微波辐射对生殖系统影响的研究进展

微波辐射对生殖系统影响的研究进展 一定条件下的微波辐射对动物或人的生殖系统可产生损伤和不良影响，主要是对睾丸产生作用，也可以从影响性中枢和神经内分泌而起作用。总结近20年关于微波辐射损伤生殖系统的研究可以得出，高功率密度微波辐射对生殖系统的损伤效应已基本明确，因微波的频率、功率密度不同而损伤程度不同，对低功率密度的损伤作用尚无明确定论。低功率密度慢性接触微波辐射的潜在损伤作用研究更少，而职业活动和现实中这种接触方式多见。今后应加大对职业和日常生活中潜在的低功率密度微波辐射的长期慢性生殖系统损伤作用的研究，探讨损伤的生理、病理及基因机制，为职业人群制定合理的接触限值标准，并为日常接触的高危人群寻找安全接触方式，维护人类的生殖健康。 伴随着经济的高速发展，当代社会的科技水平不断进步，人们的生活水平也在发生巨大的变化，生活质量不断提高，众多潜在的健康危险因素也随之萌发。由于电信系统、无线电、广播、电视传真和雷达设备等的迅速增加而产生的电磁辐射，已经成为继“三废”污染之后的第4大环境污染源，给人的健康带来了不可低估的影响。微波辐射的电磁波区域是电磁辐射生物效应的重点区域。微波通常指波长为1m ～ 1mm、频率为300MHz ～ 300 GHz 的电磁波。按其波长可分为分米波(10dm ～ 1dm 称超高频UHF)、厘米波(10cm ～1cm 称特高频SHF)、毫米波( 10mm ～ 1mm 称极高频EHF)。按其效应强度又可分三级,即高功率密度( 10mW/ cm2 ) ,低功率密度(1 mW/ cm2 ),两者间为中功率密度。这对探讨微波生物学作用机制的量效关系十分重要。 微波辐射主要通过热效应和非热效应起作用。对热效应的研究较明确，通过影响机体的热调节系统而引起一系列的损伤,如导致晶体混浊、视力下降、白内障或失明，还可影响精子的生成、月经改变等；对非热效应的研究尚不多，如长时间接触低功率密度慢性辐射, 动物的神经系统、造血系统和细胞免疫功能可受损害； 辐射对遗传、生育致畸也会产生影响。职业性接触对人体的危害，主要是低强度慢性辐射对神经系统、眼和生殖系统的影响。 生殖系统是维持人体正常生理功能和繁殖后代的重要系统。生殖系统对微波电磁辐射比较敏感，主要是致热效应所产生的生殖系统损害。由于睾丸对微波辐射的热效应较敏感，微波对该系统的影响主要集中在对睾丸的影响上。自1948年有人报道微波对睾丸有影响后，人们对此一直给予极大的关注，从各个方面研究其可能的作用和机制。但到目前为止，尚有一些研究结果未达到共识，该方面研究仍有待进一步探索。 本文从微波对睾丸、生殖细胞和生殖功能的影响等方面综述国内外现有的部分研究，了解微波对生殖系统影响的研究现状进行总结，以期为今后的研究提供资料和方向。 1 微波对睾丸生殖细胞超微结构的影响 关于微波对睾丸生殖细胞结构影响的研究不多，且一直没有定论。国内、外学者曾对各种哺乳动物进行了实验研究, 认为一定功率密度的微波辐射可引起动物睾丸组织、细胞以及组织化学等方面的变化。国内学者一般认为2450MHz微波辐照动物附睾或睾丸，使其温度升高并维持一段时间可引起生精上皮、附睾上皮、曲细精管周组织上皮、曲细精管上皮等呈现超微结构改变，破坏睾丸生精过程，并导致初级精母细胞、早期和晚期精子细胞形态学异常等，停止微波暴露后一段时间，雄性生殖系统的上述改变可恢复正常。