手機電磁輻射對雄性大鼠精漿生化及精子質量的影響

鄔凌峰 何屹 吳建惠 吳曉鳴 郭里

隨著科技的發展，手機已經成為人們日常生活中必不可少的通訊設備。而手機的日益普及，使人們對手機電磁輻射（Electromagnetic radiation，EMR）的潛在危害日趨關注。睪丸是對EMR 最為敏感的器官之一，手機EMR 可通過氧化應激和DNA 損害導致睪丸組織結構和功能損傷［1］，目前關于手機EMR 對男性生殖系統影響的研究主要集中在對精液參數的影響，如：精液質量、睪丸及附睪生精功能和凋亡方面，而手機EMR 對雄性大鼠精漿生化的影響目前尚無文獻報道，并且手機EMR 對精液質量的影響，目前尚無統一結論［2］，本文主要就手機EMR 對雄性精漿生化及精子質量的影響作相關研究。

1 材料與方法

1.1 實驗動物、主要儀器、藥物和試劑 30 只SPF級健康6～8 周齡雄性SD 大鼠，體重（200±30）g，購自嘉興醫學院動物實驗中心。射頻輻射暴露系統由瑞士IT'IS（IT'IS Foundation； Foundation for Information Technologies in Society，Switzerland）公司提供和裝配，對于該系統的細節描述可見以往的研究文獻［3］。暴露參數測定使用電磁輻射測定儀（LZT-1150，北京龍震天科技發展有限責任公司）；全自動生化分析儀（Olympus AU400，Olympus Optical Co. Ltd.，Japan）；電解質分析儀（PSD-16a，南京攀事達電子儀器有限公司）；高速離心機（Anke TGL-16B，上海安亭科學儀器廠）；計算機輔助精液分析系統（CASA，WLJY-9000 型彩色精子質量檢測系統，北京偉力新世紀科技發展有限公司）。精漿生化試劑盒購自于南京欣迪生物藥業工程有限責任公司；鉀、鈉、氯檢測試劑盒為南京攀事達電子儀器有限公司產品，鎂檢測試劑盒為上海復星長征醫學科學有限公司產品，鈣檢測試劑盒為中生北控生物科技股份有限公司產品。

1.2 動物分組與輻射 將30 只SPF 級健康SD 雄性大鼠正常飼養1 周，以體重均衡為原則隨機均分為對照組、輻射3h 組和輻射6h 組，每組各10 只。對照組：大鼠置輻射箱內，但不打開輻射電源；輻射3h 組和6h 組：大鼠置于頻率1800MHz，平均功率密度為300 uW/cm2，電磁波吸收比值（SAR）為0.9W/kg的輻射箱內，分別輻射3h/d 和6h/d，每次輻射結束后正常飼養，連續30d。

1.3 大鼠精子參數、精漿生化的檢測 造模實驗結束后，大鼠采用3%戊巴比妥20mg/kg 腹腔注射麻醉后采用頸椎脫臼將大鼠處死后，取大鼠精囊中精液，置于37℃恒溫水浴箱內，液化后以12000r/min 離心10min，分離出精漿進行生化分析，精漿α-葡萄糖苷酶含量檢測采用葡萄糖氧化酶法，精漿酸性磷酸酶含量檢測采用磷酸苯二鈉法，精漿果糖含量檢測采用間苯二酚法，精漿Zn 含量檢測采用比色法；Mg、K+、Na+、Cl-電解質的檢測使用電解質分析儀進行檢測，所有檢測按照說明書進行檢測。精子參數檢測：附睪尾經37℃生理鹽水簡單洗滌，置于2ml 凍存管中剪碎，再加入精子洗滌液中，37℃水浴箱中輕微震蕩孵育30min，再用CASA 計算精子濃度、活力和前向運動精子比率。

1.4 統計學方法 采用SPSS13.0 統計軟件。計量資料以（）表示，計量資料多組數據比較采用單因素方差分析（One-Way ANOVA），組間兩兩比較時，若方差齊，采用SNK 檢驗；若方差不齊，采用Games-Howell 檢驗。以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 三組大鼠附睪尾精液參數結果之間的比較 見表1。

表1 三組大鼠附睪尾精液參數結果之間的比較（）

表1 三組大鼠附睪尾精液參數結果之間的比較（）

注：與對照組比較，*P＜0.05，#P＜0.01；與輻射3h組比較，▲P＜0.05

精液參數 對照組（n=10） 輻射3h組（n=10） 輻射6h組（n=10）精子濃度（×106/ml） 27.03±4.19 24.35±5.02 24.88±5.85前向運動精子比率（%） 13.59±2.22 11.45±2.41 8.45±2.80#▲精子活力（%） 32.06±5.60 27.86±6.95 25.39±5.80*

2.2 三組大鼠精漿生化結果之間的比較 見表2。

表2 三組大鼠精漿生化結果之間的比較（）

表2 三組大鼠精漿生化結果之間的比較（）

注：與對照組比較，*P＜0.05，#P＜0.01；與輻射3h組比較，▲P＜0.05，△P＜0.01

精漿生化參數 對照組（n=10） 輻射3h組（n=10） 輻射6h組（n=10）α-葡萄糖苷酶（U/ml） 2.533±0.437 2.290±0.340 1.878±0.269#△酸性磷酸酶（U/ml） 0.112±0.025 0.152±0.035 0.158±0.028果糖（mg/dl） 0.140±0.028 0.148±0.029 0.130±0.032 Zn（μg/ml） 0.021±0.006 0.019±0.003 0.015±0.004*▲K+（mmol/L） 14.51±3.71 18.09±3.83 22.65±4.55#▲Na+（mmol/L） 76.97±6.32 80.52±7.51 78.57±5.56 Mg（mmol/L） 5.76±1.87 7.03±1.10 6.84±1.31 Cl-（mmol/L） 38.07±5.04 33.18±6.38 37.46±8.72 Ca（mmol/L） 9.22±2.12 9.65±1.76 9.95±1.48

