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研究背景随着现代科技的发展,各种电力电气设备和生活类电子产品比比皆是,使得不同频率、不同强度的电磁辐射无处不在,人类暴露于磁场环境的机会随之增加。在生物医学领域,中强磁场是指磁感应强度大于1 m T且小于等于1 T的磁场[1],广泛应用在工农业生产、交通运输、医疗卫生和国防军事等领域,其生物学效应也成为近几年学术界研究的热点之一。生殖系统是人类繁衍生息的基础,对雄性动物而言,睾丸是精子发生和成熟的重要生殖器官[2]。同时,睾丸对各种刺激因素如温度、化学物质、药物、辐射等都比较敏感,在一定条件下均可影响精子的发生过程、睾丸的形态结构及功能。目前研究多集中在极低频交变磁场和稳态强磁场的生物学效应方面,中强磁场对生殖系统的影响及机制研究较少。本文以雄性BALB/c小鼠为研究对象,从精子质量、睾丸形态结构、生精细胞凋亡、血清性激素水平和睾丸抗氧化能力等方面研究了中强磁场辐照对雄性小鼠生殖系统的影响,并对其相关作用机制进行初步探讨。研究目的探讨中强磁场辐照对雄性小鼠生殖系统的影响及作用机制,为脉冲磁场卫生防护标准研究提供参考依据。第一部分中强磁场辐照对雄性小鼠生殖系统的影响材料与方法1.辐照装置:中强磁场发生器采用大容量脉冲电容器放电产生脉冲大电流,继而产生中强磁场,波形脉宽为9 ms,磁场强度峰值为0～2 T可调。2.动物分组及辐照:健康成年雄性BALB/c小鼠270只（体重19.8±2.2 g）,随机化为假辐照组和5个辐照组（10 m T组、50 m T组、100 m T组、400 m T组和800 m T组）,每组45只,再将每组分为5个时间点,每个时间点9只。选用中强磁场发生器,对各实验组小鼠每天辐照1 h,连续辐照14 d,假辐照组小鼠的处理均同于辐照组,但磁场发生器的磁感应强度为0 m T。3.实验方法:1)连续辐照14 d,期间记录各实验组小鼠体重的变化;2)连续辐照14 d,分别于辐照后1 d、7 d、14 d、28 d和60 d进行取材,剥离双侧睾丸并记录重量,计算睾丸指数;3)剥离双侧附睾,游离精子,光镜下观察和统计精子数量、畸形率和存活率等指标;4)采用苏木精和伊红（hematoxylin and eosin,HE）染色观察小鼠睾丸的形态结构,十字交叉法测量小鼠睾丸生精小管直径。研究结果1.中强磁场辐照对雄性小鼠体重及睾丸指数的影响中强磁场辐照期间,800 m T组小鼠在辐照第4 d后体重开始下降,100 m T组和400 m T组小鼠在辐照第7 d后体重开始下降,辐照第13 d时,与假辐照组相比,高强度辐照组体重明显下降,差别具有统计学意义（P<0.05）。六个实验组小鼠体重在辐照后1 d、7 d、14 d和28 d时,差别具有统计学意义（P<0.05）。与假辐照组相比,100 m T组小鼠在辐照后1 d时体重明显下降,差别具有统计学意义（P<0.05）;400 m T组小鼠在辐照后1 d、7 d和14 d时体重明显下降,差别具有统计学意义（P<0.05）;800 m T组小鼠在辐照后1 d、7 d、14 d和28 d时体重明显下降,差别具有统计学意义（P<0.05）。提示本实验条件下中强磁场辐照可影响雄性小鼠体重增长。六个实验组小鼠睾丸重量在辐照后1 d、7 d、14 d和28 d时,差别具有统计学意义（P<0.05）。与假辐照组相比,100 m T组、400 m T组和800 m T组小鼠在辐照后1 d和7 d时睾丸重量明显下降,差别具有统计学意义（P<0.01）;800 m T组小鼠在辐照后14 d和28 d时睾丸重量仍明显下降,差别具有统计学意义（P<0.05）。六个实验组小鼠睾丸指数在辐照后1 d、7 d、14 d和28 d时,差别具有统计学意义（P<0.01）。与假辐照组相比,100 m T组、400 m T组和800 m T组小鼠在辐照后1 d和7 d时睾丸指数明显降低,差别具有统计学意义（P<0.01）;800 m T组小鼠在辐照后14 d时睾丸指数明显降低,差别具有统计学意义（P<0.01）;各辐照组在辐照后28 d时睾丸指数均明显降低,差别具有统计学意义（P<0.01）。