900 MHz擬手機(jī)電磁輻射對(duì)大鼠卵巢組織形態(tài)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(lè)樂(lè)，馬雪蓮

手機(jī)輻射屬于電磁輻射，其對(duì)生物體可能存在的不利影響被眾多學(xué)者關(guān)注。有報(bào)道證實(shí)手機(jī)電磁波對(duì)機(jī)體多種器官有顯著負(fù)面影響［1］，但其對(duì)卵巢組織的生物效應(yīng)研究較少。因卵巢的形態(tài)和功能與性周期有關(guān)，血清性激素水平和卵巢組織形態(tài)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(jī)發(fā)射頻率900 MHz和平均功率密度(370 μW/cm2)，通過(guò)觀察擬手機(jī)電磁輻射對(duì)雌性大鼠動(dòng)情前期血清睪酮(T)、雌二醇(E2)和卵巢組織形態(tài)學(xué)的影響，探討擬手機(jī)電磁輻射對(duì)雌性大鼠卵巢功能的影響，以期為手機(jī)電磁輻射對(duì)雌性生殖系統(tǒng)損傷提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 20只SPF級(jí)健康SD雌性大鼠，體重(220±20)g，由河北醫(yī)科大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，動(dòng)物合格證號(hào)SCXK(冀)2008-1003。

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

1.3 主要儀器和試劑 輻射源由河北師范大學(xué)物理系研制;LZT-1150電磁輻射測(cè)試儀;電子式定時(shí)器;離心機(jī);放射免疫測(cè)定儀。生殖激素E2、T試劑盒購(gòu)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(jí)健康SD雌性大鼠正常飼養(yǎng)1周后，據(jù)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(yǎng)，連續(xù)30 d;輻射組將大鼠置于輻射箱內(nèi)，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(kāi)電源，設(shè)定自動(dòng)開(kāi)關(guān)，每天輻射4 h，輻射完畢后正常飼養(yǎng)，連續(xù)30 d。

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

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS 13．0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，α=0．05為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 體重、卵巢指數(shù)及血清生殖激素水平 輻射組體重和卵巢指數(shù)與正常組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)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(wú)顯著差異(P＞0.05)，見(jiàn)表1。

表1 2組大鼠體重、卵巢指數(shù)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(shù)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(xù)30 d;aP ＜0.05

組別 只數(shù) 體重(mg)卵巢指數(shù)(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(tài)變化 光鏡下觀察正常組卵巢可見(jiàn)各級(jí)卵泡和較大的黃體結(jié)構(gòu)。輻射組卵巢卵泡和黃體的直徑均較正常組稍小，顆粒細(xì)胞層數(shù)和數(shù)量減少，未見(jiàn)卵細(xì)胞，見(jiàn)圖1。

圖1 2組大鼠卵巢組織形態(tài)變化光鏡下所見(jiàn)(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(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵而致物質(zhì)電離，稱IR，而其他的電磁輻射統(tǒng)稱為NIR，不能破壞化學(xué)鍵，但可改變分子或原子的旋轉(zhuǎn)，振動(dòng)或價(jià)層電子軌態(tài)［2］。NIR有極低頻(ELE)、中頻(MF)、射頻(RF)、紅外線等。生殖細(xì)胞對(duì)輻射有較高的敏感性，屬于對(duì)輻射第一類敏感性器官［3］。卵巢是性腺，又是內(nèi)分泌器官，它既產(chǎn)生卵細(xì)胞，又分泌女性激素，是導(dǎo)致生殖周期、妊娠結(jié)局等雌性生殖功能障礙的內(nèi)在原因。

