但在1h組雙核細(xì)胞較30min組少（20％±8％）。在次聲作用1h后24h，細(xì)胞狀態(tài)變差，大體積的阿米巴樣MI變少，有部分細(xì)胞壞死；可見(jiàn)部分分枝狀小膠質(zhì)細(xì)胞，擁有兩個(gè)或是多個(gè)自胞體發(fā)出的長(zhǎng)突起，成分枝狀，且突起長(zhǎng)與細(xì)胞胞體直徑。
　　（2）細(xì)胞因子的變化：我們用液相芯片技術(shù)檢測(cè)了

10、小膠質(zhì)細(xì)胞培養(yǎng)上清液中4種細(xì)胞因子的含量，發(fā)現(xiàn)次聲可以引起小膠質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)液中細(xì)胞因子TNF-α,IL-1β,IL-10andIL-18的增加。在次聲作用30min后即刻IL-10就開(kāi)始升高，到12h達(dá)到高峰.TNF-α和IL-1β的表達(dá)則是在次聲作用后12h升高至峰值，然后降低。細(xì)胞因子IL18則除次聲作用后即刻含量有所減低外，隨后含量呈持續(xù)性升高在24h達(dá)到高峰。INF-γ可以抑制小膠質(zhì)細(xì)胞分泌這些因子，各組小膠質(zhì)細(xì)胞上清液中均沒(méi)

11、有檢測(cè)出INF-γ的分泌。在次聲作用1h后，小膠質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)液中炎性因子TNF-α與IL1-β含量雖呈持續(xù)性升高；IL-18在次聲作用后即刻增高之后逐漸下降；而保護(hù)性因子IL-10在4h和24h出現(xiàn)雙峰值，并且各觀察點(diǎn)數(shù)值與對(duì)照組相比增高。此外，免疫細(xì)胞染色發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)TGF-β的表達(dá)在30min次聲作用后呈持續(xù)增高趨勢(shì)而在1h次聲作用后呈持續(xù)降低趨勢(shì)。
　　本實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下：
　　（1）大鼠暴露于16Hz130dB次聲后，