急性微波辐射对雄性大鼠睾丸形态和血浆FSH 及抑制素B浓度的影响＊

孙礼刚，蔡玉娇，杨 桦

（1.解放军第六十中心医院普通外科，云南大理671003；2.第三军医大学新桥医院普通外科，重庆400038）

微波是指频率为300 MHz至300GHz的电磁波，属超高频电磁波。随着微波技术的迅速发展及其在民用、军用领域的广泛应用，人们接触微波辐射的概率不断增加。根据以往研究，微波对生物体具有热效应及非热效应。一般认为，当微波的平均功率密度小于10 mW／cm2时，以引起非热效应为主，当平均功率密度大于10 mW／cm2时，以引起热效应为主［1］。近年来，男性不育症患者逐渐增多，电磁污染被认为是引起男性不育的重要原因之一。然而最近，英国移动通讯和健康研究项目组（mobile telecommunications and health research program，MTHR）发布了一份研究长达11年的成果报告，报告认为，没有证据支持手机辐射会影响人体健康。除了手机辐射外，雷达、微波炉等军用及民用大功率微波电器的使用使得人们将关注的目光投向了微波领域。有研究表明，短期微波辐射后24h雄性大鼠睾丸具有最为明显的结构及功能损伤［2-4］。研究称，微波辐射具有功率窗及时间窗等效应，但目前尚无统一数据。由于动物实验的辐射参数如剂量、时间、辐射源、辐射环境等不同而导致关于微波辐射对男性生殖系统是否存在损害效应也一直存在两种不同的研究结果。为此，本实验采用平均功率密度（MPD）分别为0、30、60、90mW／cm2的微波辐射大鼠5min，辐射后24h观察睾丸组织形态变化及大鼠血浆促卵泡刺激素（FSH）及抑制素B（INHB）浓度的变化，借此评估大鼠垂体腺细胞及睾丸支持细胞（sertoli cell，SC）的功能是否受损，为微波辐射的防护提供理论依据（本实验已得到医院伦理学会的同意批准）。

1 材料与方法

1.1 实验动物 36只SD 雄性大鼠由第三军医大学新桥医院动物实验中心提供，体质量（200±12）g。根据饲养笼子的不同将大鼠平均分为4组，每组9只。在新桥医院实验动物房适应性饲养1周后，分别接受平均功率密度为0、30、60、90 mW／cm2、时间为5min的微波辐射。

1.2 微波辐射参数 微波辐射源采用炮瞄雷达5改造而来。其基本参数如下：平均发射功率大于或等于180 W；重复频率1 875kHz；脉冲宽度（0.5±0.05）μs；发射频率（9 370±80）MHz，辐射时间5min。辐射剂量0、30、60、90mW／cm2。辐射源由第三军医大学预防医学院劳动卫生学教研室提供，具体参数调节由教研室专业人员调节。

1.3 方法

1.3.1 微波辐射及实验动物取材 将大鼠按照分组分别置于可透射有机玻璃盒内接受全身微波辐射，辐射时大鼠自由体位。将装有大鼠的有机玻璃盒置于四周墙壁均装有辐射吸收材料、反射系数近似为零、湿度（45%）及温度（25 ℃）相对恒定的暗室中接受辐射5 min。辐射探头位于有机玻璃盒正上方约1.0m 处。对照组接受假辐射5 min（0 mW／cm2），其余辐射条件与各辐射组相同。辐射期间大鼠禁食禁水，辐射结束后大鼠正常饮食（辐射过程于第三军医大学预防医学院劳动卫生学教研室完成）。24h后采用1%戊巴比妥钠（30mg／kg）经腹腔注射麻醉大鼠，麻醉显效后剪开大鼠腹白线进入腹腔，剪开部分肠系膜，显露下腔静脉，在双侧肾静脉与下腔静脉交汇处上方约0.5cm 处使用穿刺针及真空抗凝采血管抽取下腔静脉血液，量约3～5mL，室温下静置。接着，迅速取下双侧睾丸，在睾丸头尾两端用注射器针头戳孔约2～4个，并用注射器将4%多聚甲醛固定液注入睾丸白膜下以充分固定睾丸组织，接着将双侧睾丸均浸于4%多聚甲醛固定液中，室温下放置。取材结束后处死大鼠，动物尸体交由实验动物中心统一处理。

