微波辐射对雄性小鼠生殖系统的影响*

万 朋 高俊涛 王春艳 谢 维 吕士杰

1. 吉林医药学院生理学教研室（吉林 132013）； 2. 生物化学与分子生物学教研室

微波辐射对雄性小鼠生殖系统的影响*

万 朋1高俊涛1王春艳1谢 维1吕士杰2**

1. 吉林医药学院生理学教研室（吉林 132013）； 2. 生物化学与分子生物学教研室

目的 观察微波辐射对雄性小鼠生殖系统的影响，并初步探讨其作用机制。方法 将48只雄性昆明小鼠随机分成微波辐射低、中、高强度组（微波辐射功率密度分别为5、10、15mW/cm2强度）和对照组，对小鼠辐射1h/d，连续30d。微波辐射结束后进行小鼠性行为能力的观察扑捉潜伏期（capture incubation period，CIP）、扑捉次数（capture times，CT）、精子相对计数、精子畸形数、超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA）等指标的检测。结果 15mW/cm2强度辐射后15d小鼠的扑捉潜伏期显著延长、扑捉次数显著减少（P＜0.05），10mW/cm2强度辐射后30d小鼠的扑捉潜伏期显著延长、扑捉次数显著减少（P＜0.05）；精子相对计数明显减少（P＜0.05）；精子畸形率明显增加（P＜0.05）；血清和睾丸组织中SOD的活性显著降低（P＜0.05）；血清和睾丸组织中MDA的含量显著增加（P＜0.05）；5mW/cm2强度辐射组上述各项指标与对照组相比均未见明显变化。结论低功率微波辐射可对雄性小鼠生殖系统产生影响，其作用机制可能与生殖细胞的氧化损伤有关。

微波； 精子； 超氧化物歧化酶； 丙二醛； 小鼠

手机微波辐射能显著影响附睾上皮细胞的凋亡和数量，同时使睾丸激素显著减少［7］。因此，本实验拟利用不同频率的微波辐射小鼠动物模型，在小鼠的生精期内在不同的时间点，分别从血清和组织中氧化应激水平和小鼠性行为能力等方面来研究不同强度微波辐射对雄性小鼠生殖系统的时间毒性。初步探讨低功率微波辐射对雄性生殖系统的影响机制，为微波辐射对生殖系统的影响提供理论依据。

材料与方法

一、实验动物分组

选用昆明小鼠48只，适应性饲养1周，室温（20±2）℃，相对湿度40%～60%，体质量（20±2）g，由吉林大学动物实验中心提供。实验动物随机分为4个组，微波辐射低、中、高强度组（微波辐射功率密度分别为5、10、15mW /cm2）和正常对照组。

二、微波辐射模型的制备

微波辐照装置：微波信号发生器，出口天线为矩形喇叭天线，功率峰值2MW。小鼠辐照时，将小鼠放置于30cm×30cm高为15cm自制的有机玻璃盒中，上面是带有多个通气孔的盖，不含金属物质，矩形喇叭天线置于被照小鼠的正下方，照射参考点为小鼠腹部体表，电磁波电场方向与小鼠的长轴平行。照射的平均功率密度分别为5、10、15mW/cm2，照射时间1h/d，连续照射30d，对照组除不接受微波辐射外，其他处理与辐射组相同，微波辐射实验室的反射基本为零。

三、相关指标的检测

（一）性行为能力的观察

分别于辐射的第15天和第30天，参照Anders Agmo［8］方法进行，在安静的室内分别将每组的每只雄性小鼠放置于50cm×35cm×20cm的干净的大鼠笼中适应5min，随后投入到同批饲养的正常雌性小鼠形成1对1的配对，观察30min。观察放置雌性小鼠后，雄性小鼠的第一次扑捉时间即扑捉潜伏期，同时观察雄性小鼠在30min内对雌性小鼠的扑捉次数。

（二）精子相对计数测定

分别于辐射的15d和30d后，小鼠脱椎处死，取出双侧附睾，在盛有2mL生理盐水（提前预热至37℃）的洁净培养皿中进行剥离术，使储存在附睾中的精子游离出来。剥离好的附睾放置37 ℃的恒温箱中孵育15～20min，取出过滤（4层滤纸）至EP试管。用移液枪取出100μL的精液，加入3%的NaCl 溶液100μL固定，轻轻混匀后取适量滴加至红细胞计数板中，在显微镜下计数精子数。计数原则：对于压线精子，只计数精子头，数上不数下，数左不数右。视精子密度而定，若精子密度高，则取1滴精液涂片即可。涂好的涂片自然风干，待其干燥后，加入适量甲醇固定，待其干燥后，置于2%的伊红染液中染色1h，染好后取出，细小流水轻轻冲洗，自然干燥后即可在显微镜下观察。在低倍显微镜下找到背景清晰精子重叠较少的部位。用高倍显微镜顺序检查精子形态，每只小鼠检查完整的精子500条。

