王克礼
摘自《中国天使网》
前言：睾丸是电磁辐射敏感的靶器官之一，电磁辐射(包括微波、极低频率电磁场、脉冲电磁场、电场和静电磁场)不仅可以引起睾丸结构和功能的损伤，造成性功能和生精能力下降，而且可影响子代。本文对该方面的研究进展进行了综述。 远古时代，自然环境中存在的一定数量电磁波，曾有益于人类的生存和繁衍。现代社会，随着无线电技
术的广泛应用，广播、电视、通讯、电力事业、交通运输的迅速发展和各种家用电器的普及，电磁技术已深入到千家万户，并与人类的生产、工作和生活息息相关，应运而生的电磁疗法也正在为人类健康服务。然而人类在利用电磁波的同时，也人为地造成了一种新型环境电磁辐射污染即电磁污染，并成为损害人类健康的重要环境因素之一。睾丸是电磁辐射敏感的靶器官之一，电磁辐射不仅可以引起睾丸结构或功能的损伤，造成性功能和生精能力下降，而且可影响子代。
1 电磁辐射对男性性功能的影响
电磁辐射是否对男性性功能有影响是令人感兴趣和关注的问题，但迄今为止尚无统一的结论。早在1984年,Steeno等调查发现，职业暴露可影响男性性欲和生育力。王桂珍等对368名接触微波(400～9400 MHz)和高频辐射(3～78MHz)作业男工的流行病学调查结果显示，性欲减退的发生率随专业工龄的增长而升高，有明显的时间-反应关系，性功能异常率(包括性欲减退、阳痿、早泄)随日暴露时间延长而升高。胡佩瑶等检测了53名微波加温节育的志愿者血清睾酮浓度，发现照射后3个月至1年内血清睾酮的浓度明显降低，且照射期越长，睾酮降低越明显。动物实验发现,Wistar雄性大鼠分别暴露于20 mT的脉冲电磁场20min、1h、2.5h，或先暴露0.1mT2.5h再长期暴露20mT30d(6h/d)，可引起肾上腺、甲状腺和性腺活性改变。小鼠暴露于17kHz电磁场(100kW/m)每天1h或4h，每周5d，共9个月，结果睾丸间质细胞减少。王水明等采用8×103、2×104、6×104 V/m的电磁脉冲重复5次全身辐射小鼠，结果发现3种不同场强电磁脉冲辐射后28d内小鼠睾丸间质细胞水肿和空泡变性，胞质线粒体肿胀 、数目减少，内质网扩张，脂滴增多，大多数脂滴着变浅，部分或完全排空，血清睾酮与对照组相比
较均呈不同程度的降低，分别在辐射后6h～14d、6h～7d、1～28d时显著降低(P<0.05或P<0.01)，而LH和E2均未发生明显改变。此外，静电磁场暴露也可影响性功能。然而也有相反的报道，如兔暴露于6GHz微波50min(脉冲2Hz，平均功率密度0.015mW/cm2)，大鼠连续暴露于50Hz正弦磁场6周(磁场强度1、5或50μT)，大鼠连续暴露50Hz电场(场强25kV/m或100kV/m)280h、440h或1240h(8h/d)，对血清睾酮均未见影响。重建城镇
2 电磁辐射对睾丸的影响沈阳1949
纸片胎
2.1微波辐射
关于电磁辐射对睾丸结构或功能的影响研究最广泛的领域是微波辐射。微波是一种频率在300 MHz～300GHz之间的电磁波，在雷达、航空、通讯、遥控、彩电及医学中广泛应用。众多的研究表明，睾丸是微波辐射最敏感的靶器官之一。小鼠睾丸局部经厘米波(2.45GHz，距发射天线7cm，输出功率70mA)照射，待肛温升至(41±0.5)℃后持续照射15min，间隔1周后第2次照射，在照射后1周、2个月和5个月后观察，结果发现各级生精细胞浊肿、坏死和脱落，病变轻重有明显的不均一性，其中周边部的曲细精管变性最明显；不同细胞对微波的敏感性存在显著差异，细胞敏感性依次为精母细胞、精
子细胞、支持细胞、精原细胞、附睾上皮细胞、间质细胞；病变的严重程度和受照次数呈正相关，而与照后时间呈负相关。兔睾丸局部受微波(2.45GHz，距发射天线10cm，输出功率100mA)照射，待阴囊表面温度升到41℃，恒温20min 后,0.5h、1h、4h、12h、24h,3d、15d、30d、60d、90d和120d发现，精原细胞、初级精母细胞和早期精子细胞超微结构损伤均表现为滑面内质网和核膜间隙扩张、线粒体肿胀、核膜局部破坏、最终细胞崩解。精子细胞改变主要表现为顶体系统、核、尾部线粒体鞘和纤维鞘上。其中初级精母细胞和精子细胞的损伤较精原细胞严重，照射后0.5～1h初级精母细胞、早期和晚期精子细胞即有明显的改变,90～120d后普遍恢复正常；而精原细胞照射后12h可见改变,60d后恢复正常。