过去有研究人员报道[1]，兔经微波连续多次照射的实验条件下, 随着照射次数的增加, 微波对生精系统的抑制效应愈明显, 现为曲细精管直径随照射次数增多而明显缩小；陶松贞等[2]对雄性大白鼠研究后得出：给予大鼠不同功率密度的微波辐射后，引起睾丸生殖细胞超微结构的不同程度的变化，其中20mW/cm2和10mW/cm2照射组变化较明显，可见精原细胞质空化,精母细胞滑面内质网扩大, 线粒体异形、嵴缺损和空化, 并偶见环形核仁、核膜间隙扩大及核膜外凸等，而在1mW/cm2照射组中, 除线粒体变化明显外, 其它结构性变化都较少；杜忠民等[3]研究表明：给予小鼠频率为36.11GHz、功率密度为5mW/cm2的毫米波特定时间的照射后，睾丸生精上皮细胞有一定程度的损伤性变化，少数细胞可见凝固性坏死，而睾丸间质细胞、肾上腺皮质细胞仅见轻微变化。国外的报道也不一致，Dasdag S等[4]研究表明：移动电话微波辐射对雄鼠精子形态无影响，但会引起其组织学改变，即引起其输精管直径缩小；Forgacs等[5]研究表明：经1800MHz GSM-Like微波照射的雄性大鼠未发现其生殖器官在组织病理上有改变。以上研究结果不一致主要跟微波辐射的频率及功率密度有关，还与实验动物、其他条件等有关，但高功率微波辐射对睾丸生殖细胞超微结构的影响较低功率的影响作用明确。 2.微波对生殖细胞遗传效应的影响 2.1引起精子畸形 大量动物实验显示：微波辐射可引起动物精子畸形率升高，在中、高功率密度的微波辐射照射下这种作用很明显，而低功率密度辐射下很少发现。孙华明等[6]研究发现：大鼠经1800 MHz (连续波) 电磁场中照射21 d 后(功率密度分别为0.5mW/cm2和1.0mW/cm2 ) ,其精子畸形率与对照组相比差异无统计学意义( P > 0.05)，即低功率微波辐射后未引起明显的遗传损害；李瑞真等[7]研究表明：3mW/cm2强度的微波辐射不干扰鼠精子的生长过程，未发现精子畸形率增加；Akda 等[8] 报道,频率9450 MHz ,平均电磁波吸收比值SAR 仅1.8 W/kg 的连续波不间断照射小鼠26 d 后,小鼠精子畸形率明显上升。王保义等[9]研究表明：5mW/cm2强度的微波对人精子的活动度、存活率、畸形率及穿卵率有显著影响，7mW/cm2强度的微波辐射组还发现精子的染色体出现畸形变；刘文魁等[10]研究表明：频率为2450MHz，波长为12cm，功率密度分别为20、30、40 mW/cm2的微波辐射，对小鼠体细胞和生殖细胞有致突变作用, 对生殖细胞影响更明显，精子畸形以胖头样为主但微核无累加现象。 2.2引起精细胞染色体改变 微波辐射对体细胞致畸的研究较多，但由于实验条件不同、测量技术不高等原因，结果尚不明确。其引起生殖细胞染色体畸变的研究很少，效应更不明确。上述王保义等的研究发现7mW/cm2强度的微波辐射组精子的染色体出现畸形变；刘瑜瑚等[11]研究表明：用2450 MHz波长为12cm的微波照射大鼠睾丸30min，使睾丸温度维持在42±5℃可诱发精细胞染色体损伤。对这方面的研究有待进一步深入。 3 微波对精液质量的影响 男性生育力与精子的质量密切相关。成功的受精和受精潜能取决于精子数目、存活率、形态及精子运动质量。阎素文等[12]对雷达工人的精液质量后得出：微波辐射非致热效应对精液质量可以产生不良影响,引起亚临床损伤，如雷达作业人员精液量、pH 值、精子密度、精子活力均有下降,但精液黏度、精子存活率、顶体完整率、精子形态正常，性激素水平无变化；应用防护服后经全自动精液分析提示精子密度、精子活动力以及精子染色质结构分析多项参数均获得了明显改善[13]。当精子运动障碍时可干扰精子受精过程使生育指数下降。