三   实验室建立的高压输电线电磁辐射的模拟系统对照射一年大鼠的各种生物效应及其机理的检测和研究

根据我们上面测试的结果得知，距离地面1.6m到2.3m的场强分布大约是3500－4000v/m和0.1－0.01高斯左右。因此我们在实验室建立了高压输电线路的电磁辐射强度的模拟便采用了电场为3700－4000v/m，磁场为0.1－0.08高斯，对动物做实验。考虑到高压输电线电磁辐射对人体和动物的影响有长期累积效应的存在，于是我们用这模拟系统对Wistar大鼠（购自四川大学医学院实验动物中心，12－14周龄）照射了一年（360天），然后进行以下各种相关实验。

（1）采用分子生物学技术测定细胞信号转导的影响，并测定相应蛋白质结构的改变，得出高压输电线电磁辐射对细胞信号转导有明显影响，并找出了可能的相应机理

1．材料与方法。  主要试剂及仪器  STAT3抗体（兔抗人多克隆抗体，武汉博士德生物工程有限公司），ProteinGagarose(SIGMA公司)，酪氨酸磷酸化STAT3抗体，生物素化羊抗小鼠IgG，辣根酶标记链亲合素，DAB显色剂（以上4种试剂购自北京中杉金桥生物技术有限公司），蛋白质分子量Marker(中科院上海生化研究所)，Nexus670型红外光谱仪（Nieolet公司）。

取实验组与对照组大鼠各8只，每组雌、雄各4只。大鼠经颈椎脱臼处死后，速取脾脏，匀浆制成细胞悬液，冰浴PBS洗涤后，4℃，12000r/min，离心收集细胞。取4×10⁶个细胞悬浮于1mlPBS溶液中，分为两组，一组加入适当剂量IL-2于37℃细胞温箱中刺激10min,另一组未加入IL-2。细胞冰浴PBS洗涤2-3遍，每管中加入100μL含有蛋白酶抑制剂的细胞裂解液（PH7.4,50mmol/LTris-HCL,150mmol/LNaCl,1mmol/LEDTA,1%NP-40,1mmol/LNaF和NaVO₃）,蛋白酶抑制剂（1mmol/LZnCL₂,0.1mmol/L苯甲基磺酰氟（PMSF），20mg/L抑蛋白酶肽）用前临时加入^[4]。在冰上反应30min后，4℃，12000r/min离心10min收集上清，-80℃保存备用。

用免疫沉淀和免疫印迹法检测STAT3的磷酸化。将STAT3抗体与ProteinGagarose混合，制备抗体包被珠。然后把样品上清液加入抗体包被珠中，4℃振摇过夜，使STAT3结合在抗体包被珠上。离心弃上清，反复用细胞裂解液洗涤沉淀，最后吸弃上清，加入1×SDS凝胶上样缓冲液，100℃变性5min,1000g离心5min,上清加入上样孔，进行8%SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE），用槽式转膜仪将蛋白质转移到硝酸纤维素膜上。该膜用含5%BSA的TBST封闭液，封闭30min,然后加入用封闭液稀释的抗酪氨酸磷酸化的单克隆抗体与膜蛋白结合，4℃封闭过夜。TBST洗膜，先后加入生物素化羊抗鼠IgG和辣根酶标记链亲合素结合，洗膜后用DAB显色。

图像经Smartview2002生物电泳图像分析软件（上海复日科技有限公司）进行处理，分析，实验结果以均数±标准差(X±S)表示，进行方差分析。同时，实验采用Nexus670型红外光谱仪，环境温度为室温，光谱分辨率为4cm^-1,DTGS检测器，测量范围400-4000cm^-1,扫描信号累加32次。样品为大鼠脾脏细胞，分析成分为细胞总蛋白。

2.实验结果

无IL-2刺激时STAT3的磷酸化。样品总蛋白定量上样，常规蛋白质印迹（westernblotting）方法，观察各组STAT3蛋白的磷酸化情况。结果发现，无IL-2刺激时，辐射组和对照组细胞磷酸化的STAT3无明显差异（图3和图5）。

T      T     T        T      C     C        C        C

elsofphospho-STAT3inspleencellsunstimulatedbyIL-2onrats

 

Ttheradiatedgroup           C  theunradiatedgroup

有IL-2刺激时STAT3的磷酸化。细胞悬液加入IL-2刺激后，裂解细胞，提取样品总蛋白定量上样，其余条件同上。结果发现，经IL-2诱导后，辐射组和对照组细胞p-STAT3均有增加，但辐射组细胞p-STAT3增加速率高于对照组细胞，辐射组和对照组之间p-STAT3含量有显著差异（图4和图5）。这表明高压输电线电磁辐射刺激IL-2诱导时细胞STAT3的活化。

T        T     T      T        C     C      C      C

iouslevelsofphospho-STAT3inspleencellsstimulatedbyIL-2onrats         T

 

theradiatedgroup   Ctheunradiatedgroup

hospho-STAT3inspleencells.Ttheradiatedgroup;Ctheunradiatedgroup;1.cellsunstimulatedbyIL-2;         2.cellsstimulatedbyIL-2;3.cellsunstimulatedbyIL-2;4.cellsstimulatedbyIL-2; *   （1&3）Theexpressionofphospho-STAT3wasnotdifferentinspleencellsunstimulatedbyIL-2betweentheunradiatedgroupandtheradiatedgroup.             (p>0.05).;*(2&4)Theexpressionofphospho-STAT3wassignificantlyhigherinthespleencellsstimulatedbyIL-2oftheradiatedgroupthaninthatoftheunradiatedgroup(p<0.05).

