胡海翔于 欣孫 靜魏利召徐少強(qiáng)丁浩浩

1. 中國人民解放軍空軍總醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科（北京 100142）; 2. 中國人民解放軍空軍總醫(yī)院檢驗科;

微波輻射對大鼠精子密度和超微結(jié)構(gòu)的影響

胡海翔1于 欣1孫 靜1魏利召2徐少強(qiáng)1丁浩浩1

1. 中國人民解放軍空軍總醫(yī)院康復(fù)醫(yī)學(xué)科（北京 100142）; 2. 中國人民解放軍空軍總醫(yī)院檢驗科;

目的研究微波輻射對大鼠精子超微結(jié)構(gòu)的影響。方法 將30只雄性成年健康Wistar大鼠隨機(jī)分為對照組15只，輻射組15只。輻射組大鼠應(yīng)用微波模擬源，按平均輻射強(qiáng)度100mW/cm2對輻射組進(jìn)行照射一周，常規(guī)采集大鼠精液。利用WEILI-9000電腦精液自動分析儀和透射電鏡對30只雄性成年健康Wistar大鼠精液樣本進(jìn)行精液常規(guī)及精子超微結(jié)構(gòu)觀察。結(jié)果精液常規(guī)中，活躍精子密度和精子總數(shù)在輻射組與對照組之間存在差異，具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。在電鏡下輻射組大鼠精子存在多種形態(tài)超微結(jié)構(gòu)異常，精子稀發(fā)、長頭、圓頭、頂體缺如、線粒體排列紊亂等。結(jié)論微波輻射對大鼠精液的精子總數(shù)和活躍精子密度具有影響，精子超微結(jié)構(gòu)變化明顯。

大鼠; 微波; 精子/超微結(jié)構(gòu)

以往的一些研究表明[1-3]，微波輻射對雄性動物生殖系統(tǒng)的影響較明顯，可導(dǎo)致其性激素水平、精液質(zhì)量以及睪丸組織結(jié)構(gòu)的改變等，危害不可忽視。精子結(jié)構(gòu)正常是保證卵子自然受精的前提，本研究欲通過透射電子顯微鏡觀察微波輻射對大鼠精子超微結(jié)構(gòu)的影響，探討微波輻射對生育的損傷機(jī)制，并為防護(hù)提供理論依據(jù)。

材料與方法

一、動物分組情況

3 0只雄性成年健康Wi s t a r大鼠，體質(zhì)量（250±20）g，由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院動物實驗中心飼養(yǎng)提供，隨機(jī)分為對照組15只，輻射組15只。

二、輻射方法

本實驗應(yīng)用軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院微波模擬源，按平均輻射強(qiáng)度100mW/cm2對輻射組進(jìn)行照射，將15只大鼠放置于反射系數(shù)近乎于零的微波暗室中，全身接受均勻輻射1次/日，每次輻射時間為15min，持續(xù)一周，微波暗室內(nèi)溫度穩(wěn)定于（18±2）℃，濕度在50%～70%。

對照組不給予輻射，常規(guī)飼養(yǎng)，自由攝取食物和飲水，置于輻射臺上1次/d，每次15min，持續(xù)一周。

三、標(biāo)本采集方法

空白組和輻射組大鼠于實驗第15天，處死摘取睪丸和附睪后，分離輸精管，對輸精管與附睪尾結(jié)合部、輸精管與前列腺結(jié)合部剪切離斷輸精管。用胰島素注射針抽取孵育緩沖液1ml，沿輸精管一側(cè)斷端將針頭插入輸精管管腔內(nèi)，輕推注射器，可見另一側(cè)斷端流出1～2滴乳白或灰白色液體，內(nèi)含大量精子，將所得液體滴入裝附睪的試管中，并用注射器中剩余孵育緩沖液沖洗輸精管管腔，并將液體全部滴入裝附睪的試管中。采用WL-9000精子分析儀分析大鼠的精子總數(shù)和活躍精子密度。

四、在電子顯微鏡下觀察大鼠精子超微結(jié)構(gòu)

將大鼠精液緩慢注入離心管中，以2 240×g，離心l0 min，用吸管輕輕吸出上清液，在沉淀精子上滴入2.5%磷酸戊二醛固定15 min后，置緩沖液充分沖洗數(shù)小時，離心沉淀后加入鋨酸固定液固定0.5～l h，充分洗凈后行脫水、包埋，半薄切片，甲苯胺藍(lán)染色，光鏡定位后超薄切片，在AMT CAMERA SYSTEM透射電子顯微鏡下觀察。

五、統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié) 果

一、大鼠的精子總數(shù)和活躍精子密度的變化

輻射組精子總數(shù)和活躍精子密度均較空白組降低，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），結(jié)果見表1。

表1 大鼠精子總數(shù)和活躍精子密度的變化比較（±s）

表1 大鼠精子總數(shù)和活躍精子密度的變化比較（±s）

注：與空白組比較,*為P＜0.05

組別 例數(shù) 精子總數(shù) 活躍精子密度(×109/L) (×103mol/L)空白組 15 16.67±3.38 9.01±0.52輻射組 15 13.50±2.35*6.60±1.01*