1.3.2 大鼠睾丸组织的HE 染色 睾丸于室温下充分固定1周后行常规HE 染色。乙醇、二甲苯梯度脱水，石蜡包埋、切片；二甲苯、乙醇梯度脱蜡；苏木精、伊红液HE染色；中性树胶封片，光镜显微镜下观察。选择切片不同视野内圆形曲细精管作为观察对象，观察其直径、管壁厚度以及估计腔内精子数量。每张切片观察3个不同视野。

1.3.3 大鼠血浆FSH 及INHB检测 大鼠静脉血液于室温下静置约30～60min，离心（1 500rpm×15min），吸取上清液并分装保存于-20 ℃冰箱内。标本收集完成后使用ELISA法集中检测血浆FSH 及INHB浓度，操作步骤按照试剂说明书完成。ELISA 试剂盒均由上海西塘生物科技有限公司提供。ELISA 操作由检验科专业操作人员完成。

1.4 统计学处理 采用SPSS 10.0进行统计学分析。计量资料用±s表示，采用t检验，组间比较采用单因素方差分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 大鼠睾丸、曲细精管未观察到明显形态学改变 与对照组（图1）相比，B、C、D 组大鼠睾丸曲细精管直径、管壁厚度、管腔内精子数量等均未见明显差别。对照组与辐射组中均可见到，曲细精管形态完整，各级生精细胞顺序排列，未见明显肿胀、变性及坏死等征象，腔内精子排列规则有序，曲细精管腔内未见明显空虚。睾丸间质清晰，可见间质内小血管。

2.2 大鼠血浆FSH 及INHB浓度改变 血浆INHB浓度数值在各辐射组中均明显下降，其中D 组下降最为明显，与A 组比较差异有统计学意义（P＜0.05），而B、C 组与A 组比较差异均无统计学意义（P＞0.05）。B、C、D 组间比较差异无统计学意义（表1）。

图1 急性微波辐射对大鼠睾丸曲细精管形态、结构的影响（HE×400）

表1 辐射后24h大鼠血浆FSH 及INHB浓度变化（±s）

表1 辐射后24h大鼠血浆FSH 及INHB浓度变化（±s）

＊：P＜0.05，与A 组比较。

组别 MPD（mW／cm2） n FSH（ng／mL） INHB（ng／mL）A 0 9 5.10±1.13 11.61±1.31 B 30 9 5.14±1.36 9.50±2.23 C 60 9 3.88±0.81 9.73±2.23 D 90 9 3.94±0.98 8.53±1.66＊

3 讨 论

关于电磁辐射对男性生殖系统是否有害的争论由来已久，尤其是辐射的剂量阈值、辐射窗时间等并无统一结论。如前所述，低于10mW／cm2的电磁辐射剂量引起的生殖损害主要是由生物的非热效应所致，高于10mW／cm2的电磁辐射则主要引起生物热效应。当实验动物接受全身辐照时，其神经精神系统、内分泌系统、血液等多个系统功能受影响［5］；而接受局部照射的动物，以照射部位局部的损害为主要表现，辐射剂量过高或辐射时间过长时均以引起生物体的热效应为主，甚至可引起局部组织烫烧伤［6］。动物实验研究表明，急性短期微波辐射可引起睾丸血睾屏障通透性增高［7］、睾丸细胞凋亡增加［4］、睾丸生精细胞损伤等［8］。

INHB主要是由SC分泌的激素，其对垂体分泌FSH 具有负反馈调节作用，使FSH 水平保持稳定，保证睾丸的正常生精功能及内分泌功能。近年来，INHB已成为衡量睾丸功能状态的重要指标之一［9］，尤其是作为鉴别梗阻性无精症与非梗阻性无精症具有重要参考意义［10］。而FSH 则是由腺垂体分泌的、与SC胞膜表面FSH 受体（FSH receptor，FSHR）结合产生生理作用的激素，具有促进精子生成、调节睾丸支持细胞合成ABP的功能。正常稳定的FSH 水平对于睾丸组织本身的新陈代谢及男性生殖功能的维持具有重要作用，与抑制素B 联合检测可提高对睾丸功能是否正常的判断［11］。

