微波辐射对大鼠精子密度和超微结构的影响

胡海翔于 欣孙 静魏利召徐少强丁浩浩

1. 中国人民解放军空军总医院康复医学科（北京 100142）; 2. 中国人民解放军空军总医院检验科;

微波辐射对大鼠精子密度和超微结构的影响

胡海翔1于 欣1孙 静1魏利召2徐少强1丁浩浩1

1. 中国人民解放军空军总医院康复医学科（北京 100142）; 2. 中国人民解放军空军总医院检验科;

目的研究微波辐射对大鼠精子超微结构的影响。方法 将30只雄性成年健康Wistar大鼠随机分为对照组15只，辐射组15只。辐射组大鼠应用微波模拟源，按平均辐射强度100mW/cm2对辐射组进行照射一周，常规采集大鼠精液。利用WEILI-9000电脑精液自动分析仪和透射电镜对30只雄性成年健康Wistar大鼠精液样本进行精液常规及精子超微结构观察。结果精液常规中，活跃精子密度和精子总数在辐射组与对照组之间存在差异，具有统计学意义（P＜0.05）。在电镜下辐射组大鼠精子存在多种形态超微结构异常，精子稀发、长头、圆头、顶体缺如、线粒体排列紊乱等。结论微波辐射对大鼠精液的精子总数和活跃精子密度具有影响，精子超微结构变化明显。

大鼠; 微波; 精子/超微结构

以往的一些研究表明[1-3]，微波辐射对雄性动物生殖系统的影响较明显，可导致其性激素水平、精液质量以及睾丸组织结构的改变等，危害不可忽视。精子结构正常是保证卵子自然受精的前提，本研究欲通过透射电子显微镜观察微波辐射对大鼠精子超微结构的影响，探讨微波辐射对生育的损伤机制，并为防护提供理论依据。

材料与方法

一、动物分组情况

3 0只雄性成年健康Wi s t a r大鼠，体质量（250±20）g，由军事医学科学院动物实验中心饲养提供，随机分为对照组15只，辐射组15只。

二、辐射方法

本实验应用军事医学科学院微波模拟源，按平均辐射强度100mW/cm2对辐射组进行照射，将15只大鼠放置于反射系数近乎于零的微波暗室中，全身接受均匀辐射1次/日，每次辐射时间为15min，持续一周，微波暗室内温度稳定于（18±2）℃，湿度在50%～70%。

对照组不给予辐射，常规饲养，自由摄取食物和饮水，置于辐射台上1次/d，每次15min，持续一周。

三、标本采集方法

空白组和辐射组大鼠于实验第15天，处死摘取睾丸和附睾后，分离输精管，对输精管与附睾尾结合部、输精管与前列腺结合部剪切离断输精管。用胰岛素注射针抽取孵育缓冲液1ml，沿输精管一侧断端将针头插入输精管管腔内，轻推注射器，可见另一侧断端流出1～2滴乳白或灰白色液体，内含大量精子，将所得液体滴入装附睾的试管中，并用注射器中剩余孵育缓冲液冲洗输精管管腔，并将液体全部滴入装附睾的试管中。采用WL-9000精子分析仪分析大鼠的精子总数和活跃精子密度。

四、在电子显微镜下观察大鼠精子超微结构

将大鼠精液缓慢注入离心管中，以2 240×g，离心l0 min，用吸管轻轻吸出上清液，在沉淀精子上滴入2.5%磷酸戊二醛固定15 min后，置缓冲液充分冲洗数小时，离心沉淀后加入锇酸固定液固定0.5～l h，充分洗净后行脱水、包埋，半薄切片，甲苯胺蓝染色，光镜定位后超薄切片，在AMT CAMERA SYSTEM透射电子显微镜下观察。

五、统计学分析

结 果

一、大鼠的精子总数和活跃精子密度的变化

辐射组精子总数和活跃精子密度均较空白组降低，差异具有统计学意义（P＜0.05），结果见表1。

表1 大鼠精子总数和活跃精子密度的变化比较（±s）

表1 大鼠精子总数和活跃精子密度的变化比较（±s）

注：与空白组比较,*为P＜0.05

组别 例数 精子总数 活跃精子密度(×109/L) (×103mol/L)空白组 15 16.67±3.38 9.01±0.52辐射组 15 13.50±2.35*6.60±1.01*

二、电子显微镜下大鼠精子超微结构变化

在电子显微镜下观察，空白组大鼠精子基膜完整、线粒体排列整齐有序；辐射组精子长头、圆头、稀发、顶体缺如、线粒体排列紊乱。电子显微镜下大鼠精子超微结构典型图片见图1～图3

图1 空白组第15天精子尾部纵切面，基膜完整、排列整齐有序(EM×12 000)

图2 辐射组第15天精子稀发、长头(EM×8 000)

图3 辐射组第15天精子圆头、顶体 缺如、线粒体紊乱(EM×12 000)

讨 论

随着科技水平的提高，各种电子、通讯设备的广泛普及，微波辐射问题已成为人们日益关注的环境污染问题之一，也是当前研究的重点问题。对于男性生殖健康来说，明确微波辐射对其影响的具体环节，是预防与治疗的必要前提。

自然情况下，精子通过阴道、宫颈口、透明带等复杂环境与卵细胞结合，是受孕的关键环节。精子结构异常直接影响着自然受孕的完成，导致受孕率降低甚至导致不育症的发生。有研究表明，微波辐射与男性不育症的发生存在相关性[4]。本实验辐射组大鼠在照射后精子总数与活跃精子密度较对照组降低，与以往的研究一致；透射电子显微镜下辐射组大鼠精子出现长头、圆头、稀发、顶体缺如、线粒体排列紊乱等超微结构异常。索永善等[5]在人类精子穿透去透明带金黄地鼠卵试验与顶体酶活性的研究中发现，精子头部异常，这可能其顶体内的顶体酶发生了泄漏，使精子顶体酶活性大大降低，严重影响了精子的生殖功能，使其无法穿透卵子的透明带。同时，当精子线粒体结构异常时，精子供能将受到影响，导致精子运动异常，可造成精子无法正常达到与卵子结合的输卵管，导致受孕的失败。

由此可见，微波辐射不仅影响着生殖激素、精子的生成与存活，还对其超微结构造成不同程度的损伤，直接对雄性生物生殖能力造成危害，应加强防护及采取应对措施。

1 季惠翔, 宋波, 张家华, 等. 微波照射后小鼠睾丸损伤及凋亡的研究. 重庆医学 2009; 38(21): 2680-2682

2 胡海翔, 魏利召, 董静, 等. 微波辐射对雷达作业人员精液参数和生殖激素的影响. 中国男科学杂志 2011; 25(12): 19-22

3 赵华, 宗春燕, 周振, 等. 900MHz微波辐射对雄性大鼠血浆激素水平昼夜节律的影响. 环境与职业医学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, 马川花, 叶玲玲, 等. 雷达微波辐射对精子穿透去透明带金黄地鼠卵能力与顶体酶活性的影响. 中华男科学杂志 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

资助: 国家自然科学基金（No: 30972991）； “十一五”军队攻关课题（No: 08G046）