3 討論

手機EMR 作為一種負性的環境暴露因素正日益威脅著人類生殖健康。目前，世界上廣泛使用的移動電話基本上是全球通系統（Globe System for Mobile Communication，GSM） 和 碼 分 多 址（Code Division Multiple Address，CDMA）兩大類型。一般用SAR 來衡量電磁輻射的程度，單位W/kg，其指人體組織中局部組織的能量或熱量吸收或者整體吸收的平均值［4］。美國制定的手機比吸收標準為0.12～1.6W/kg，而我國SAR 限定為＜1W/kg，我國移動通信使用800MHz、900MHz、1800MHz 和2.1GHz 頻段［5-6］。目前使用的幾種類型的移動電話通話時天線近距離范圍內場強平均值在200～300uW/cm2，而待機狀態一般低于＜10uW/cm2［7］。本研究選用的頻率為1800MHz 及功率密度為300 uW/cm2均在上述值范圍內，與市場上幾種常見款型的手機輻射值也比較接近，可以很好地模擬手機EMR。

目前關于手機EMR 對精子數量的影響仍無統一結論，Mainlankot 等［8］通過研究手機EMR 對雄性大鼠精子數量的影響，發現手機EMR 對雄鼠精子數量無明顯影響。在本研究中，在精子濃度方面，三組之間比較無顯著差異，提示在本研究中手機EMR 對雄性大鼠精子濃度無明顯影響；在手機EMR 對精子活力影響方面，Jessica 等［9］通過薈萃分析研究表明，手機EMR 可以顯著降低精子活力，不論是動物實驗還是體外實驗。在本研究中，輻射6h 組前向運動精子比率顯著低于對照組及輻射3h 組前向運動精子比率，輻射6h 組精子活力顯著低于對照組精子活力，提示在本研究中手機EMR 能顯著降低雄性大鼠精子運動能力。精子體外實驗的輻射環境難以確保精子長時間存活，因此一般實驗時間很少超過24h，不足以模擬人體的輻射劑量。然而一些以動物實驗為基礎開展的研究，同一檢測項目所得到的結果也不完全相同，究其原因主要是因為輻射源參數不同所致，如輻射機制、電磁波頻率、產生的SAR 值等在不同研究中均存在差異，尤其是每日輻射時間和持續天數在動物實驗中自由度更大。

精漿中性α-葡萄糖苷酶由附睪分泌，其可催化多糖或糖蛋白中碳水化合物分解為葡萄糖，為精子代謝和運動提供能量，其活性高低可以直接影響精液的質量、精子成熟、獲能及受精過程［10］；精漿Zn 是多種核酸和蛋白質合成相關酶的輔酶，是維持精子染色質穩定性的重要物質，具有抗氧化作用［11］；另有研究表明，精漿中K+濃度與精子活動率呈負相關，而精漿Na+與精子活動率呈正相關，具體機制不詳［12］，精漿電解質作為調節滲透壓平衡和某些物質運輸的重要置換物的來源，其水平應該有一最適濃度范圍，其顯著升高或降低都可能會導致精子活力障礙。在本研究中，輻射6h 組精漿α-葡萄糖苷酶水平顯著低于對照組及輻射3h 組；輻射6h 組精漿Zn 濃度顯著低于對照組及輻射3h 組；輻射6h 組精漿K+濃度顯著高于對照組及輻射3h 組。以上所述，本研究認為，手機EMR 對精子運動能力的影響，可以通過影響大鼠附睪功能，使精漿中α-葡萄糖苷酶的含量下降從而導致精子能量代謝發生障礙，進而影響精子的運動能力，另外，其還可通過使精漿中Zn 濃度下降和K+濃度升高來影響精子的運動能力。

精漿酸性磷酸酶主要有前列腺分泌，精囊也能少量分泌，其具有催化磷酸酯鍵水解的作用，若該酶含量降低可影響局部的免疫環境，導致抗精子抗體產生［13］。精漿果糖由精囊腺分泌，其是精子重要的糖類能量來源，為精子纖絲收縮提供能量的三磷酸腺苷主要依靠果糖分解代謝產生。當精漿果糖濃度低于正常水平時，精子活力將會減弱［14］。Valsa 等在精液微量元素與精子功能的相關性分析研究中發現精液中Mg 與精液酸堿度呈顯著負相關。Ca 與精子活率、精子活力呈正相關［15］。在本研究中，手機EMR 對精漿酸性磷酸酶、果糖、Mg、Ca、Cl-無明顯影響，可能是因為：（1）前列腺及精囊器官位置較深，手機EMR 對其影響較小，另外，前列腺、精囊對手機EMR 的抵抗力較強，低功率的EMR 對其不能產生明顯影響；（2）大鼠睪丸體積遠小于人類且陰囊不懸垂，睪丸會沿腹股溝管在腹部和陰囊之間移動，可能會對實驗結果有干擾。

綜上所述，手機EMR 可以通過熱效應和非熱效應影響大鼠附睪功能，使其分泌α-葡萄糖苷酶的含量下降從而導致精子能量代謝發生障礙，另外，手機EMR 還可影響精漿電解質平衡，使精漿中Zn 濃度下降和K+濃度升高，并最終抑制精子活力，但其具體影響機制目前尚不明確，仍需進一步研究。