5G手机辐射对小鼠精子质量和性激素水平的影响_薛一哲.pdf

第 41 卷 第 1 期2023 年 2 月辐射研究与辐射工艺学报 J.Radiat.Res.Radiat.PVol.41,No.1February 20235G 手机辐射对小鼠 精 子 质 量 和 性 激 素水平的影响薛一哲 张兆文 郭 玲 来盼盼 林加金 秦佟洲 荆云涛 王 星 周桂强 丁桂荣（空军军医大学军事预防医学系辐射防护医学教研室 西安 710032）摘要 为探讨5G手机射频辐射（Radiofrequency radiation，RFR）对成年雄性小鼠精子质量和性激素水平的影响，24只健康成年雄性C57BL/6小鼠随机分为假暴露组（Sham）和4.9 GHz暴露组（4.9 GHz RFR），每组12只。暴露组小鼠接受功率密度50 W/m2、频率为4.9 GHz的RFR全身暴露，每天1 h，连续暴露21 d。暴露结束后，通过检测精子数量和畸形率评估精子质量；通过苏木精-伊红（HE）染色观察睾丸组织形态；酶联免疫吸附试验（ELISA）测定睾酮（T）、卵泡刺激素（FSH）、黄体生成素（LH）、促性腺激素释放激素（GnRH）、胶质源性神经营养因子（GDNF）和干细胞因子（SCF）的水平；蛋白免疫印迹（Western blot）检测睾丸组织中GDNF和SCF以及血睾屏障紧密连接相关蛋白（ZO-1和Occludin）的水平。与Sham组相比，4.9 GHz组睾丸形态、精子数量和畸形率无显著改变；血清中FSH和LH含量无明显改变；睾丸内GDNF、SCF、ZO-1和Occludin蛋白水平均无明显变化；但是血清中T和GnRH含量显著降低。结果表明，本实验条件下，4.9 GHz RFR对小鼠精子质量无明显影响，但可导致性激素水平紊乱。关键词 手机射频辐射，小鼠，睾丸，精子，性激素中图分类号 R14DOI:10.11889/j.1000-3436.2022-0062Effects of 5G mobile phone radiation on sperm quality and sex hormone levels in miceXUE Yizhe ZHANG Zhaowen GUO Ling LAI Panpan LIN Jiajin QIN Tongzhou JING Yuntao WANG Xing ZHOU Guiqiang DING Guirong(Department of Radiation Protection Medicine,School of Military Preventive Medicine,Air Force Medical University,Xian 710032,China)ABSTRACT To investigate the effects of 5G mobile phone radiofrequency radiation(RFR)on sperm quality and sex hormone level of adult male mice,24 healthy adult male C57BL/6 mice were randomly divided into two groups,the sham-exposure group(Sham)and 4.9 GHz-exposure group(4.9 GHz RFR),with 12 mice in each group.The mice in the exposure group were exposed to RFR with a power density of 50 W/m2 and frequency of 4.9 GHz for 21 consecutive days,for 1 h a day.After exposure,the sperm quality was evaluated by detecting the sperm quantity and abnormality rate;Histomorphology of the testis was determined using Hematoxylin Eosin(HE)staining;the levels of testosterone(T),follicle stimulating hormone(FSH),luteinizing hormone(LH),gonadotropin releasing hormone(GnRH),glial derived neurotrophic factor(GDNF),and stem cell factor(SCF)were measured using enzyme-linked 基金资助：空军军医大学专项课题（2021HKYX08）资助第一作者：薛一哲，女，1991年3月出生，2017年6月于陕西师范大学获得硕士学位通信作者：丁桂荣，博士，教授，E-mail:收稿日期：初稿 2022-06-24；修回 2022-10-17Supported by Special Project of Air Force Medical University(2021HKYX08)First author:XUE Yizhe（female）was born in March 1991,and obtained her masters degree from Shaanxi Normal University in June 2017Corresponding author:DING Guirong,doctoral degree,professor,E-mail:Received 24 June 2022;accepted 17 October 2022薛一哲等：5G手机辐射对小鼠精子质量和性激素水平的影响0103012immunosorbent assay(ELISA);A