（三）血清和睾丸组织SOD和MDA检测

分别于辐射的15d和30d后，摘除小鼠的眼球取血，将血液置于肝素处理过的冰浴试管内，将睾丸组织切碎匀浆，分别置于3 000×g的离心机内离心30min，分别取血清和上清液，进行氧化损伤指标的检测，SOD和MDA试剂盒均购置于南京建成生物技术研究所，严格按照相应试剂盒说明进行操作。

（四）数据处理和统计学分析

数据用SPSS 17.0统计软件对数据进行统计分析，所有数据均用±s表示。采用完全随机设计的单因素方差分析（one-way ANOVA），各样本均数之间的多重比较采用独立样本 t 检验，P＜0.05示为有统计学意义。

结 果

一、微波辐射对雄性小鼠性行为的影响

正常雄性小鼠在放置于雌性小鼠后（15.42±4.26）s开始扑捉，在30 min内扑捉雌鼠的次数可达（46.12±7.86）次；15mW/cm2强度辐射后15d后，雄性小鼠表现为少动，扑捉潜伏期明显延长（27.35±9.46）s（P＜0.05），在30 min内扑捉的次数也显著减少（31.46±8.63）次（P＜0.05）；10mW/cm2强度辐射后30d小鼠的扑捉潜伏期显著延长、扑捉次数显著减少（P＜0.05），见表1。

二、微波辐射对雄性小鼠精子的影响

分别于辐射的15d和30d后，取出双侧附睾，观察微波辐射组小鼠与对照组小鼠的精子数量及精子的畸形率变化，结果显示，精子相对计数明显减少（P＜0.05）；精子畸形率明显增加（P＜0.05），见表2。

表1 微波辐射15 d和30d后对雄性小鼠性行为的影响比较

表2 微波辐射15 d和30d后对雄性小鼠精子的影响比较

三、微波辐射对雄性小鼠组织和血清中SOD活性和MDA含量的影响

分别于辐射的15d和30d后，摘除小鼠的眼球取血收集血清，将睾丸组织切碎匀浆取上清液，取待测样本严格按照试剂盒说明进行操作，10、15mW/cm2强度微波辐射后与对照组相比，血清和睾丸组织中SOD的活性显著降低（P＜0.05）（见图1）；血清和睾丸组织中MDA的含量显著增加（P＜0.05）（见图2）。

图1 微波辐射后小鼠血清和睾丸组织中SOD的活性与对照组相比显著降低

图2 微波辐射后小鼠血清和睾丸组织中MDA的含量与对照组相比显著升高

讨 论

微波辐射对雄性生殖系统的影响，按其作用机制可分为热效应与非热效应。一般认为，由于睾丸中血管相对缺乏，血流不畅，散热比较困难，所以易出现过热而造成睾丸损伤。大量的实验证实，高频率高辐射强度的微波辐射可对雄性生殖系统产生影响，可引起精子活动力下降，存活率降低，畸形率增加等［9］。Kesari 等［10］也有研究证实在精子形成过程中，微波照射后DNA在G（0）/G（1）无明显不同，但在S期显著下降，同样证实了DNA 在G（2）/M 期的减少，并得出结论微波辐射可导致男性不育。之后，他又得出手机辐射所产生的活性氧（ROS）可使精子头和精子体畸变，血清睾酮下降［11］和精子数目减少［12］。但是低强度长时间的微波辐射对雄性生殖系统影响的研究报道很少。本实验分别在微波辐射的第15天和第30天，进行了小鼠的性行为观察，并完成了精子相对计数和精子畸形率的分析，同时测定了睾丸组织和血清中SOD的活性以及MDA的含量。本实验结果提示，在微波辐射的过程中微波辐射可以随时间和强度聚集，导致精子的相对数量减少而精子的畸形率增加，同时检测了血清和睾丸组织中SOD活性显著下降，MDA含量显著增加。这些结果提示，微波辐射对雄性小鼠生殖系统的影响，其作用机制可能与生殖细胞的氧化损伤有关。因此，本实验也提醒人们在使用通信设备时，尽量减小频率和缩短时间，降低微波辐射对人体生殖系统的影响。

1 Kesari KK， Behari J. Fifty-gigahertz microwave exposure effect of radiations on rat brain. Appl Biochem Biotech 2009； 158（1）： 126-319

2 Kesari KK， Behari J， Kumar S. Mutagenic response of 2.45GHz radiation exposure on rat brain. Intern J Rad Biol 2010； 86（4）： 334-343

