极低频电磁场(extremely low frequency electromagnetic fields, ELF EMFs)广泛地存在于人们所生活的环境中, 人们常接触的有视频显示终端、电热毯、通信电子设备、家用电器及某些职业性专用设备等。近年来, 流行病学以及某些实验研究发现, ELF EMFs与神经内分泌等器官系统的病变以及致畸、致癌、致突变效应有关, 其中ELF EMFs暴露对生殖系统产生不利的影响亦受到高度关注[1]。但是这方面的研究多集中在雌性不育或胚胎畸形上, 对雄性生殖的影响罕见报道, 且有限的实验结果常存在着不一致和不确定性。为了进一步研究ELF EMFs对雄性生殖系统的毒性作用, 我们系统观察了EUP EMFs不同暴露参数及不同接触时间对雄性大鼠血清生殖激素的影响。
1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 试验动物及分组健康雄性成年大鼠100只，由上海实验动物中心提供, 体重120~180g, 由上海实验动物中心标准配方块状饲料喂养, 自由饮用自来水。动物词养室温度18℃~23℃, 相对湿度30%~60%, 12h光照/12h黑暗周期。将100只大鼠随机分为对照组和实验组, 其中对照组10只, 实验组90只。
1.1.2 极低频电磁场电磁场发生器由华东师范大学科教仪器厂研制生产, 装置主要由电磁铁平台和电源控制柜构成。电磁铁平台(28.0cm x 25.5cm x 22.0cm)由439匝中心线圈、80匝补偿线圈并绕的电磁铁构成, 24h连续运行本体温度不超过20丈。电源控制柜对调压变压器、定时继电器以及可调稳压电源进行操作, 暴露强度为0~l0mT连续可调。线圈所在空间区域经测试确认电磁场分布均匀, 构成暴露区。
1.2 试验方法 1.2.1 极低频电磁场暴露90只实验组大鼠根据极低频电磁场暴露的参数和暴露的时间不同又分为9组, 每组10只, 暴露-间断各2h为一周期。其中暴露参数分为1.0、4.8、9.0mT (以CT3A型特斯拉计和SR-12A示波器监测), 持续时间为8周、12周、16周。暴露期间动物自由饮水、摄食, 室温控制在(20 ±2)℃。对照组10只大鼠除不受电磁场暴露外, 其余条件与暴露组相同。
1.2.2 血清生殖激素测定将实验组大鼠按设计要求到观察时间后, 最后一组观察大鼠连同对照组大鼠分别抽取血液5ml, 自然凝固后离心取血清进行睾雨(T)、雌二醇(E2)、卵泡剌激素(FSH)、黄体生成素(LH)等生殖激素进行检测。血清T、E2、FSH、LH测定均采用放射免疫分析(RIA)方法, 试剂盒购自北京原子能研究院同位素研究所, 由专人严格按说明书进行操作。测量仪器为西安262厂生产的H-2008P全自动7计数仪, 自动拟合曲线和打印结果。
1.3 统计学处理数据以x+s表示, 采用t检验x2检验方法检验组间的差异显著性。通过SPSS 11.0统计学软件包进行多元素分析, 观察接触不同剂量、不同时间极低频电磁场大鼠外周血生殖激素的变化。
2 结果随着大鼠暴露ELF EMFs参数的加大, 以及接触时间的延长, 血清T、E2、FSH、LH浓度均呈现下降的趋势。其中以T变化最为明显, 除暴露ELF EMFs参数1.0mT、时间8周外, 其余各组与对照组比较差异均有统计学意义(P＜0.05或0.01);其次为E2, 暴露参数为9.0mT、持续时间为8周、12周、16周组与对照组比较差异均有统计学意义(P＜0.05或0.01);FSH、LH二者结果虽呈下降趋势, 但仅暴露参数为9.0mT、持续时间为16周组与对照组比较差异有统计学意义(P＜0.05)。结果见表 1。
|
表 1 对照组及不同实验组大鼠血清T、E2、FSH、LH测定结果（n= 10，x士s) |
有报道称暴露于磁场的男性精子质量下降[2]。Al-Akhras等[3]证实, 暴露于25μT、50 Hz磁场90d的雄性大鼠与未接受磁场暴露的雌性大鼠交配后, 雌鼠的怀孕率下降、胎吸收率上升。上述研究结果显示, ELF EMFs暴露可能造成雄性生育能力下降。