细胞总蛋白的红外光谱分析。采用红外光谱仪测定脾脏细胞总蛋白。光谱分析显示，无IL-2刺激时，辐射组与对照组图谱中基团峰的位置和各谱峰的强度基本相同（图6）;IL-2刺激时，经IL-2诱导后辐射组与对照组细胞总蛋白的红外光谱有明显差别。（图7）。

teinsinspleencellsunstimulatedbyIL-2;  1 theradiatedgroup;2 theunradiatedgroup

Fig.7 SprectraofcellproteinsinspleencellsstimulatedbyIL-2  1   theradiatedgroup

2theunradiatedgroup

3．讨论.   众所周知，细胞外信号可以通过细胞信号转导途径，引起细胞生长、增殖、分化、调亡等一系列生物效应。高压输电线电磁辐射是特殊的胞外刺激信号，研究其对细胞信号转导的影响有助于揭示高压输电线电磁辐射生物效应的特点。我们已经知道，STAT3是信号转导子与转录激活子家族STATs的重要成员，STAT3信号转导通路与细胞的增殖分化及凋亡密切相关。因此，我们在实验中采用JAK（Janusproteintyrosinekinase，蛋白酪氨酸激酶）-STAT（signal               transducerandactivatoroftranscription，信号转导子和转录激活子）途径来研究高压输电线电磁辐射对细胞信号转导的影响。在本实验中，我们采用的JAK-STAT途径就是细胞因子IL-2与其跨膜受体蛋白结合形成受体复合物，受体复合物在胞浆内形成JAK蛋白酪氨酸激酶的结合面；JAK与受体复合物结合后，出现JAK－受体的交叉磷酸化和JAK-JAK的自身磷酸化，磷酸化活化的JAK使受体多位点酪氨酸残基磷酸化，以吸引有SH2结构域的STAT3与受体结合，然后JAK使STAT3特定的酪氨酸残基磷酸化而活化，活化的STAT3可形成同源或异源二聚体从胞浆移位入细胞核，结合在细胞的增殖分化及凋亡密切相关的基因启动子上，激活基因的转录和表达。为了测定STAT3磷酸化水平，我们采用蛋白质免疫沉淀和免疫印迹的方法检测磷酸化的STAT3的含量。

本实验检测了有无IL-2刺激时，辐照组与对照组细胞内STAT3蛋白磷酸化水平。实验结果表明，无IL-2刺激时，辐射组和对照组细胞磷酸化的STAT3无明显差异。经IL-2诱导后，辐射组和对照组细胞p-STAT3均有增加，但辐射组细胞p-STAT3增加速率高于对照组细胞，辐射组和对照组之间p-STAT3含量有显著差异（p<0.05），这表明高压输电线电磁辐射促进了IL-2诱导时细胞STAT3的活化。因此我们可以得出，高压输电线电磁辐射对JAK-STAT细胞信号转导途径有影响。由于STAT3信号转导通路与细胞的增殖分化及凋亡密切相关，因此，我们推测高压输电线电磁辐射可能对细胞的生长，分化，增殖过程产生了一定的影响。

由于红外吸收光谱能够显示被测分子的结构和构象的变化，从我们进一步测定脾脏细胞总蛋白的红外光谱可知，经IL-2诱导后辐射组与对照组细胞总蛋白的红外光谱有明显差别，表现在低频段（1000－1800cm^-1）辐射组总蛋白峰值增多，强度增大；但在高频段（3100

－3600cm^-1）辐射组很多峰值消失，强度随波数的变化减缓。因此，可以看出辐射组细胞总蛋白结构不同于对照组。这表明了高压输电线电磁辐射引起细胞总蛋白结构和构象的变化。因此我们可以推测高压输电线电磁辐射引起与JAK-STAT途径相关蛋白质的结构和构象的改变。根据结构决定功能的理论，辐射组相对于对照组的STAT3磷酸化水平增加可能是由于高压输电线电磁辐射影响蛋白质的电磁特性和氨基酸分子的偶极距，从而导致JAK-STAT途径相关蛋白质结构和构象的变化，最终影响了STAT3的磷酸化过程。

（2）从检测心电图、血液生化及血常规指标、血液的折射系数和血液中血红蛋白的结构改变来研究高压输电线电磁辐射对心脏和血液系统的影响，实验结果表明它们都产生了明显的变化。

1．心电图试验动物喂养400天后测量其心电图。选择洁净、室内温度比较恒定、无噪声的实验室。接通心电图机电源，打开机器预热5min，调好基线，待稳定后将试验动物用2.5%乌拉坦(1000mg/Kg)腹腔麻醉,约3－5min后待大鼠安静后，取大鼠仰位,电极连线分为红色(R)右上肢、黑色(RF)右下肢、绿色(LF)左下肢,将针电极分别刺入其对应四肢皮下,记录Ⅱ标准导联的心电图，测定大鼠心率、各波振幅和各波间期等参数。连续测量5次，求出平均值。数据以x±s表示，心电图值均数采用t检验统计分析。暴露组和对照组所测得的各个心电指标如表2所示。暴露组大鼠与对照组大鼠相比较心动周期延长（p<0.01），心率变短（p<0.01），T波峰峰值加大（p<0.05），T波时程延长（p<0.05），P波时程延长（p<0.05），QRS时程变化不大（p>0.05），QRS峰值变化不大（p>0.05），QT间期变化不大（p>0.05），PR周期变化不大（p>0.05），P波峰值变化不大（p>0.05）。

