900 MHz擬手機電磁輻射對大鼠卵巢組織形態和功能的影響

馬惠榮，陳景偉，栗晶晶，李媛媛，趙亞楠，張 佳，于金德，郭樂樂，馬雪蓮

手機輻射屬于電磁輻射，其對生物體可能存在的不利影響被眾多學者關注。有報道證實手機電磁波對機體多種器官有顯著負面影響［1］，但其對卵巢組織的生物效應研究較少。因卵巢的形態和功能與性周期有關，血清性激素水平和卵巢組織形態變化的改變可直接反映雌性大鼠卵巢功能，故本研究模仿手機發射頻率900 MHz和平均功率密度(370 μW/cm2)，通過觀察擬手機電磁輻射對雌性大鼠動情前期血清睪酮(T)、雌二醇(E2)和卵巢組織形態學的影響，探討擬手機電磁輻射對雌性大鼠卵巢功能的影響，以期為手機電磁輻射對雌性生殖系統損傷提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 20只SPF級健康SD雌性大鼠，體重(220±20)g，由河北醫科大學實驗動物中心提供，動物合格證號SCXK(冀)2008-1003。

1.2 輻射裝置 將塑料質大鼠籠置于長78 cm，寬48 cm，高60 cm的長方形外包細鐵絲網的木質輻照箱內，輻照盒為長28 cm，寬11 cm，高23 cm的長方形塑料盒。輻射源:河北師范大學物理系仿制常用手機頻率為 900MHz，平均功率密度為370 μW/cm2。置輻射籠中央。暴露參數測定:使用北京龍震天科技發展有限公司生產的電磁輻射測定儀(型號:LZT-1150)。

1.3 主要儀器和試劑 輻射源由河北師范大學物理系研制;LZT-1150電磁輻射測試儀;電子式定時器;離心機;放射免疫測定儀。生殖激素E2、T試劑盒購自南京建成生物工程研究所。

1.4 分組和輻射方法 20只SPF級健康SD雌性大鼠正常飼養1周后，據體重均衡的原則將大鼠分成正常組、輻射組，每組10只。正常組將大鼠每天置輻射箱4 h不輻射，正常飼養，連續30 d;輻射組將大鼠置于輻射箱內，輻射源置輻射箱中央，輻射頻率為900 MHz，平均功密度為370 μW/cm2。打開電源，設定自動開關，每天輻射4 h，輻射完畢后正常飼養，連續30 d。

1.5 標本的制備及測定 大鼠于輻射30 d后陰道涂片顯示動情期時，稱重并于10%水合氯醛腹腔麻醉取材后處死，股動脈取血離心保存，放射免疫法檢測血清生殖激素E2、T含量;剖取一側卵巢稱重，大鼠卵巢指數=卵巢質量(mg)/大鼠體質量(g)，對側卵巢置于4%多聚甲醛溶液中固定24 h，再經梯度脫水、透明、浸蠟包埋，使用切片機制成5 μm厚的切片，常規HE染色光學顯微鏡下觀察。

1.6 統計學處理 應用SPSS 13．0統計軟件進行數據分析，計量資料用均數±標準差(±s)表示，采用獨立樣本t檢驗，α=0．05為檢驗水準。

2 結果

2.1 體重、卵巢指數及血清生殖激素水平 輻射組體重和卵巢指數與正常組比較差異無統計學意義(P＞0.05);輻射組血清E2含量較正常組降低(P＜0.05)，T含量無顯著差異(P＞0.05)，見表1。

表1 2組大鼠體重、卵巢指數和血清生殖激素含量變化情況(±s)

表1 2組大鼠體重、卵巢指數和血清生殖激素含量變化情況(±s)

注:正常組為將大鼠置輻射箱中不輻射，輻射組為將大鼠置輻射箱中每天輻射4 h，連續30 d;aP ＜0.05

組別 只數 體重(mg)卵巢指數(mg/g)睪酮(ng/dl)雌二醇(pg/ml)正常組 10 256．00 ±23．50 0．32 ±0．04 3．22 ±0．96 41．82 ±10．17輻射組 10 262．00 ±26．30 0．31 ±0．09 3．76 ±1．96 33．57 ±6．84a

2.2 卵巢組織形態變化 光鏡下觀察正常組卵巢可見各級卵泡和較大的黃體結構。輻射組卵巢卵泡和黃體的直徑均較正常組稍小，顆粒細胞層數和數量減少，未見卵細胞，見圖1。

圖1 2組大鼠卵巢組織形態變化光鏡下所見(HE×200)

