微波輻射對大鼠精子密度和超微結構的影響

胡海翔于 欣孫 靜魏利召徐少強丁浩浩

1. 中國人民解放軍空軍總醫院康復醫學科（北京 100142）; 2. 中國人民解放軍空軍總醫院檢驗科;

微波輻射對大鼠精子密度和超微結構的影響

胡海翔1于 欣1孫 靜1魏利召2徐少強1丁浩浩1

1. 中國人民解放軍空軍總醫院康復醫學科（北京 100142）; 2. 中國人民解放軍空軍總醫院檢驗科;

目的研究微波輻射對大鼠精子超微結構的影響。方法 將30只雄性成年健康Wistar大鼠隨機分為對照組15只，輻射組15只。輻射組大鼠應用微波模擬源，按平均輻射強度100mW/cm2對輻射組進行照射一周，常規采集大鼠精液。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大鼠精液樣本進行精液常規及精子超微結構觀察。結果精液常規中，活躍精子密度和精子總數在輻射組與對照組之間存在差異，具有統計學意義（P＜0.05）。在電鏡下輻射組大鼠精子存在多種形態超微結構異常，精子稀發、長頭、圓頭、頂體缺如、線粒體排列紊亂等。結論微波輻射對大鼠精液的精子總數和活躍精子密度具有影響，精子超微結構變化明顯。

大鼠; 微波; 精子/超微結構

以往的一些研究表明[1-3]，微波輻射對雄性動物生殖系統的影響較明顯，可導致其性激素水平、精液質量以及睪丸組織結構的改變等，危害不可忽視。精子結構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構的影響，探討微波輻射對生育的損傷機制，并為防護提供理論依據。

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，體質量（250±20）g，由軍事醫學科學院動物實驗中心飼養提供，隨機分為對照組15只，輻射組15只。

二、輻射方法

本實驗應用軍事醫學科學院微波模擬源，按平均輻射強度100mW/cm2對輻射組進行照射，將15只大鼠放置于反射系數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，持續一周，微波暗室內溫度穩定于（18±2）℃，濕度在50%～70%。

對照組不給予輻射，常規飼養，自由攝取食物和飲水，置于輻射臺上1次/d，每次15min，持續一周。

三、標本采集方法

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合部、輸精管與前列腺結合部剪切離斷輸精管。用胰島素注射針抽取孵育緩沖液1ml，沿輸精管一側斷端將針頭插入輸精管管腔內，輕推注射器，可見另一側斷端流出1～2滴乳白或灰白色液體，內含大量精子，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和活躍精子密度。

四、在電子顯微鏡下觀察大鼠精子超微結構

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、統計學分析

結 果

一、大鼠的精子總數和活躍精子密度的變化

輻射組精子總數和活躍精子密度均較空白組降低，差異具有統計學意義（P＜0.05），結果見表1。

表1 大鼠精子總數和活躍精子密度的變化比較（±s）

表1 大鼠精子總數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 精子總數 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構變化

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、頂體缺如、線粒體排列紊亂。電子顯微鏡下大鼠精子超微結構典型圖片見圖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、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、通訊設備的廣泛普及，微波輻射問題已成為人們日益關注的環境污染問題之一，也是當前研究的重點問題。對于男性生殖健康來說，明確微波輻射對其影響的具體環節，是預防與治療的必要前提。

自然情況下，精子通過陰道、宮頸口、透明帶等復雜環境與卵細胞結合，是受孕的關鍵環節。精子結構異常直接影響著自然受孕的完成，導致受孕率降低甚至導致不育癥的發生。有研究表明，微波輻射與男性不育癥的發生存在相關性[4]。本實驗輻射組大鼠在照射后精子總數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長頭、圓頭、稀發、頂體缺如、線粒體排列紊亂等超微結構異常。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現，精子頭部異常，這可能其頂體內的頂體酶發生了泄漏，使精子頂體酶活性大大降低，嚴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，當精子線粒體結構異常時，精子供能將受到影響，導致精子運動異常，可造成精子無法正常達到與卵子結合的輸卵管，導致受孕的失敗。

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，還對其超微結構造成不同程度的損傷，直接對雄性生物生殖能力造成危害，應加強防護及采取應對措施。

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. 重慶醫學 2009; 38(21): 2680-2682

2 胡海翔, 魏利召, 董靜, 等. 微波輻射對雷達作業人員精液參數和生殖激素的影響. 中國男科學雜志 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律的影響. 環境與職業醫學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: 國家自然科學基金（No: 30972991）； “十一五”軍隊攻關課題（No: 08G046）