表2高压输电线路电磁辐射对大鼠心电参数的影响

0.05)(见表1)。对照组大鼠心率值与其他人测得结果一致。同时，暴露组大鼠PR周期、P波峰值时程较对照组大鼠无显著性差异，但是P波时程却存在显著延长。这一结果表明兴奋由窦房结沿特殊传导系统(结间束、房室结、希氏束、左右束支及浦肯野氏纤维)传到两侧心室肌的过程中,其传导速度变慢。我们推测,心肌自律细胞和心房肌细胞在经过长时间高压电磁场辐射的影响后,其细胞膜上的Na+-K+-ATPase活性会下降,前者使兴奋在特殊传导系统中的传导速度变慢;后者使心房肌细胞动作电位时程延长,从而使两侧心房的去极化和复极化变缓。P波代表两侧心房的去极化过程,也即兴奋由窦房结经心房传导组织(结间束和房间束)到达房室结的时间。P—R段则代表兴奋由房室结经希氏束、左右束支、浦肯野氏纤维到两侧心室肌细胞的传导时间。两者之和为P—R间期的时间,也即兴奋由窦房结传到两侧心室肌的时间。由此可见,暴露组大鼠,兴奋由房室结到两侧心室肌传导过程中受到的阻滞较大,要大于兴奋由窦房结到房室结的传导过程。这可能是经过长时间高压电磁场暴露后,特殊传导组织(自律组织)中的心室传导组织(房室束、左右束支、浦肯野氏纤维)可能会受到损伤。而其进一步的机制,尚有待研究。

长时间高压电磁环境对大鼠心房肌细胞产生了一定的影响，其中QRS波群时程、Q—T间期没有显著改变，但是T波持续时间延长和峰值显著增高。大鼠的心室肌细胞,对损伤性影响的耐受力要高于心房肌细胞和自律组织细胞。当心房肌细胞和自律组织细胞因长时间高压电磁场辐射而产生影响,即处于心肌组织学退化期时,心室肌细胞尚处于功能代偿期,甚至许多细胞还处于功能代偿性增强期。这从T波高度增加上可以看出。当心室肌细胞刚受到损伤性影响时,可反射性引起心室肌细胞的功能增强,表现在心电图上，T波高度增加。

由上可以得出，高压输电线电磁辐射对心电图或者说心脏的活动产生了明显影响。

2．对血液生化及血常规指标的影响将饲养一年后的大鼠从股动脉处取血，其中实验组和对照组各取八只，不加抗凝剂，静止半小时，离心取血清；另外,实验组与对照组各取八只大鼠，加肝素抗凝后取全血测试白血球数，红血球数及血红蛋白含量。其中，采用EPSON公司提供的LQ-300K全自动生化仪，对肝、肾功能的部分生化指标进行血清测定；用血球计数法对红细胞和白细胞进行计数，用比色法测定血红蛋白含量；用红外光谱仪对血液和血清红外吸收光谱进行测定。所有测定数据用SPSS软件进行处理，采用t检验。其结果如表3所示。

 

表3.    高压输电线电磁场对大鼠生化及血常规指标的影响

g/100ml)

对照组    7.025±1.373         6.58±1.32         15.2±1.9实验组  10.50±1.18 5.95±0.86    15.0±1.4统计分析结果，●P<0.05,        ★P<0.01

 

注：   ALT（谷丙转氨酶）、AST（谷草转氨酶）、TP（总蛋白）、ALB（白蛋白）、TB（总胆红素）、DB（直接胆红素）、IB（间接胆红素）、CLO（球蛋白）、A/C（白球比）、BUN（尿素氮）。

由上述结果可以看出，大鼠经高压输电线电磁辐射一年后，实验组的大多数的生化和血常规指标较对照组都有不同程度的升高。其中实验组的ALT(谷丙转氨酶)含量升高较为明显（P<0.05）；两组间的白细胞数具有极显著差异，实验组的白细胞数显著多于对照组的(P<0.01)。另外我们还用傅立叶红外光谱仪进行了吸收光谱测定，从分子结构上来分析高压输电线电磁辐射对血液及血清的影响。我们对实验组和对照组各8只大鼠分别测定了血液和血清的红外吸收谱。将对照组的血液和血清的各8个图谱分别求平均值，制成参照谱。我们再对实验组大鼠的血液和血清图谱也分别求了平均值，与参照谱的比较分别示于图8和图9。

现在我们进行结果的讨论。在我们的实验中，对于血液特性我们选取了几个测定指标，其中ALT，AST，TP，ALB，TB，DB，IB，CLO，A/C都是反映肝功能的指标，BUN，肌酐是反映肾功能的指标，作为血常规指标的白细胞数、红细胞数及血红蛋白含量，初步反映机体的免疫功能。由于ALT在体内含量最丰富的器官是肝脏，且大部分位于肝细胞的细胞质中，肝脏发生病变，如急性或慢性肝炎，胆囊炎，肝淤血等疾病常使血中ALT含量升高，故此酶是肝脏损伤的一个很灵敏的指标。而由实验结果我们已经得出实验组的ALT(谷丙转氨酶)含量相对于对照组升高较为明显（P<0.05），这反映经过一年的高压输电线辐射后，大鼠的肝脏损伤较为严重。有些资料报道，工频电磁场

血清学实验组平均值图谱与参照谱的比较

(s-blood表示实验组血液学谱线,d-blood表示血液学参照谱)

血液学实验组平均值图谱与参照谱的比较

（s-serum表示实验组血清学谱线,d-serum表示血清学参照谱）

的长期效应是指从生物学和病理学角度来讲人或动物甚至植物长期处于高场强区的反应所造成生理病理的异常，如白细胞增加等，而且，通过这次实验同样得出实验组大鼠的白细胞数升高十分显著（P<0.01），这表明大鼠体内可能有炎症，这与ALT值的显著升高正好相关。