3 討論

電磁輻射包括電離輻射(IR)和非電離輻射(NIR)。極高頻率的電磁波(如X和γ射線)可打斷維持分子結構的化學鍵而致物質電離，稱IR，而其他的電磁輻射統稱為NIR，不能破壞化學鍵，但可改變分子或原子的旋轉，振動或價層電子軌態［2］。NIR有極低頻(ELE)、中頻(MF)、射頻(RF)、紅外線等。生殖細胞對輻射有較高的敏感性，屬于對輻射第一類敏感性器官［3］。卵巢是性腺，又是內分泌器官，它既產生卵細胞，又分泌女性激素，是導致生殖周期、妊娠結局等雌性生殖功能障礙的內在原因。

目前電磁輻射對卵巢功能影響的研究有:電離輻射中的60Co射線可破壞卵泡中的卵母細胞，使小鼠喪失生殖能力而不育，照射后第20天，卵泡細胞和卵母細胞的所有細胞器都解體，空泡化，胞漿內出現大量髓樣包涵體。電離輻射可破壞膜系，嚴重者可破壞細胞DNA合成、蛋白質合成及ATP合成，最終導致細胞死亡［4-5］;X線可使大鼠卵巢組織中始基卵泡數目減少，促進細胞凋亡，進一步影響顆粒細胞的內分泌功能［6］。NIR中的高功率脈沖微波(頻率5．4 GHz，脈寬為26 ns)輻射后大鼠血清E2明顯升高，T 先下降后升高［7］;935 MHz微波電磁輻射(1400 μW/cm2，4 h/d)可抑制小鼠卵母細胞成熟，使得具有二倍體染色體的成熟卵母細胞或其他異常的卵細胞增加，可能會導致流產、畸胎、死胎等;使第一極體釋放率顯著降低，卵母細胞存活率明顯下降，降低卵母細胞的受精能力，甚至不孕［8］;40 mW/cm2高功率微波(HPM)輻射大鼠10 min即可觸發卵巢組織的細胞凋亡數目增加，影響大鼠生殖功能［9-10］。HPM對于卵巢損傷有最小功率閾值(40 mW/cm2)，HPM對大鼠卵巢的顯微結構及超微結構隨著照射時間和平均功率密度增大均出現明顯病理變化，當達到80 mW/cm2輻射20 min對大鼠卵巢組織有致死效應［11］。HPM輻射還可致卵巢皮質變薄，卵泡數量減少，部分卵泡內的卵母細胞胞質濃縮，卵泡中顆粒細胞分離明顯，閉鎖卵泡增多，黃體形態不規則的損傷［12］。在調查卵巢儲備功能下降與基本特征、飲食習慣、生活方式、環境污染、人格特征等相關因素的關系時發現，手機電磁輻射、噪音、受教育程度、婚姻狀況和促排卵治療的次數為危險因素［13］。但有研究也發現，低強度脈沖超聲輻射波0．8 W/cm2每天輻射30 min可改善圍絕經期大鼠的卵巢功能，對大鼠卵泡發育具有促進作用［14］，可見不同頻率和強度的各種輻射對卵巢功能的影響并不相同。目前廣泛存在的手機電磁輻射屬于常見的NIR，其對卵巢功能的影響罕見報道。因900 MHz是手機工作的中心頻率，接通前平均功率密度最大，故本實驗以手機接通前的平均功率密度370 μW/cm2為實驗因素，觀察其對大鼠卵巢功能可能造成的不良影響，以期為手機電磁輻射損傷生殖功能提供實驗依據。

本研究結果顯示，900 MHz平均功率密度370 μW/cm2的手機電磁輻射4 h連續30 d可使雌性大鼠動情期血清E2水平降低，卵泡和黃體直徑縮小，顆粒細胞層數和數量降低，卵巢功能下降。在卵泡發育過程中，一方面顆粒細胞可產生雌激素，雌激素在排卵前可促進卵泡的發育;排卵后的卵泡可變為黃體細胞，繼續發揮分泌 E2和孕酮的作用［15］。若卵巢顆粒細胞受損可使產生的雌激素減少，影響卵泡和黃體發育，進而影響生殖功能;另一方面，雌激素可調節卵細胞胞漿的成熟，促進顆粒細胞的增殖和分化，故雌激素的降低又會影響顆粒細胞的增殖和分化，致卵巢功能下降。已有研究顯示，手機電磁輻射可使體外培養的大鼠顆粒細胞DNA單鏈和雙鏈斷裂［16］;手機輻射雌性SD大鼠后交配，其胚胎著床均數及活胎率降低顯著;手機輻射果蠅后，卵巢縮小，生殖能力下降，與產生卵母細胞的早期和中期DNA斷裂有關［17］。本實驗結果提示，長期暴露于手機電磁輻射中，會導致雌性大鼠卵巢功能損傷，推測可能與損傷DNA有關。

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