大鼠腦小膠質細胞對次聲的反應.pdf

1、次聲（infrasound）是由物體(物質)的機械性振動所產生，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武器已經開始研究并裝備到部隊。此外次聲對人類也有許多益處：可以利用次聲觀測火山、海嘯、地震等自然災難進行提前報警，還可以用次聲診斷和治療疾病。小膠質細胞（microgliaMI）作為中樞神經系統(tǒng)常駐的免疫細胞一方面

2、保護中樞神經系統(tǒng)免受外來微生物的侵入，清除不需要的碎片，另一方面產生細胞因子以及與免疫系統(tǒng)聯(lián)系。活化的MI可以參與中樞神經系統(tǒng)急性損傷、卒中、炎性以及神經變性性疾病的發(fā)病過程。
　　一定強度的次聲噪音和次聲武器作用于人體后可產生多種危害,可以引起機體行為學、形態(tài)學、蛋白結構、基因分子等多方面的改變。一些研究表明次聲聲級水平愈高，損傷愈嚴重。而小膠質細胞在神經組織的損傷以及炎性反應的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用。以往文獻報道次聲

3、作用后可以引起神經元損傷、星形膠質細胞的活化，但有關腦內小膠質細胞是否對次聲刺激起反應，小膠質細胞形態(tài)上有何改變以及時間過程如何，目前均未見到報道。因此，研究次聲作用后小膠質細胞的變化對了解次聲性腦損害機制和腦保護的研究具有十分重要的理論和實用價值。
　　本實驗進行了2個實驗：
　　實驗一：
　　將成年SD雄性大鼠反復暴露于聲壓級16Hz130dB的次聲環(huán)境中。在次聲作用后不同時間點處死大鼠，對腦組織進行免疫組織化學染

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細胞的變化情況及其與中樞神經系統(tǒng)中其他細胞間關系變化；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構的變化。
　　結果表明：
　　（1）光鏡下：正常大鼠小膠質細胞數(shù)量較少，一般為靜息狀態(tài)(靜息型)，與其他細胞無特別聯(lián)系。次聲作用后即刻大鼠小膠質細胞開始被活化、增殖，表現(xiàn)為光鏡下：0X42陽性細胞深染，胞

5、體變大變圓，突起變短、變粗長、變少，呈肥大型或阿米巴型小膠質細胞，并且還可以看出小膠質細胞數(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起星形膠質細胞變多，胞體變大，突起變粗，染色深，第14d達到高潮；小膠質細胞和星形膠質細胞之間的關系密切：次聲作用后第7d可見到小膠質細胞與星形膠質細胞間有雙標記橙黃色突起，這些突起數(shù)量在第14d達到高潮。此外還可見正常對照組小膠質細胞分布無特定規(guī)律，而活化的小膠質細胞主要分

6、布與神經元周圍。
　?。?）電鏡下：可見正常大鼠小膠質細胞數(shù)量較小，較少，次聲作用后1d小膠質細胞細胞核變大，突起增多，細胞內結構變豐富可見其內有吞噬小泡和溶酶體顆粒?；罨男∧z質細胞主要分布于神經元、毛細血管周圍，有的包繞神經元。在次聲連續(xù)作用7d以后小膠質細胞數(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)從毛細血管內游走出的小膠質細胞。
　　實驗二：
　　將體外培養(yǎng)小膠質細胞暴露于次聲環(huán)境中30

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

8、min后即刻小膠質細胞就開始發(fā)生改變，相差顯微鏡下可見細胞胞體腫脹、折光不均。在次聲作用后12h,可見細胞腫脹更明顯，細胞形態(tài)不規(guī)則，細胞膜上出現(xiàn)囊泡狀物質，細胞邊緣可見毛刺狀突起；熒光顯微鏡下可見細胞熒光強度加大，CD11b主要表達于細胞膜；此外還可發(fā)現(xiàn)雙核細胞比率顯著增多（45％±5％），并且可見許多小的OX42陽性細胞，提示小膠質細胞存在細胞增殖、分裂。而到次聲作用后24h，小膠質細胞內空泡增多，細胞內也可見一些吞噬小泡，細胞形態(tài)

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

10、小膠質細胞培養(yǎng)上清液中4種細胞因子的含量，發(fā)現(xiàn)次聲可以引起小膠質細胞細胞培養(yǎng)液中細胞因子TNF-α,IL-1β,IL-10andIL-18的增加。在次聲作用30min后即刻IL-10就開始升高，到12h達到高峰.TNF-α和IL-1β的表達則是在次聲作用后12h升高至峰值，然后降低。細胞因子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達到高峰。INF-γ可以抑制小膠質細胞分泌這些因子，各組小膠質細胞上清液中均沒

11、有檢測出INF-γ的分泌。在次聲作用1h后，小膠質細胞細胞培養(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；而保護性因子IL-10在4h和24h出現(xiàn)雙峰值，并且各觀察點數(shù)值與對照組相比增高。此外，免疫細胞染色發(fā)現(xiàn)，細胞內TGF-β的表達在30min次聲作用后呈持續(xù)增高趨勢而在1h次聲作用后呈持續(xù)降低趨勢。
　　本實驗結論如下：
　　（1）大鼠暴露于16Hz130dB次聲后，