1.7GHz的微波(功率密度为10mW/cm2)短时间照射对睾丸结构无或有轻微影响；当照射时间延长至100min时，可出现严重的病理学改变，表现为曲细精管内生精上皮变薄、生精细胞脱入腔内；当功率密度达50mW/cm2，照射时间为30～40min时，生精细胞全部蜕变，曲细精管空虚，间质明显水肿。宁竹之等用2.45GHz微波分0.5、1.0、5.0mW/cm2功率密度连续全身照射大鼠100d(1h/d)，结果显示0.5mW/cm2和1.0mW/cm2微波剂量长期辐射，大鼠深部体温和对照组无明显统计学差异，当辐射剂量达5.0mW/cm2时，深部体温出现明显升高，此时精原细胞、初级与次级精母细胞出现核膜皱褶不平滑、线粒体空泡化、精子主段纤维鞘分离成束状、线粒体空泡化等。总之，实验动物无论经全身照射或睾丸局部照射；经低功率密度或高功率密度照射；是短期还是长期的照射，只要是睾丸温度升高，微波均能引起睾丸明显的病理形态学改变，即微波对睾丸的作用主要是热效应。但这种热效应的机制目前尚未阐明，可能是温度升高导致生精细胞膜通透性改变。也有人认为膜通透性改变可能继发于睾丸升温后局部缺氧或能量底物不足，但缺乏相关的实验资料。
对极低功率密度微波的研究，可能更接近于评价目前现实生活中微波对人类的危害。大鼠分别暴露于2.45GHz连续微波(功率密度2.65mW/cm2)13、26、39和52d(1h/d)后，发现附睾精子数的明显减少发生在52d照射组；睾丸及附睾重量、异常精子数的明显改变发生在26、39和52d照射组；照射组均可见生精上皮变薄、生精阻滞、曲细精管坏死及间质水肿外，还可见附睾萎缩、间质水肿、单核细胞浸润、成纤维细胞增殖活性增强等病理性改变。除对睾丸结构产生影响外，微波辐射还可引起睾丸和附睾中精子形态异常的数量显著增多，凝集素受体WGA、SBA、Con-A含量显著下降、酶和核酸的改变等。小鼠持续暴露于2.45GHz连续微平衡电桥
波(功率密度1mW/cm2)120、150和200d(2h/d)后，睾丸组织DNA经HinfⅠ消化后7～8kb的带形发生明显改变。小鼠全身接受2.45GHz，功率密度分别为23、55、108μW/cm2微波照射21d(3h/d)后，低剂量组只引起睾丸组织内Mn的含量降低，中剂量组引起Mn、Zn、Fe、Mg 含量降低，而高剂量组引起Mn、Zn、Fe、Cu、Mg、Ca等元素的含量降低。这表明尽管微波的剂量很低，只要是长期辐射，其对人体潜在的危害是可能存在的。
浙江省湖州市织里镇2.2极低频率电磁场
极低频电磁场是指频率在0～300Hz之间的电磁场，是与人类日常生活关系最为密切的电磁场之一，主要产生于公共交通用的火车、高压输电线路和家用电器。研究发现，大鼠暴露于50Hz电磁场(5μT)32
周(22h/d)不能引起睾丸形态学的改变。ICR小鼠暴露于50Hz电磁场(场强1.0mT)13、26、39或52d后，发现暴露26d组睾丸4C/2C细胞比率显著降低,1C/4C 细胞比率明显增加；暴露52d组1C/2C细胞比率明显增加,2C细胞数降低，表明长期暴露于极低频率电磁场可影响精原细胞的分化和增殖。8～10周龄F1小鼠分别暴露于50Hz电磁场(场强1.7mT)2h或4h，在暴露后7、14、21、28、35和42d后，发现暴露2h组无影响，暴露4h组的28d精子生成延长。而人精子暴露于50Hz的电磁场(20mT)2h不发生畸变。上述研究表明，暴露于一定强度极低频电磁场一定的时间，可影响生精过程。
2.3脉冲电磁场
脉冲电磁场或电磁脉冲具有非常宽的频谱，包含从甚低频至数百兆赫的各种频率分量(0～109 Hz)，其频谱几乎可覆盖整个无线电波(包括民用和军用)频段。其对睾丸的影响迄今为止国内外仅见零星报道。大鼠暴露于3GHz脉冲电磁辐射120d(0.25mW/cm2,2h/d)，可见曲细精管出现一系列病理性改变,120d后仍未恢复。Wistar大鼠经6×104V/mEMP5次重复照射后48h，可引起睾丸精原细胞和间质细胞超微结构的明显损伤。王德文等曾以3种场强(2×104、6×104和12×104 V/m)电磁脉冲对家犬和猴照射，经过长期(1年)动态病理观察发现，睾丸生精上皮进行性变薄，精细胞、精原细胞、精母细胞进行性减少。王水明等采用8×103、2×104和6×104V/m的电磁脉冲重复5次全身辐射小鼠，结果发现,3种场强的电磁脉冲辐射后6h～28d均未引起小鼠肛温和阴囊皮肤温度的明显升高，但睾丸却发生显著的各级生精细胞水肿、坏死和脱落，曲细精管内成熟精子稀少和缺失；精原细胞、精母细胞和精子细胞