本实验结果显示，微波辐射大鼠（5 min）后第24小时，辐射组大鼠血浆内FSH 水平与对照组间比较无显著性差异，表明在该辐射条件（30、60、90mW／cm2，5min）下，辐射大鼠垂体分泌FSH 的能力并未受到明显影响。造成这一结果可能的原因为：（1）其功能虽有轻微改变，但在辐射后24h内恢复正常；（2）由于辐射大鼠INHB 下降，腺垂体分泌FSH 功能部分受损，仍能代偿性分泌FSH。INHB 浓度结果表明，当辐射剂量小于60 mW／cm2时，短期的全身微波辐射并未对血浆抑制素浓度产生明显影响，间接反映了睾丸支持细胞分泌INHB能力未受损。只有当辐射剂量增加到一定程度时（90mW／cm2），睾丸支持细胞的分泌功能才收到明显抑制。关于电磁辐射引起损伤的具体机制，至今仍未达成共识。细胞膜氧化酶体系的活化、DNA 损伤［12］、细胞凋亡增加等多种机制均曾被提及，但这些机制均不能完全解释同种细胞或组织的所有病理改变。故辐射对机体的损伤很可能是通过多种机制共同作用的。近年来，随着移动电话的普及及使用，通过手机辐射或模拟手机辐射对大鼠、细胞等进行辐射研究，以期找出微波辐射对机体损伤的具体机制。截至目前，氧化应激被认为是电磁辐射引起机体损伤的最重要机制，许多研究都正围绕这一内容开展，未来可能解开电磁辐射是怎样影响人体生理功能的这一谜题。

［1］ 闫蓓，袁伟，高尔生，等.电磁辐射对男性生殖功能影响的研究现状［J］.环境与职业医学，2007，24（4）：423-425.

［2］ 尉春华，杨瑛，李东红，等.高功率微波辐射对大鼠睾丸生殖细胞凋亡的影响［J］.医学研究生学报，2004，17（4）：312-314.

［3］ 吴惠，王德水，王水明，等.不同波段电磁辐射致大鼠睾丸支持细胞的损伤效应［J］.生物物理学报，2011，27（1）：38-46.

［4］ 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［J］.重庆医学，2009，38（21）：2680-2682.

［5］ 曹毅，童建.电磁辐射生物效应研究综述［J］.环境与职业医学，2007，24（2）：222-226.

［6］ Foster KR，Morrissey JJ.Thermal aspects of exposure to radiofrequency energy：report of a workshop［J］.Int.J.Hyperthermia，2011，27（4）：307-319.

［7］ 高晓芳，王水明，彭瑞云，等.微波辐射对大鼠睾丸闭锁蛋白和连接黏附分子-1表达的影响［J］.中华男科学杂志，2010，16（1）：10-13.

［8］ 王水明，彭瑞云，高亚兵，等.高功率微波辐射所致大鼠睾丸损伤的病理学研究［J］.中华男科学杂志，2006，12（6）：486-489.

［9］ 杨昊，陈斌.抑制素B在男科学中的研究进展及应用［J］.中华男科学杂志，2011，25（1）：69-71.

［10］ 刘琼珊，李长祺，林敏，等.血清抑制素B在男性不育症诊断中的应用研究［J］.福建医药杂志，2011，33（5）：5-6.

［11］ 李天泉，周明连，何浩明.男性不育症患者血清TNF-α、T、FSH、PRL 检 测 的 临 床 意 义［J］.放 射 免 疫 学 杂 志，2011，24（4）：392-394.

［12］ Lai H，Singh NP.Magnetic-field-induced DNA strand breaks in brain cells of the rat［J］.Environ Health Perspect，2004，112（6）：687-694.