二、電子顯微鏡下大鼠精子超微結(jié)構(gòu)變化

在電子顯微鏡下觀察，空白組大鼠精子基膜完整、線粒體排列整齊有序；輻射組精子長頭、圓頭、稀發(fā)、頂體缺如、線粒體排列紊亂。電子顯微鏡下大鼠精子超微結(jié)構(gòu)典型圖片見圖1～圖3

圖1 空白組第15天精子尾部縱切面，基膜完整、排列整齊有序(EM×12 000)

圖2 輻射組第15天精子稀發(fā)、長頭(EM×8 000)

圖3 輻射組第15天精子圓頭、頂體 缺如、線粒體紊亂(EM×12 000)

討 論

隨著科技水平的提高，各種電子、通訊設(shè)備的廣泛普及，微波輻射問題已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的環(huán)境污染問題之一，也是當(dāng)前研究的重點問題。對于男性生殖健康來說，明確微波輻射對其影響的具體環(huán)節(jié)，是預(yù)防與治療的必要前提。

自然情況下，精子通過陰道、宮頸口、透明帶等復(fù)雜環(huán)境與卵細(xì)胞結(jié)合，是受孕的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。精子結(jié)構(gòu)異常直接影響著自然受孕的完成，導(dǎo)致受孕率降低甚至導(dǎo)致不育癥的發(fā)生。有研究表明，微波輻射與男性不育癥的發(fā)生存在相關(guān)性[4]。本實驗輻射組大鼠在照射后精子總數(shù)與活躍精子密度較對照組降低，與以往的研究一致；透射電子顯微鏡下輻射組大鼠精子出現(xiàn)長頭、圓頭、稀發(fā)、頂體缺如、線粒體排列紊亂等超微結(jié)構(gòu)異常。索永善等[5]在人類精子穿透去透明帶金黃地鼠卵試驗與頂體酶活性的研究中發(fā)現(xiàn)，精子頭部異常，這可能其頂體內(nèi)的頂體酶發(fā)生了泄漏，使精子頂體酶活性大大降低，嚴(yán)重影響了精子的生殖功能，使其無法穿透卵子的透明帶。同時，當(dāng)精子線粒體結(jié)構(gòu)異常時，精子供能將受到影響，導(dǎo)致精子運動異常，可造成精子無法正常達(dá)到與卵子結(jié)合的輸卵管，導(dǎo)致受孕的失敗。

由此可見，微波輻射不僅影響著生殖激素、精子的生成與存活，還對其超微結(jié)構(gòu)造成不同程度的損傷，直接對雄性生物生殖能力造成危害，應(yīng)加強(qiáng)防護(hù)及采取應(yīng)對措施。

1 季惠翔, 宋波, 張家華, 等. 微波照射后小鼠睪丸損傷及凋亡的研究. 重慶醫(yī)學(xué) 2009; 38(21): 2680-2682

2 胡海翔, 魏利召, 董靜, 等. 微波輻射對雷達(dá)作業(yè)人員精液參數(shù)和生殖激素的影響. 中國男科學(xué)雜志 2011; 25(12): 19-22

3 趙華, 宗春燕, 周振, 等. 900MHz微波輻射對雄性大鼠血漿激素水平晝夜節(jié)律的影響. 環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學(xué)2012; 29(12): 735-738

4 Bonde JP. Male reproductive organs are at risk from environmental hazards. Asian J Androl 2010; 12(2): 152-156

5 索永善, 馬川花, 葉玲玲, 等. 雷達(dá)微波輻射對精子穿透去透明帶金黃地鼠卵能力與頂體酶活性的影響. 中華男科學(xué)雜志 2008; 14(3): 275-276

（2013-10-13收稿）

The changes of the ultrastructure of sperm of rats after microwave radiation*

Hu Haixiang1, Yu Xin1, Sun Jing1, Wei Lizhao2, Xu Shaoqiang1, Ding Haohao1
1. Department of Physiotherapy, Air Force Hospital of PLA, Beijing 100142, China 2. Department of Clinical Laboratory, Air Force Hospital of PLA

ObjectiveTo study the effects of microwave radiation on sperm ultrastructure of rats.MethodsThe 30 healthy male adult Wistar rats were randomly divided into the control group(15 rats) and the radiation group(15 rats). Rats in the radiation group were radiated by microwave simulation source according to the average radiation intensity of 100 mw/ cm2for a week. and their semen samples were collected. Semen routine was analyzed and sperm ultrastructure was observed using WEILI sperm - 9000 computer automatic analyzer and transmission electron microscopy, respectively.Resultsthere were signifi cant differences in semen routine, active sperm density and sperm number between the radiation group and the control group (P<0.05); Rat sperm ultrastructure abnormalities of the radiation group were found including thin hair, long hair, round head, sperm acrosome absent, mitochondria, disordered arrangement, etc.ConclusionMicrowave radiation shows some effects on sperm numberand the sperm density, as well as sperm ultrastructure.

rats; microwaves; spermatozoa/ultrastructure

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.01.004

R 321.1; R 358.4

資助: 國家自然科學(xué)基金（No: 30972991）； “十一五”軍隊攻關(guān)課題（No: 08G046）