均出现核膜间隙增宽、线粒体肿胀或灶性空化、内质网扩张，而精原细胞还出现异染质凝集或边移，核膜局灶性溶解，糖原颗粒减少；精子细胞高度水肿、核膜膨出或灶性溶解、线粒体高度肿胀、内质网显著扩张；精子头部形态异常、染质浓缩不良、顶体形态结构异常等。最敏感的靶细胞是精原细胞和精子细胞；周边部曲细精管病变最明显；病变的严重程度与场强的大小呈正相关。此外脉冲电磁场暴露可降低抗过氧化物酶的活性，增加脂质过氧化，引起乳酸脱氢酶同工酶活性的改变。
2.4电场
小鼠暴露于17kHz电场9个月(100kV/m,1h/d或4h/d)每周5d，出现曲细精管生精上皮脱落、间质细胞减少、微循环和代谢改变；当暴露于50 Hz交变电场(40kV/m)精子生成出现障碍，其中精原细胞和精子细胞损伤严重，且幼年期和老年期较青春期更易发生损伤。雄性大鼠急性暴露于50Hz电场(100kV/m)30min后与正常雌鼠交配，结果交配数和生育力均降低，但睾丸重量、精子活力、妊娠、胚胎植入和吸收、子鼠外观无明显改变。雄性大鼠睾丸暴露于静
电场(1～7kV/m)，不引起动物的死亡，但其生育力降低，暴露后3、30、60和90d后仍未恢复，其中6kV/m和7kV/m静电场暴露还可引起子代先天畸形，如雄性子鼠阴茎包皮过长、雌性子鼠骨盆狭窄等。
2.5静电磁场
静电磁场通常指商用永久性磁铁产生的磁场。研究发现静电磁场也可在一定程度上影响生殖，且主要依赖于磁场强度和暴露时间。小鼠持续暴露于0.3T静电磁场(磁共振)66h对精子生成无影响；当暴露于静电磁场35d(0.7mT,1h/d或24h/d)，虽对精子头部大小、精子尾部无明显影响，但精子头部钩的缺乏明显增加；而当暴露于1.5T静电磁场30min后16d和29d，睾丸曲细精管和附睾管内精子明显减少。
3 电磁辐射对子代的影响
流行病学的调查显示，父亲受电磁辐射后，可影响后代。1983年Nordstrom等报道工作在高压装置附近的男性，其后代围生期死亡率增加3.6倍，先天畸形增加3.2倍。1984年Buiatti 等报道在广播电线工厂工作的男性，其后代男性不育增加5.9倍。Tornqvist报道在电力工厂工作的男性，后代尿道下裂危险性增加2倍，母亲在类似环境中工作无影响。当男性暴露于极低频电磁场强度较高的区域，如电工、电子工人、养路工、焊工、电设备修理工，其后代成神经细胞瘤的发生率增加。然而也有作者发现厘米波2.45GHz局部照射小鼠睾丸，每次照射15min(睾丸内温度维持在41oC)，分1次和3次组，照射后2个月，精子染体的改变主要为精子染体非整倍体有所增加，但与对照组比较，差异不显著；将该小鼠与健康雌性小鼠交配，然后取其4～8个细胞期卵胚进行胚卵细胞妹染单体交换(SCE)观察，发现实验与对照细胞无明显差异。
虽然诸多的流行病学调查还存在一定的缺陷，实验研究中的实验动物和细胞、电磁辐射频率、场强或
功率密度、辐照时间等诸多方面也存在差异，所得到的结果并不完全一致，甚至相反，但越来越多的证据表明，电磁辐射对男性生殖的影响是存在的。目前，电磁辐射的热效应损伤已得到充分肯定，但电磁辐射非热效应性的损伤及其作用机制至今远未阐明，而非热效应性电磁辐射又是环境电磁辐射(电磁污染)生物效应的主要类型。迄今为止，国内外在该领域的研究存在不同程度缺陷，如已有的动物实验研究常常局限于某一频率范围，或仅对生殖领域的某一特定点的损伤效应观察，迄今缺乏系统性研究；流行病学调查和动物实验又多限于结果的描述，而对损伤机制常常限于推测。因此，深入开展非热效应电磁辐射对男性生殖影响的生物学效应和作用机制研究，不仅有助于医学防护的实施，而且对电磁辐射所致的流产、早产、胎儿宫内发育延缓、先天畸形、围生期死亡、基因病等生殖危害机制的阐明也具有很大的理论意义和参考价值。
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