精子的产生需经历一系列复杂的变化。在精子形成过程中, 数目过多的精原细胞和初级精母细胞通过细胞凋亡被清除, 使进人减数分裂的细胞数目相对恒定。环境有害因素可通过不同途径影响生精过程中这种正常的细胞死亡过程, 造成细胞过早、过多凋亡, 严重时引起成熟精子数目减少, 甚至缺乏而致不育。本研究结果显示, 随着大鼠暴露ELF EMFs参数的加大, 以及接触时间的延长, 血清T、E2、FSH, LH浓度均呈现下降的趋势。其中以T变化最为明显, 除暴露ELF EMFs参数1.0 mT、时间8周外, 其余各组与对照组比较均有统计学意义(P＜0.05或0.01);其次为E2, 暴露参数为9.0mT、持续时间为8周、12周、16周组与对照组比较均存在统计学意义(P＜0.05或0.01);FSH、LH二者结果虽呈下降趋势, 但仅暴露参数为9.0 mT、持续时间为16周组与对照组比较有统计学意义(P＜0.05)。这就证明长时间或过量暴露ELF EMFs对雄性生殖系统具有内分泌干扰作用, 可以使血清睾酮、雌二醇、卵泡刺激素、黄体生成素水平降低, 尤其是血清睾酮含量的降低与ELF EMFs呈时间、剂量-反应关系。过低的睾酮浓度及紊乱的生殖激素, 必然影响大鼠生精细胞的产生和释放, 最终导致雄性大鼠的生育能力的下降或丧失。
睾丸中存在各级生精细胞和多种体细胞, 其DNA倍体不完全相同。Lange等[4]报道, 50Hz、lraT的磁场能够使人羊水膜细胞周期S期、G1期DNA和系列调控蛋白发生变化。流式细胞分析可显示位于细胞增殖周期不同阶段的生精细胞构成的改变。Wilson等[5]研究表明, 仓鼠暴露在60Hz、0.lmT电磁场下睾丸重量可下降。本研究虽未涉及大鼠睾丸重量和睾丸的病理组织学改变, 以及观察睾丸中精子发生状态是否可能受到影响等情况, 但通过观察不同参数、不同时间的ELF EMFs暴露, 大鼠血清生殖激素均发生了明显的变化, 尤其是睾酮浓度显著下降, 这从另一个方面说明ELF EMFs暴露对大鼠睾丸有明显的影响, 并且随着ELF EMFs暴露参数的加大, 时间的延长, 大鼠睾丸中各类细胞DMA含量都可能有所下降, 精子的发生过程中精原细胞的有丝分裂以及精母细胞的减数分裂过程均可能被电磁场所干扰[6]。
由此可见, ELF EMFs暴露对雄性大鼠血清T、E2、FSH、LH等生殖激素的浓度具有影响, 结果导致血清T、E2、FSH、LH浓度呈现不同程度的下降。这种影响是因睾丸因素所致, 还是激素发生变化影响睾丸的变化, 最终导致雄性大鼠生殖能力下降有待进一步研究。
| [1] |
马玲, 张元珍, 胡伦颖. 极低电磁场对生殖健康影响的研究现状[J]. 国外医学妇幼保健分册, 2001, 12(2): 52-54. |
| [2] |
Irgens A, Kruger K, Ulstein M. The effect of male occupational exposur in infertile couples in Norway[J]. J Occup Environ Med, 1999, 41: 1116-1120. DOI:10.1097/00043764-199912000-00016 |
| [3] |
A1-Akhras MA, Elbetieha A, Hasan MK, et al. Elffects of extremely low frequency magnetic field on fertility of adult male and female rats[J]. Bioectromagnetics, 2001, 22: 340-344. DOI:10.1002/(ISSN)1521-186X |
| [4] |
Lange S, Richard D, Viergutz T, et al. Alterations in the cell cycle and in the protein level of cyclin D1, p21CIPl, and pl6INK4a after exposure to 50 Hz MF in human cells[J]. Radiat Environ Biophys, 2002, 41: 131-137. DOI:10.1007/s00411-002-0145-8 |
| [5] |
Wilson BW, Matt KS, Morris JE, et al. Effects of 60 Hz magnetic field exposure on the pineal and hypothalamic pituitary gonadal axis in theSiberianhamster (Phodopussungorus)[J]. Bioelectromagnetics, 1999, 20: 224-232. DOI:10.1002/(ISSN)1521-186X |
| [6] |
程学敏, 姜春霞, 范清堂, 等. 性激素水平对染氟大鼠生精细胞凋亡的调节作用[J]. 中国地方病学杂志, 2005, 24(2): 149-151. DOI:10.3760/cma.j.issn.1000-4955.2005.02.011 |