3 Marinelli F， La Sala D， Cicciotti G， et al. Exposure to 900 MHz electromagnetic field induces an unbalance between pro-apoptotic and pro-survival signals in T-lymphoblastoid leukemia CCRF-CEM cells. J Cell Physiol 2004； 198（2）： 324-332

4 Zhao TY， Zou SP， Knapp PE. Exposure to cell phoneradiation up-regulates apoptosis genes in primary cultures of neurons and astrocytes. Neurosci Lett 2007； 412（1）： 34-38

5 Agarwal A， Deepinder F， Sharma RK， et al . Effect of cell phone usage on semen analysis in men attending infertility clinic： an observational study. Fertil Steril 2008； 89（1）： 124-128

6 Heynick LN， Merritt JH. Radiofrequency fields and teratogenesis. Bioelectromagnetics 2003； Suppl 6：S174-S186

7 Azadi Oskouyi E， Rajaei F， Safari Variani A， et al. Effects of microwaves （950 MHZ mobile phone） on morphometric and apoptotic changes of rabbit epididymis. Andrologia. 2015； 47（6）： 700-705

8 Anders Agmo. Male rat sexual behavior. Brain Res Protoc 1997； 1（2）： 203-209

9 Falzone N， Huyser C， Becker P， et al. The effect of pulsed 900-MHz GSM mobile phone radiation on the acrosome reaction， head morphometry and zona binding of human spermatozoa. Int J Androl 2011；34（1）：20-26

10 Kesari KK， Behari J. Microwave exposure affecting reproductive system in male rats.Appl Biochem Biotechnol 2010； 162（2）： 416-428

11 Kesari KK， Kumar S， Nirala J， et al. Biophysical evaluation of radiofrequency electromagnetic eld effects on male reproductive pattern. Cell Biochem Biophys 2013； 65（2）： 85-96

12 Kesari KK， Behari J. Evidence for mobile phone radiation exposure effects on reproductive pattern of male rats： role of ROS. Electromagn Biol Med 2012； 31（3）： 213-222

（2015-05-05收稿）

Effects of microwave radiation on reproductive system in male mice*

Wan Peng1， Gao JunTao1， Wang Chunyan1， Xie Wei1， Lv Shijie2**1. Department of Physiology， Jilin 132013， China， 2. Department of Biochemistry and Molecular Biology Corresponding author： Lv ShiJie， E-mail： lvshjie-qr@163.com

Objective To investigate the microwave radiation effects on reproductive system of male mice， and explore its mechanism. Methods Total of 48 male Kunming mice were randomly divided into control group and the microwave radiation groups with intensity5， 10， 15 mW/cm2. Mice in the groups received 1h/d radiation， 30 d. Sex ability of mice was evaluatedsuh as the capture incubation period （CIP）， the capture time （CT） after microwave， and the number of sperm count and sperm deformity， the superoxide dismutase （SOD）， and malondialdehyde （MDA） were also detected. Results Capture incubation period （CIP） of mice was prolonged and the capture time （CT） significantly was reduced（P＜0.05） under 15 mw/cm2intensity radiation for 15 d and 10 mw/cm2intensity radiation for 30 d. Relative sperm count and the activity of SOD in serum and testicular tissue were decreased signi cantly（P＜0.05）， whereas sperm malformation rate and the content of MDA in serum and testicular tissue was increased signi cantly （P＜0.05） under 15 mw/cm2intensity radiation for 15 d. All the above-mentioned indexes had no signi cant change compared with that of the control group with 5 mw/cm2radiation intensity. Conclusion Low-power microwave radiation can affect male reproductive system， and its mechanism may be related to oxidative damage in germ cells.

microwaves； spermatozoa； superoxid dismutase； malondialdehyde； mice

10.3969/j.issn.1008-0848.2015.07.005

R 698.2； R 358.4

微波技术的迅猛发展使人们越来越多地暴露在电磁波的辐射之下，随之而来的环境污染及人类健康问题亦越来越引起人们重视。暴露的电磁波能对人体产生一定的副作用，甚至会导致生理功能的改变［1，2］。雄性生殖系统是微波辐射最敏感的靶部位之一，有研究证实，不同频率的微波辐射可以引起细胞的增值，影响细胞的形态和功能以及细胞的凋亡［3，4］，高频的微波辐射可以明显影响睾丸组织和激素水平的变化从而增加不孕不育，微波辐射甚至导致流产和发育畸形［5，6］。

资助： 吉林省科技厅科技攻关项目（编号： WL201301）； 吉林省教育厅［吉教科合字（2013）第348号］**

， E-mail： lvshjie-qr@163.com