通过对每只实验组大鼠和对照组的红外吸收光谱对比分析，以及实验组平均值图谱与相应的参照谱的对比分析显示，实验组血清吸收波峰的频率都有减少（红移），在低频部分的吸收强度增高，在900cm^－1附近出现一个新的峰值；而实验组血液的吸收峰值的频率降低（红移），吸收强度普遍减少。这些结果说明高压输电线电磁场影响了血液和血清中的成分的分子振动状态改变，从而影响它们分子结构或构象的变化，引起上述生化及血常规指标的变化。为了进一步证明血液生化及血常规指标改变的这个分子机理，我们又从血液中提取出血红蛋白，在下面对此问题做详细介绍。

 

3．用红外吸收光谱测量血红蛋白分子的结构改变

我们从实验组和对照组的大鼠的全血中分离出纯化血红蛋白，其方法包括离心、盐析、 结晶、吸附、层析、超滤和沉淀等。针对小鼠血红蛋白的分离提纯，本实验用盐析法进行分 离纯化小鼠血红蛋白。对照组和实验组的所有的操作方法都是相同的。  实验中所用的主要 仪器和材料有:普通离心机、冷冻高速离心机、专用离心机、移液管等；主要试剂有硫酸胺、 抗凝剂（肝素）、1N NaOH、1N HCl、试剂为分析纯。具体的实验过程是从股动脉采取大鼠 血液，肝素钠抗凝。需过夜时零上 4°C 保存；大鼠 RBC 用生理盐水洗三遍后，加三倍体 积的蒸馏水裂解 RBC。于 4°C，15000g 离心 60min，保留血红蛋白上清液，除去沉淀的细 胞碎片；用 1N NaOH 和 1N HCl 调节血红蛋白溶液 PH 接近中性；往血红蛋白上清液内少量 多次加中性盐硫酸胺，直至出现少许硫酸胺结晶止，此时血红蛋白溶液成为饱和液，冰箱内 零上 4°C 保存 12 小时；再用盐析的方法，血红蛋白成絮状物析出，并飘浮在上面，用吸

Group7                                     Group8

图11试验组与对照组单个大鼠血红蛋白的红外光谱的比较

管尽量将絮状物吸出，移入另一离心管内，然后再5000转/分，10分钟离心，去掉上清液，沉淀物即提纯为纯度较高的血红蛋白进行红外吸收谱的测量。结果示于图10和图11当中，其中在图10中示出了对照组和实验组的平均值的比较，在图11中示出了实验组中每只大鼠的血红蛋白的红外光谱与对照组的平均值的比较。

2.大鼠血红蛋白的红外光谱数据和分析.我们把实验组和对照组的红外光谱的平均值以及实验组每一只大鼠的红外光谱与对照组的平均值的吸收峰的波速和强度，分别示于表4和表5中。

 

表4           大鼠血红蛋白的红外光谱平均对照组和平均试验组数据

Wavenumbers（吸收峰波数）

（吸收峰波数）

表5           大鼠血红蛋白的红外光谱数据

 

我们从实验组的8个大鼠和对照组的8个大鼠的血红蛋白的红外光谱图进行了详细比较，发现他们有明显差别。这些差别表现在，在实验组的每一个大鼠的血红蛋白的红外光谱分别与对照组的8个大鼠的血红蛋白的红外光谱的平均值比较中发现，它们所存在的8个峰值的64数据中的17个发生了频率的红移，有34个发生频率的蓝移。如果把8个实验组的8个大鼠和对照组的8个大鼠的血红蛋白的红外光谱的平均值相比较，发现8个峰值中有4个峰值发生了频率的红移，1个峰值发生了频率的蓝移，其余保持不变。

1，试验组与对照组的大鼠血红蛋白的红外光谱图吸收峰强度相比较，发现不论试验组的单个大鼠与对照组的平均值，还是试验组与对照组的平均值都是强度减少。

2，发现，在3395.65cm-1附近，即在3200-3500cm-1范围内,试验组新增加5个峰值。上述这些结果表明，在高压输电线的电磁辐射的照射下大鼠血红蛋白的红外光谱发生了改变。由于红外光谱表征了分子的结构，因此上述结果表明，高压输电线的电磁辐射确实引起了大鼠血红蛋白分子结构的不同程度的改变。这种改变可能导致上述血常规指标等发生一定的变化。由于蛋白质结构的这种改变，可能引起蛋白质分子中氨基酸残基的电偶极矩的改变。从而导致了下面测定的血清的折射率的改变。

4.测量血浆稀释液的折射率的变化为了进一步阐明上述生化和血常规指标改变的机理，我们进一步测验了在高压输电线电磁辐射后动物血浆的电磁特性（介电常数）的改变。由于介电常数和介质电磁波的折射系数成正比，所以我们这里用“阿贝折光仪”测量血浆稀释液的折射系数，这是因为此仪器一般用于测量透明和半透明液体。测量时取16只大鼠做成16个样品，其中实验组（经过电磁场的照射）8个样品，对照组（未经电磁场照射）8个样品。