目前電磁輻射對(duì)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(xì)胞，使小鼠喪失生殖能力而不育，照射后第20天，卵泡細(xì)胞和卵母細(xì)胞的所有細(xì)胞器都解體，空泡化，胞漿內(nèi)出現(xiàn)大量髓樣包涵體。電離輻射可破壞膜系，嚴(yán)重者可破壞細(xì)胞DNA合成、蛋白質(zhì)合成及ATP合成，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡［4-5］;X線可使大鼠卵巢組織中始基卵泡數(shù)目減少，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，進(jìn)一步影響顆粒細(xì)胞的內(nèi)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(xì)胞成熟，使得具有二倍體染色體的成熟卵母細(xì)胞或其他異常的卵細(xì)胞增加，可能會(huì)導(dǎo)致流產(chǎn)、畸胎、死胎等;使第一極體釋放率顯著降低，卵母細(xì)胞存活率明顯下降，降低卵母細(xì)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(fā)卵巢組織的細(xì)胞凋亡數(shù)目增加，影響大鼠生殖功能［9-10］。HPM對(duì)于卵巢損傷有最小功率閾值(40 mW/cm2)，HPM對(duì)大鼠卵巢的顯微結(jié)構(gòu)及超微結(jié)構(gòu)隨著照射時(shí)間和平均功率密度增大均出現(xiàn)明顯病理變化，當(dāng)達(dá)到80 mW/cm2輻射20 min對(duì)大鼠卵巢組織有致死效應(yīng)［11］。HPM輻射還可致卵巢皮質(zhì)變薄，卵泡數(shù)量減少，部分卵泡內(nèi)的卵母細(xì)胞胞質(zhì)濃縮，卵泡中顆粒細(xì)胞分離明顯，閉鎖卵泡增多，黃體形態(tài)不規(guī)則的損傷［12］。在調(diào)查卵巢儲(chǔ)備功能下降與基本特征、飲食習(xí)慣、生活方式、環(huán)境污染、人格特征等相關(guān)因素的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，手機(jī)電磁輻射、噪音、受教育程度、婚姻狀況和促排卵治療的次數(shù)為危險(xiǎn)因素［13］。但有研究也發(fā)現(xiàn)，低強(qiáng)度脈沖超聲輻射波0．8 W/cm2每天輻射30 min可改善圍絕經(jīng)期大鼠的卵巢功能，對(duì)大鼠卵泡發(fā)育具有促進(jìn)作用［14］，可見(jiàn)不同頻率和強(qiáng)度的各種輻射對(duì)卵巢功能的影響并不相同。目前廣泛存在的手機(jī)電磁輻射屬于常見(jiàn)的NIR，其對(duì)卵巢功能的影響罕見(jiàn)報(bào)道。因900 MHz是手機(jī)工作的中心頻率，接通前平均功率密度最大，故本實(shí)驗(yàn)以手機(jī)接通前的平均功率密度370 μW/cm2為實(shí)驗(yàn)因素，觀察其對(duì)大鼠卵巢功能可能造成的不良影響，以期為手機(jī)電磁輻射損傷生殖功能提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

本研究結(jié)果顯示，900 MHz平均功率密度370 μW/cm2的手機(jī)電磁輻射4 h連續(xù)30 d可使雌性大鼠動(dòng)情期血清E2水平降低，卵泡和黃體直徑縮小，顆粒細(xì)胞層數(shù)和數(shù)量降低，卵巢功能下降。在卵泡發(fā)育過(guò)程中，一方面顆粒細(xì)胞可產(chǎn)生雌激素，雌激素在排卵前可促進(jìn)卵泡的發(fā)育;排卵后的卵泡可變?yōu)辄S體細(xì)胞，繼續(xù)發(fā)揮分泌 E2和孕酮的作用［15］。若卵巢顆粒細(xì)胞受損可使產(chǎn)生的雌激素減少，影響卵泡和黃體發(fā)育，進(jìn)而影響生殖功能;另一方面，雌激素可調(diào)節(jié)卵細(xì)胞胞漿的成熟，促進(jìn)顆粒細(xì)胞的增殖和分化，故雌激素的降低又會(huì)影響顆粒細(xì)胞的增殖和分化，致卵巢功能下降。已有研究顯示，手機(jī)電磁輻射可使體外培養(yǎng)的大鼠顆粒細(xì)胞DNA單鏈和雙鏈斷裂［16］;手機(jī)輻射雌性SD大鼠后交配，其胚胎著床均數(shù)及活胎率降低顯著;手機(jī)輻射果蠅后，卵巢縮小，生殖能力下降，與產(chǎn)生卵母細(xì)胞的早期和中期DNA斷裂有關(guān)［17］。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，長(zhǎng)期暴露于手機(jī)電磁輻射中，會(huì)導(dǎo)致雌性大鼠卵巢功能損傷，推測(cè)可能與損傷DNA有關(guān)。

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