电磁辐射(electromagnetic radiation,EMF) 是能量以电磁波的形式通过空间传播的一种物理现象。随着电子技术的应用和通讯业的发展,各种频率、不同强度的电磁波充斥着日常生活的每个角落乃至更加广阔的宇宙空间。电磁辐射可引起人和动物大脑、心血管系统、内分泌系统、生殖系统及DNA 损伤。睾丸是微波辐射、脉冲辐射等电磁辐射敏感的靶器官之一,电磁辐射可以引起睾丸结构和功能损伤,影响生殖激素水平,造成性功能和生育能力下降〔1, 2〕。电脑显示器和主机内部件工作时会产生宽波段(30 ~ 715 × 1014 HHz) 低强度电磁辐射〔3〕,长期处于低强度电磁辐射对男性生育能力状况影响的报道较少。本研究以每天使用电脑的男性为研究对象,通过对其精液常规参数、精液活性氧(reactive oxygen species,ROS) 含量、精子顶体酶活性及精子去透明带穿卵实验(sperm penetration of zona-free hamster egg assay,SPA) 等检测,探讨电脑辐射对男性精液质量的影响。
1 对象与方法 1.1 对象及分组本研究采取先宣传男性生殖健康知识,愿意参加的受检者签署知情同意书和填写调查表。2009 年5 月-2010 年11 月在重庆市人口和计划生育科学研究院生殖所男性实验室共募集研究对象56 人,年龄22 ~ 40 (30.3 ± 5.1) 岁; 其中38 例已有生育史,占68%; 18 例未婚或者未育,占32%。所有对象无外伤及遗传性疾病家族史、无性功能障碍病史、腮腺炎病史,体检未发现明显的睾丸、附睾、精索及输精管异常; 隐睾症、无精子症患者排除在外。56 人中26 名未使用电脑者为对照组; 30 名每天使用电脑> 2 h 者为暴露组。 所有研究对象在取精前7 d 被告知禁止熬夜、大运动训练、热水浴和大量饮酒等行为。
1.2 精液标本收集受试者禁欲2 ~ 7 d,平均(3.4 ± 2.1) d。 手淫法取全部精液于有刻度的无菌杯中,置37 ℃水浴箱内液化。液化后充分混匀全部精液,检测精液量、粘稠度、液化时间、pH 值等指标; 采用计算机辅助精液分析系统(北京伟力公司WLJY9000) ,检测精子各项动态及形态参数。精液收集和质量检查按文献〔4〕进行。
1.3 精液中活性氧(ROS) 检测取液化精液1 mL,4 000 r /min 离心10 min 后,取上层精浆检测精液中ROS 的含量。采用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒,具体方法按说明书进行。
1.4 精子顶体酶活性检测采用精子顶体酶活性定量检测试剂盒(深圳华康生物医学工程有限公司) ,检测方法按说明书进行。
1.5 精子去透明带穿卵实验(SPA)按文献〔4〕进行。
1.5.1 金黄地鼠规格及来源9 ~ 12 周龄体重90 ~ 150 g 的成熟雌性金黄地鼠(福州市吴氏实验动物中心提供) 。
1.5.2 金黄地鼠超数排卵及取卵腹腔注射孕马血清促性腺激素(pregnant mares serum gonadotrophin,PMSG) (天津实验动物中心) 40 U/只,56 h 后腹腔注射人绒毛膜促性腺激素 (human chorionic gonadotrophin,HCG) (宁波激素制品厂) 40 U/只,透明质酸酶(美国Sigma 公司) ,腹腔注射HCG 14 ~ 17 h 后处死金黄地鼠,取出输卵管浸于BWW(Biggers,Whitten and Whittingham) 培养液中,在解剖镜下刺破输卵管膨大部,挤压出卵母细胞-卵丘细胞复合体,室温下用0.1% 透明质酸酶和0.1% 胰酶去除卵丘细胞和透明带,每次酶处理后用BWW 液洗涤2 ~ 3 次,去透明带的卵立即移入制备好的精子悬液受精液滴中。(每例标本所用总卵数≥20 个) ,37 ℃、5% CO2 培养箱中孵育3 h 后将卵吸出,洗涤3 次。
1.5.3 精液处理及受精取精液1 mL,加入BWW 培养液按 1∶ 1 混匀,500 g /min 离心10 min,弃去上清液。将底部精子打散,缓缓贴壁加入BWW 培养液,37 ℃、5%CO2 培养箱内培养 6 h,使精子获能后上游,最后将上层云雾状含有高活力精子用BWW 培养液调节精子密度至5 ~ 10 × 106 /mL 的精子悬液,精子悬液制成50 ~ 100 μL 的受精液滴,石蜡油覆盖,置于 37 ℃、5%CO2 培养箱备用。
1.5.4 镜检将洗涤后的受精卵用甲醇-冰醋酸滴片,固定,姬姆萨染色。光镜下观察,卵内有膨大精子头为受精卵,计数受精卵及总卵数,计算SPA 受精率。计算公式: SPA 受精率% = (精子穿透卵子数÷ 总卵子数) × 100%
1.6 统计分析建立Excel 数据库,采用SPSS 13.0 软件进行统计分析。数据结果用x±s 表示,均值比较采用t 检验,P < 0.05 为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 暴露组与对照组精液质量比较(表 1)| 表 1 暴露组与对照组精液常规参数比较(x±s) |