测得的数据如下：（折射率n）

1-1:1.3355，1-2:1.3361，1-4:1.3352，1-6:1.3355

2-2:1.3348，2-3:1.3357，2-7:1.3351，2-8:1.3346

3-1:1.3350，3-2:1.3382，3-7:1.3357，3-8:1.3356

4-1:1.3354，4-2:1.3360，4-4:1.3355，4-8:1.3374

其中1、2系为对照组，3、4系为实验组。

经计算，对照组的算术平均值为n=1.3353，实验组的算术平均值为n=1.3361。由公式ε=n*n可得，对于对照组，ε=1.7830，对于实验组，ε=1.7852。经过对比发现，实验组的相对介电常数较对照组的相对介电常数有所升高。这说明血浆在高压输电线电磁辐射照射后的电磁特性改变。结合到上面所说的血常规和血清的生化指标的改变，我们可以得出是高压输电线电磁辐射改变了血液和血清的电磁特性，从而改变分子的结构和构象，引起了上述这些血常规和血清生化指标的改变。这就是电磁辐射改变血常规和血清的生化指标的分子机理。

（3）用组织切片和光镜观测肺和肾组织的组织结构，用常规技术测试肌肉组织的肌电图和其它组织的电磁特性，实验结果表明25％肺组织发生严重的异常改变；肌电图中肌肉复合电位的波幅大量降低，出现异常，其它变化不很显著；实验组的相对介电常数增加。

1．肺和肾组织的病理切片和光镜的测试结果实验动物喂养360天后，股动脉放血处死，取其肺组织、肾脏组织以10％冷甲醛固定24h，经水洗、梯度酒精脱水、石蜡包埋，切片，HE染色，光镜进行形态学观察。同时，将石蜡包埋的组织用MICROM石蜡切片机切下7mµ   厚度，贴附于ZnSe载片上，用10mµ小光斑对暴露组以及对照组组织进行测量。测量采用多次扫描叠加平均，获得暴露组和对照组大鼠细胞的透射光谱。

实验结果发现，8只暴露组大鼠当中的两只（25％）肺组织严重的异常（如图12和图13），表现在，肺膜表面能见3-5mm的灰白结晶，高出表面。截面灰白，质地中等，均匀。切片观察发现：细支气管腔内见多量的炎性渗出和一些细菌团。大部分肺泡腔水肿、出血以及炎细胞渗出，以中性细胞居多。可见多灶性小脓肿形成，肺泡膈毛细血管扩张充血明显，伴有炎细胞侵入。部分区域肺组织结构大部分消失，在细支气管周围可见大量异型淋巴细胞弥漫浸润，取代大量正常肺组织细胞。这些异型淋巴细胞易见凋亡或坏死。有些人认为这是一种肺癌变的象征。其它6只暴露组大鼠和对照组比较虽有变化，但不是很明显。但我们从此实验可以肯定的说，上述变化是由高压输电线电磁辐射所造成的，其中2只肺组织严重异常，而其它变化不很明显的原因可能是照射前大鼠本身的体质差异造成的。体质越差受辐射后变化很大，体质越强在360天照射后变化不很大。虽然我们不能把高压输电线电磁辐射和疾病或癌症直接挂钩，但我们能够肯定它确实能促进或加速某些疾病的产生。如果你长期生活在高压输电线电磁辐射的环境中，不免会产生一些疾病。从这实验我们可以看出，新成代谢旺盛的组织受高压电磁辐射作用的影响非常明显，这是我们应该注意的。另外，我们研究了高压输电线电磁辐射对大鼠肾组织的影响。结果表明，暴露组（8只）和对照组（8只）肾组织细胞数无明显增加，肾小球、肾间质未见明显差异，肾小球结构清晰，但是部分电磁场暴露组大鼠肾组织切片表明肾小球体积略增大，部分肾小管上皮细胞水变性，少数肾小管内可见蛋白管型，间质小细胞充血（如图14和15）。这些结果表明高压输电线电磁辐射已对肾组织有影响。

  对照组大鼠肺组织病理切片           图13暴露组大鼠肺组织病理切片

肾脏组织病理切片图15  暴露组大鼠肾脏病理切片

 

图16肺组织的红外吸收光谱

图16所示为肺组织的红外吸收谱，从中可以看见暴露组和对照组大鼠肺组织细胞在

2961.42cm－1附近，2931.22cm－1附近，2855.73cm－1附近存在吸收峰，但是实验组在1659.93cm－1附近，1548.20cm－1附近附近存在吸收峰，但暴露组却没有相应的吸收峰出现。1657cm－1和1547cm－1处可能是蛋白质酰氨I带与酰氨ＩＩ带的吸收峰，暴露组吸收强度明显减弱，反映蛋白质分子间氢键可能遭到破坏，构象变得松散和无序。结果表明在图12和13中肺组织病理切片存在的差异可能是由于组成肺组织的蛋白质的结构在高压输电线电磁辐射影响下发生了改变造成的。

图17所示为肾脏组织的红外吸收谱，可以看出暴露组和对照组大鼠肾脏组织红外吸收峰峰值没有移动，但是，峰值的强度发生改变，说明组成肾脏组织的分子结构在高压输电线电磁辐射下没有发生重大改变，所以不会造成组织特性的重大改变，此结论同图14、图15的结果基本一致。

 

2．肌电图的测试

 

实验动物喂养400天后，用2.5%乌拉坦(1000mg/Kg)腹腔麻醉,俯卧位固定。行臀股部横切口长约5～6cm,于股二头肌、臀大肌与股外侧肌间暴露并游离双侧坐骨神经2cm左右(闭孔下0.5～0.8cm至膝上0.5～0.8cm)。用自制双极电极刺激坐骨神经，电极（同芯针电极）置入腓肠肌中，用0.2S，电压为0.8mV的脉冲方波刺激，记录肌肉复合电位（CompoundMuscleActionPotential,CMAP）的潜伏期、波幅大小,取其平均值。其结果示于表6。从表6中看出暴露组大鼠CMAP潜伏期较对照组大鼠没有显著性差异，但是其波幅却较对照组大鼠显著性降低（P<0.05）。