动物试验证明：微波辐射可导致睾丸中酶如5-核苷酸酶、ATP 酶、碱性磷酸酶、琥珀酸脱氢酶等活性下降,从而影响精子的能量代谢或能量供应不足，由此可引起精子运动障碍或精子游动缓慢,这是精子运动不可忽视的重要因素[14 ,15]。曾有人报道，对兔经微波连续多次照射的实验条件下, 精子浓度的下降程度有随着照射次数的增加而下降的趋势，提示微波对生精细胞的抑制作用存在着累积效应的可能性[1]。 4 微波对生殖健康的影响 有证据表明：微波对中枢神经系统和神经内分泌系统有一定得影响作用，对于生殖健康的影响也可因影响性中枢和神经内分泌而起作用。阎素文等[16]经调查后得出:长期低强度微波辐射对男性性功能有不良影响(导致男性性欲减退),导致女性自然受孕时间滞后，该研究还提示长期低强度微波暴露可能会加速作业人员性功能随年龄性衰退的进程。微波导致女性自然受孕时间滞后与微波引起精液质量下降[12]及性功能异常等有直接关系, James[17,18]研究发现,长期暴露于微波环境中子代性别比存在偏倚现象,并指出子代的性别比例失调可作为电磁辐射后生殖危害的评价指标，但阎素文等的实验并未发现微波接触对妊娠结局及子代健康有明显不良影响。对妊娠结局及子代健康的影响有待进一步的研究证明。 5 微波诱导生殖细胞凋亡的研究进展 对于微波辐射诱导睾丸组织生精细胞凋亡的基因机制研究，可以解释微波辐射对睾丸生精细胞的损伤作用。尉春华[19]等应用TUNEL方法检测到高功率微波( high power microwave, HPM)辐照后，可引起大鼠睾丸组织生精细胞凋亡增加,并与照射时间和取材时间有关。细胞凋亡是细胞的程序性死亡，它的发生跟一系列的凋亡调控蛋白有关，其中Caspases家族、bcl-2基因家族及myc家族与细胞凋亡密切相关。Kariya 等[20]指出bcl-2基因表达增强，拮抗辐射诱导的细胞凋亡；而尉春华等[21]研究发现高功率微波辐照大鼠后24 h,促进Bc1-2和C-myc蛋白的活化和表达,可能是高功率微波诱导凋亡的机制之一。Guney 等[22]研究发现：900 MHz的移动电话辐射可以促进小鼠活性氧（reactive oxygen species,ROS）的产生引起小鼠子宫内膜的损伤，提示ROS途径也可能是微波诱导细胞凋亡的机制之一。Dasdag等[23]研究发现：对小鼠精囊每周每日2小时照射900 MHz微波6个月后，其Caspases-3蛋白的表达无变化。这些结果的不一致与实验条件、检测和定量的方法不同有关。 6 小结 微波辐射的生殖毒性影响是多方面的，通过影响人或动物睾丸生殖细胞的超微结构破坏其生精过程，导致生殖细胞形态学异常或染色体改变等，并影响精液质量及生殖健康，最终阻碍生殖系统的正常生理功能而影响人或动物及其后代的健康。目前的研究多是通过对高、低功率密度的微波辐射的影响效应及对照组进行比较。高功率密度微波辐射组生殖毒性作用已得到普遍证实，不一致的地方与辐射频率、实验条件不同等有关，今后应继续相关研究，以发现微波辐射毒性作用的各种影响因素及机制；中、低强度慢性微波辐射接触的生殖毒性效应尚不确定，且可能存在累计效应，今后应增加对中、低强度慢性微波辐射毒作用的研究并探索其剂量-反应关系，为工作场所微波接触限值标准的制定提供依据。此外，以前以动物研究为主，今后应通过对接触工人或各种密切接触者的各种检测、健康监护或流行病学调查手段来增加其对人体影响的认识，确定其对人的生殖毒性作用。还应多进行基因水平的研究，深入了解其损害作用机制。