western blot was used to detect the levels of GDNF,SCF and tight junction related proteins(ZO-1 and Occludin)of the blood-testis barrier(BTB)in testis tissue.Compared with the Sham group,no significant change in testicular morphology,sperm count,and sperm abnormality rate was observed in the 4.9 GHz RFR group;The content of FSH and LH in serum showed no significant differences;and the levels of GDNF,SCF,ZO-1 and Occludin in the testis showed no significant differences.However,the concentration of T and GnRH in serum decreased significantly.The results showed that under the experimental conditions,4.9 GHz RFR had no significant effect on the sperm quality of mice,but could lead to changes in sex hormone levels.KEYWORDS Mobile phone radio frequency radiation,Mice,Testes,Sperm,Sex hormonesCLC R142017年我国发布了5G移动通信频率的公告，3 3003 600 MHz和4 8005 000 MHz是5G移动通信系统重点引入的新频段，可能会取代目前的4G通信频段（9002 400 MHz）1。随着5G技术的发展，5G频段射频辐射（Radiofrequency radiation，RFR）是否会对健康产生危害引起越来越多的关注2。Miyakoshi 等3研究表明，5.8 GHz 电磁辐射暴露24 h后，对人眼角膜上皮细胞几乎没有产生遗传毒性。芮刚等4研究表明，5.8 GHz微波连续暴露30 d（每天暴露2 h或4 h）对SD（Sprague dawley，SD）大鼠的学习记忆没有显著影响。睾丸是对射频辐射高度敏感的靶器官之一，既往研究表明，环境射频辐射会对男性生殖系统产生不利影响5。Hasan等 6 发现，经2.4 GHz射频辐射连续60 d后（每天40 min或60 min），小鼠睾丸组织结构受损，生精细胞减少，生精小管管腔增大。Shahin等7报道，2.45 GHz射频辐射连续暴露30 d（每天2 h），小鼠精子数量和存活率显著下降，生精小管直径减小，但也有研究报告了射频辐射对大鼠睾丸组织结构功能没有明显影响8。由于实验设计的暴露参数和时长不同，所以目前关于射频辐射对雄性生殖系统的影响还没有统一的结论。同时关于5G频段射频辐射对雄性生殖系统的影响尚未见报道，因此，本研究目的是探讨4.9 GHz射频辐射（5G手机主要工作频段之一）对小鼠睾丸结构和功能的影响。1 材料与方法1.1 实验动物24 只健康成年雄性 C57BL/6 小鼠（体质量（22.62.7）g），购自空军军医大学（中国西安）实验动物中心，在严格卫生和通风良好的条件下进行饲养（温度（232）C；湿度（502）%；12 h光照，12 h黑暗），小鼠可自由获取食物和水。本研究中所有的动物实验均经空军军医大学（中国西安）动物福利委员会批准。1.2 射频辐射暴露条件及分组暴露系统由信号发生器、放大器和辐射天线组成。信号发生器为Keysight N5171B（是德科技，美国），频 段 9 kHz6 GHz；功 放 器 型 号 为 波 恩BLMA0860-100（BONE，德 国），输 出 频 段 为800 MHz6 GHz，最大输出功率50 dBm；天线为双脊喇叭天线，型号为新加腾XJT-DR10180（西安新佳滕，中国），可用频段为118 GHz，天线对角长度D为280 mm。将小鼠随机分为假暴露组（Sham）和 4.9 GHz射频辐射暴露组（4.9 GHz RFR），每组12只。将小鼠在清醒状态下单只置于有机玻璃盒内，置于距离天线70 cm处（射频辐射远场区域），每天全身暴露或假暴露于4.9 GHz RFR场1 h（上午9：0011：00进行），连续暴露21 d，暴露区的功率密度为 50 W/m2。Sham 组小鼠的处理方式与 4.9 GHz RFR组相同，但暴露系统无射频辐射输出。此外，每3 d记录两组小鼠的体重。1.3 小鼠血清采集和组织取样在暴露21 d结束后第二天，小鼠用1%戊巴比妥钠（60 mg/kg）腹腔注射麻醉。其中，每组12只小鼠经心脏左心室采血，全血在室温静置0.5 h后，4 C、3 000 r/min离心15 min，收集血清用于性激素检测。分离双侧睾丸称重，并计算睾丸指数，用预冷的磷酸盐缓冲液（PBS，pH=7.4）洗涤后，9只小鼠睾丸冻存于80 C待用，3只小鼠睾丸固定于Bouin氏液（北京雷根公司）中进行组织形态学检测；分离双侧附睾尾，游离出成熟的精子用于检测精子质量。1.4 小鼠精子数量及畸形率分析剪开小鼠双侧附睾尾置于1 mL精子培养基中，辐 射 研 究 与 辐 射 工 艺 学 报 2023,41:010301010301337 摇床缓慢摇动40 min制成精子悬液。稀释成合适浓度后冲入一次性尿沉渣计数板（BMJ Ventures Inc.，加拿大），在光学显微镜下（Leica，德国）计数；将精子悬液均匀涂在载玻片上并自然风干，用预冷的丙酮固定20 min后进行染色（2