 

表6    高压电磁场对大鼠肌电对影响

3．皮肤、肌肉、肺脏、肝脏、心脏和肾脏组织的电磁特性（介电常数）的测定

如我们所知，生物组织的介点常数的变化直接反映了高压输电线电磁辐射对生物体作用的大小，因此测量生物组织介电常数的大小具有重要意义。在实验中，我们从实验组和对照组的大鼠宰杀后取出皮肤、肌肉、肺脏、肝脏、心脏和肾脏组织，使用AUTOLCRMETER4225测量其介电常数。由介电常数的公式ε=ε_oε_r，ε_o表示真空的介电常数，ε_r表示介质的相对介电常数，我们测量出了相对介电常数，并求出其全部数据的算术平均值。实验组与对照组的介电常数数值列于表7中。实验组与对照组相比较，我们发现实验组的相对介电常数高于对照组。

表 7  实验组与对照组相对介电常数

子（包括蛋白质分子）的分布，并改变了相应电偶极矩的大小，影响了这些分子的结构和构象的改变，从而导致生物组织的生物效应的一些变化或一些病状的产生。这就是上面我们所述，由高压输电线电磁辐射对上述这些生物组织产生生物效应的改变和病状的产生的分子机理。

（4）研究高压输电线电磁辐射对雄性大鼠生殖系统的影响大鼠

辐射一年后，让大鼠自由活动，观察其体况、精神面貌、活动度、行为等，重点观察性行为的变化，如对雌性大鼠追逐、嗅闻、爬跨等。然后放血处死大鼠，取出睾丸，一部分样品经10%甲醛固定，石蜡包埋，染色后光镜观察；另一部分样品经3%戊二醛预固定，1%四氧化锇再固定，丙酮逐级脱水，Epon812包埋，作半薄切片光学定位，超薄切片醋酸铀及枸椽酸铅双重染色，H600Ⅳ型透射电子显微镜观察，对照组和实验组的初级和次级精母细胞的电子显微镜照片分别示于图18－21中。

观测的结果表明 实验组大鼠体况及性行为与对照组比较无明显变化；肉眼观察睾丸未见异常，光镜观察发现部分实验组大鼠睾丸间质细胞内小血管充血，生精细胞略减少；电镜可见部分实验组大鼠睾丸间质细胞存在线粒体肿胀及染色体边集现象，有少量精母细胞及精子细胞内线粒体肿胀、嵴变短或消失。但是，对照组精母细胞的细胞器和细胞核的形态结构基本正常、线粒体及其内部结构清晰可见。因此，这实验组和对照组有较明显的差别。

如我们所知，雄性生殖系统是对电磁辐射最敏感的组织器官之一，可导致性功能障碍，睾丸组织结构破坏，生精过程受阻，精子数量和质量下降，从而影响生育功能。本研究结果显示长期暴露于工频电磁辐射对雄性大鼠生殖行为无明显影响，但睾丸间质细胞、精母细胞及精子细胞超微结构略有改变。在这之前的相关研究比较少，有的学者研究了磁场暴露对啮齿类胚胎发育和生殖毒性的影响，结果没有发现低频电磁场暴露对母亲或胚胎有毒性行为，或致畸作用；随后在大鼠身上进行的实验也没有提供电磁场暴露可以改变生殖作用，或具有发育毒性的证据。我们上述的研究结果是值得注意的。

我们用红外吸收光谱仪测定了这些大鼠卵巢和睾丸的红外吸收光谱，其结果示于图22和图23。在图中的1－luanchaoaverage表示对照组的红外吸收光谱，另一曲线表示实验组的红外吸收光谱。从实验结果的对比中可以看出，实验组大鼠睾丸和卵巢都在2345cm左右

组大鼠初级精母细胞                 图19实验组大鼠初级精母细胞

组大鼠次级精母细胞                图21实验组大鼠次级精母细胞

图22    大鼠卵巢的红外吸收光谱

明显有一尖锐的峰值很高的谱线出现（当然其他地方也有少许的变化）。这清楚的表明高压输电线的电磁辐射照射以后，这些生殖器官都已经发生了结构的改变，出现了新的振动模式。非常惊奇的是，雄性睾丸和雌性卵巢都在这个波数产生了这条新的谱线，这不能不使我们肯

图23  大鼠睾丸的红外吸收光谱

定电磁电磁辐射引起了这些生殖器官中DNA或者蛋白质发生结构的变化。这可能影响生殖器官，造成生殖器官的一些病变。这是使人非常感兴趣并有意义的结果，值得我们密切关注。

(5)用包埋电极式的方法测量大鼠的脑电图和水迷宫的方法测试大鼠的记忆能力。结果表明高压输电线电磁辐射对大鼠脑电图的影响并不是很明显，但通过红外吸收光谱的测试，发现大鼠的脑组织的结构发生改变；大鼠的记忆功能明显减弱。

 

2. 脑电的测量

 

实验大鼠喂养360天后，用2.5%乌拉坦(1000mg/Kg)腹腔麻醉后,在耳

部(地线),两眼连线的中点(相当于额叶),两耳连线的中点(相当于顶叶)分别插入针电极。描记脑电图，记录脑电图形态，并计算脑电图各波频率所占的相对百分比。同时，剥离大鼠脑组织，取出其额叶以10％冷甲醛固定24h，经水洗、剃度酒精脱水、石蜡包埋，用MICROM石蜡切片机切下7mµ        厚度，贴附于ZnSe载片上，用10mµ   小光斑对实验组和对照组组织进行测量。测量采用多次扫描叠加平均，获得实验组和对照组大鼠额叶细胞的透射光谱。其测量的脑电的基本特性示于表8中。