结果显示,电脑使用组与对照组精液常规参数和形态参数比较,pH、精液量、 精子浓度、精子活力、活动率差异无统计学意义(P > 0.05) ,只有精子形态正常率2 组差异有统计学意义(P < 0.05) 。
2.2 暴露组与对照组ROS、精子顶体酶和精子SPA 受精率比较(表 2)| 表 2 暴露组与对照组ROS、精子顶体酶和精子SPA 受精率比较(x±s) |
结果显示,电脑使用组的精液活性氧含量升高、 精子顶体酶活性和精子去透明带穿卵率降低,2 组差异有统计学意义(P < 0.05) 。
3 讨 论电磁辐射会干扰动物精子细胞成熟、贮存、睾丸中酶活性、甚至破坏精子膜〔5, 6〕; 雷达辐射和手机辐射都能引起男性精子质量下降〔7, 8, 9〕。本研究结果表明,暴露于电脑辐射的男性精液常规参数(密度、活力、活率、形态) 与WHO 标准比较,均在正常范围。但暴露组精子畸形率高于对照组,2 组差异有统计学意义。2 组男性精子顶体酶活性和精子SPA 受精率均正常,但对照组比暴露组高,2 组差异有统计学意义。说明电脑辐射可能对精子的受精功能有一定影响。
ROS 通过氧化应激引起细胞形态和功能紊乱〔10〕。精子对ROS 极为敏感,过多的ROS 可破坏精子细胞脂质双分子结构,使精子活力下降、死亡增加,影响精子的顶体反应及受精功能〔11〕。Agarwwal〔12〕发现类似手机发出的电磁辐射可引起男性精液中ROS 含量增高,降低精子的活力、活率和抗氧化能力。本研究结果显示,电脑辐射暴露组的男性精液中活性氧含量高于对照组,2 组差异有统计学意义,并且电脑辐射暴露组的男性精子形态、精子SPA 受精率和精子顶体酶活性均低于对照组,提示可能是精液中活性氧含量改变影响了精子形态和受精功能。
| 〔1〕 | Derias EM,Stefanis P,Prakeley A,et al.Growing concern over the safety of using mobile phones and male fertilty[J].Arch Andlol,2006,52(1):9-14. |
| 〔2〕 | Al-Akhras MA,Dannmfi H,Elbetieha A,el al.Influence of 50 Hz magnetic field on sex hormones and other fertility parameters of adult male rats[J].Bioelectromagnetics,2006,27(2):127-131. |
| 〔3〕 | Comar Reports.Biological and health effects of electric and magnetic fields from video display terminals[J].Engineering in Medicine and Biology Magazine,1997,16(3):87-92. |
| 〔4〕 | 谷翊群,陈振文,于和鸣,等.人类精液及精子一宫颈粘液相互作用实验室检验手册[M].4版.北京:人民卫生出版社,2001. |
| 〔5〕 | 柳鑫,闫素文,丁晓萍,等.雷达作业人员精子染色质结构分析[J].中华男科学,2003,9(7):494-496. |
| 〔6〕 | SpanòM,Bonde JP,Hjlund HI,et al.Sperm chromatin damage impairs human fertility[J].Fertil Steril,2000,73(1):43-50. |
| 〔7〕 | Agarwal A,Deepinder F,Sharma RK,et al.Efect of cell phone usage on semen analysis in men attending infertility clinic:an observational study[J].Fertil Steril,2008,89(1):124-128. |
| 〔8〕 | 索永善,马川花,叶玲玲,等雷达微波辐射对精子穿透去透明带金黄地鼠卵能力与顶体酶活性的影响[J].中华男科学杂志,2008,l4(3):275-276. |
| 〔9〕 | 丁晓萍,汤洁,王喜良,等微波辐射对人精子形态学影响的研究[J].中国公共卫生,2003,19(11):1331-1332. |
| 〔10〕 | 舒如明,谷翊群.电磁辐射对雄性生殖的影响[J].国际生殖健康/计划生育杂志,2009,28(6);358-361. |
| 〔11〕 | 商学军,叶章群,熊承良,等.活性氧致人精子运动功能和存活力变化的分析[J].中华男科学,2003,9(6):439-442. |
| 〔12〕 | Agarwal A,Desai NR,Makker K,et al.Effects of radiofrequency electromagnetic waves(RF-EMW)from cellular phones on human ejaculated semen:an in vitro pilot study[J].Fertil Steril.,2009,92(4):1318-1325. |
2012, Vol. 28