 

表8高压电磁场对大鼠脑电对影响

率值差别不是很明显(P>0.05)，见表8。这一结果与其他学者报道的结果相近。这一结果与我们平常的理解有些差异。脑电是一种低频电波，按一般的理解高压输电线的电磁辐射会对其产生一定的影响。但我们的实验结果没有得出这个结论，我们认为是测量的方法存在一定的问题，包埋式将电极插入脑组织中，其产生的刺激效应大大的大于高压输电线电磁辐射对脑电的影响，从而使高压输电线电磁辐射对脑电产生的影响没办法测量出来。这一观点可以从下面红外吸收谱的测定得到一定的印证。

我们用红外技术进一步测量了脑组织的红外吸收谱。在1500-4000cm－1频率（相当于

6.67-2.5mµ  波长）内测量的实验组和对照组大鼠脑组织细胞的红外吸收光谱如图22所示。从图22中可以看出实验组和对照组大鼠脑组织细胞在2964.44cm－1，2931.22－1，2855.73－1，21678.05-1等频率附近都有吸收峰，但是实验组在2345.40－1附近存在一个新的强吸收峰。这表明在高压输电线的电磁辐射下，脑组织的结构发生了改变，产生新的振动模，这一结果值得我们认真关注。

图22脑组织的红外吸收光谱

 

2．对记忆力的影响

测试大鼠学习记忆能力的装置为BI-2000Morris水迷宫跟踪分析系统。在迷宫水池中加入牛奶至乳白色，使大鼠不易凭视觉发现站台（目标）。正式实验之前连续训练3天，每天两次，训练方法为让大鼠在站台站立2分钟，然后引导寻找站台1次，最后自由寻找站台2分钟。正式实验时，将大鼠从站台所在象限之外的任一象限边缘1/2弧度处头朝池壁放入池中，记录从入池到找到站台所需时间参数。

实验测定随机放置的大鼠找到目标所用的时间（s），所测的实验结果列于表9中。从表9我们知道实验组大鼠找到目标的学习记忆时间大于对照组(P〈0.05〉，从而表明大鼠在高压输电线电磁辐射后，学习记忆能力显著降低。

表9  大白鼠Morris水迷宫成绩测试结果

 

对照组  53.0051.75   103.27  60.02   13.77  11.76   28.50  12.75 13.7510.7627.75

 

实验组  69.0218.27   117.50  104.22  116.74  117.49  28.75  18.76 36.7572.2843.34

流行病学调查表明人群长期暴露于极低频电磁场可导致中枢神经系统功能改变和记忆能力受损，但相关的实验研究资料却很少，也没有一个明确的看法。有人用狒狒和啮齿类动物进行的实验表明，强的电场暴露是能被感受到的，但是没有证据表明这些场在自然环境强度情况下对记忆力有损害。现在有人根据检测对象和磁场暴露时间的不同，将极低频电磁场暴露对动物精神—行为的影响分为以下3类：（1）不利的效应，如空间学习能力降低或缺陷；

（2）有益的效应，如提高空间表演能力；（3）没有效应。本实验结果显示，经过一年的高压输电线的电磁辐射对动物学习记忆能力有明显的影响，这些结果应该引起我们密切关注。

（6）本实验工作的特点：

1．目标明确，重点集中，实验集中在新陈代谢十分活跃，易于电磁相互作用的几个生物组织和系统上。由此，我们得出了高压输电线的电磁辐射有明显的生物效应，在这个方面已经取得了突破性的成果，这是以前其他人没有得到的。

2．验中我们采用了新的实验路线和方案来研究高压输电线对生物组织的影响，具体表现在对于同一生物组织和系统我们不但采用了红外光谱对包括蛋白质在内的生物分子进行微观分子结构和构象变化的测定，而且用电磁仪器测量该组织的电磁结构的改变和用现代生物技术测量它所产生的宏观生物效应这种研究方法既可以得到高压输电线产生的电磁生物效应，又可以找到产生这些效应的电磁特性的变化和分子结构或构象改变的分子机理。因此我们把宏观和微观的特性，把分子结构的改变、电磁特性的变化与微观的生物效应紧密的相关起来。它们三者的一致性才能表明该效应的真实存在，同时在这情况下，我们已经得到了产生这种效应的机理，从这个意义上来讲我们得到的上述实验结果，是具有可靠的实验依据，又有可靠的理论基础，因此实验的结果是可靠的和可信的。

 

四 通过测验生活在高压变电站附近的人群的脑电、心电、肌电和血常规指标等生理状态，并与正常人群相比较发现有不同程度的差异。

对长期居住在变电站附近的13名居民（作为实验组），进行心电图,血常规,肌电及脑电的测定，同时对远离高压输电线电磁辐射的10名相同年龄段人（作为对照组），进行相同指标的测定。

1.心电图.结果显示实验组有23.1%的人心电图异常，7.7%的人为边缘心电图；对照组有20%的人心电图异常，10%为边缘心电图。二者对比显示,居住于变电站附近受电磁辐射影响的居民其心电图异常率稍高于远离高压输电线电磁辐射的居民。

2.血常规.从血常规指标来看，实验组有23.1%的人部分指标异常，对照组有20%的人部分指标异常。但实验组指标异常主要是血相倒置及红细胞数、血红蛋白数同时偏低等状况，反映了人体已经有一些病症出现；而对照组指标异常主要是白细胞数相对偏低，反映了由于营养等原因，人体的免疫力相对低。这在一定程度上表明变电站电磁辐射可能对人体血液指标存在一定的影响。

3. 人体肌电.实验组人群肌电的区域时间、最大值、峰峰值以及两点差较对照组人群没显（P>0.05），但是其最小值较对照组人群显著增大（P<0.05），肌电平均值显著增大（P<0.01）。

表10   高压工频电磁场对人体肌电的影响

4. 人体脑电. 用美国进口的，电极是120通道的，型号为EGISYSTEM200的脑电仪，测量了我们组织的生活在变电站附近的人群和正常人群的脑电图，发现它们有所不同。在下面的图中，表示了对照组和实验组的脑电具体结果。图中PSD是脑电功率谱。从图中可以看出生活在变电站附近的人群的脑电图中α波段（8~13Hz）和θ波段（1-3.5Hz）普遍高于正常人群。如我们所知，人在清醒、安静和闭眼时出现α波，波的振幅越大，表示上述状态脑的兴奋度越高；θ波在睡眠、深度麻醉、缺氧和大脑有器质性病变时出现，它的振幅越高，表示脑组织的上述状态更加明显。从这个结果使我们看到高压输电线的电磁辐射对脑组织的影响确实不能忽视。虽然我们不能和某种疾病挂钩，但这种影响确实存在，其影响的程度，有待今后做定量的分析和广泛的研究。但我们应该指出，在θ波中可能包括环境噪声的成分。

3生活在变电站附近生活的人群和正常人群的脑电图的比较

 

a. CenterPSD:  脑顶叶PSD;       b.OccipitalPSD:脑枕叶PSD;

 

c.LeftTempPSD:   脑左颞叶PSD;   dRightTempPSD:    脑右颞叶PSD

 

---abn:居住在变电站附近人群的结果；－Nor:正常人群结果

五、高压输电线电磁辐射对离体生物组织的影响

我们应用了上述的高压输电线电磁辐射的电场和磁场强度对离体的成纤维细胞生长和凋亡的影响的研究。其研究方法和实验结果描述如下。

1材料和方法。1．1主要试剂与仪器是RPMI1640培养基（Hyclone公司）,小牛血清（郑州佰安生物工程有限公司），噻唑蓝（MTT，BIOMOL公司），二甲基亚砜（DMSO，分析纯，SIMGA公司），0.22µm一次性正压过滤器（MILLIPORE公司），96孔酶标板（Costar公司），二氧化碳孵育箱（ThermoElectronCorporation），倒置显微镜（OlympusIX71），酶联免疫检测仪（TECAN公司）。

1．2电磁场暴露系统。电磁场由我们实验室搭建的高压输电线路电磁辐射系统产生，电场强度为4000v/m,磁场强度为0.1G。

1．3细胞培养。取9d健康鸡胚，无菌去处头爪和内脏，并剪成块。用Hank’s液充分冲洗后，移入广口瓶中，用眼科剪将其剪成1毫米大小的碎块，加入Hanks液充分冲洗，并静置几分钟，待组织块下沉，吸弃上层液体，在加洗液，反复冲洗2－3次后，吸弃上清液。取0.25%胰酶洗一次，吸弃后于沉淀组织块内加约5－10倍量的0.25％胰酶，振荡混匀后置37℃水浴中感作30分钟，每10分钟轻轻摇动一次。取出后小心吸弃上层胰酶溶液，加入含小牛血清的RPMI1640培养液中止消化。轻洗两次后，即在洗液中以大口吸管反复吹打瓶壁至液体变浑浊。用300目尼龙网过滤以去除细胞团块。制成细胞悬液后，计数。用含10％小牛血清的RMPI1640培养液培养于37℃,5%CO2培养箱中，2－3日换液。

1．4 测定MTT标准曲线.待细胞贴壁后，用胰酶消化成细胞悬液，洗涤，计数。将细胞按0，0.5,1,2,4,8,12,16×105/ml浓度各200μl接种于96孔培养板上，待细胞贴壁后，各小孔分别加入20µl/孔MTT溶液（5mg/ml）.然后将培养板送回培养箱内培养4h．取出培养板后，小心吸尽孔内培养液，加入150µl二甲基亚砜(DMSO)，振摇培养板10min左右．最后用酶联免疫检测仪测定光密度(490nm)，做出光密度与细胞存活总数的标准曲线．

1．5 电磁场对细胞增殖的影响：根据MTT标准曲线．可得到各细胞的最佳接种浓度．将对数生长期的细胞用胰蛋白酶消化后，按其最佳浓度接种于96孔板内，在模拟的高压输电线电磁辐射环境下分别辐照了20，40，60，80，100min，对照组置于附近相同环境条件下，但无电磁场影响。然后在37℃,5%CO2培养箱中继续培养24h，再按MTT的标准方法操作，检测细胞的增殖情况。

1．6 数据分析:统计学处理采用student’st检验，检验水准α＝0.05

2.结果:鸡胚原代成纤维细胞的最佳接种数目是4×105/ml，用MTT法进行检测，得到的490nmOD值如表11图和23所示.

表11高压输电线电磁场对细胞的作用（X±S）高压输电线电磁场处理时间（minute）

  20M  40M  60M  80M  100M

对照组(OD)  0.426±0.008  0.419±0.007 0.417±0.005 0.413±0.006  0.412±0.009

试验组(OD)  0.386±0.009  0.359±0.007 0.352±0.005 0.345±0.009  0.340±0.01

P 值  < 0.01  < 0.01  < 0.01  < 0.01  < 0.01

相对增殖率  90.6%  85.7%  84.4%  83.5%  82.5%