提示本实验条件下中强磁场辐照可影响雄性小鼠睾丸指数。2.中强磁场辐照对雄性小鼠精子质量的影响2.1精子数量检测结果显示:六个实验组小鼠精子数量在辐照后1 d、7 d和14 d时,差别具有统计学意义（P<0.01）。与假辐照组相比,400 m T组和800 m T组小鼠在辐照后1 d、7 d和14 d时精子数量明显减少,差别具有统计学意义（P<0.01）。辐照磁感应强度越大,效应越明显。2.2精子畸形率检测结果显示:六个实验组小鼠精子畸形率在辐照后1 d、7 d和14 d和28 d时,差别具有统计学意义（P<0.05）。与假辐照组相比,100 m T组、400m T组和800 m T组小鼠在辐照后1 d时精子畸形率明显升高,差别具有统计学意义（P<0.05）;800 m T组小鼠在辐照后7 d、14 d和28 d时精子畸形率明显升高,差别具有统计学意义（P<0.01）。辐照磁感应强度越大,效应越明显。2.3精子存活率检测结果显示:六个实验组小鼠精子存活率在辐照后1 d时,差别具有统计学意义（P<0.01）。与假辐照组相比,100 m T组、400 m T组和800 m T组在辐照后1 d时精子存活率明显降低,差别具有统计学意义（P<0.05）。上述结果提示,本实验条件下中强磁场辐照可对雄性小鼠精子质量造成损伤,且磁感应强度越大,效应越明显。3.中强磁场辐照对雄性小鼠睾丸形态结构的影响3.1睾丸组织形态的变化:HE染色结果显示,不同强度辐照组小鼠呈现出不同的睾丸组织形态结构,与假辐照组相比,在辐照后各时间点,10 m T组和50 m T组小鼠睾丸组织形态结构未发生明显异常,生精上皮基底膜完整,生精小管内各级生精细胞排列整齐,管腔内可见成熟精子;在辐照后1 d和7 d时,100 m T组、400 m T组和800 m T组小鼠睾丸组织形态结构逐渐发生异常,生精细胞排列紊乱,界膜轻度增厚,管腔内精子数量减少,出现轻度空化。在辐照后28 d和60 d时,100 m T组、400 m T组和800 m T组小鼠睾丸组织形态结构又趋于正常。3.2生精小管直径的变化:六个实验组小鼠生精小管直径在辐照后1 d和7 d时,差别具有统计学意义（P<0.05）。与假辐照组相比,在辐照后1 d时,400 m T组和800 m T组小鼠生精小管直径缩短,差别具有统计学意义（P<0.05）。在辐照后7 d时,800 m T组小鼠生精小管直径明显缩短,差别具有统计学意义（P<0.05）。上述结果提示,本实验条件下中强磁场辐照可使雄性小鼠睾丸形态结构发生改变,且磁感应强度越大,效应越明显。第二部分中强磁场辐照对雄性小鼠生殖系统影响的机制探讨材料与方法1.辐照装置:同第一部分实验。2.动物分组及辐照:同第一部分实验。3.实验方法:1)采用TUNEL法检测生精小管中细胞凋亡情况;2)采用蛋白质免疫印迹（western blot,WB）法检测小鼠睾丸组织中凋亡相关蛋白（BAX、BCL2和Caspase 3）的表达水平;3)采用酶联免疫吸附试验（enzyme-linked immunosorbent assays,ELISA）检测小鼠血清中睾酮（testosterone,T）、促性腺激素释放激素（gonadotropin-releasing hormone,Gn RH）、黄体生成素（luteinizing hormone,LH）和卵泡刺激素（follicle-stimulating hormone,FSH）的水平;4)采用ELISA法检测睾丸中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）、丙二醛（malondialdehyde,MDA）和谷胱甘肽（glutathione,GSH）的变化。研究结果1.中强磁场辐照对雄性小鼠睾丸细胞凋亡的影响1.1睾丸组织生精细胞凋亡检测结果:TUNEL染色结果经图像分析显示,六个实验组小鼠生精细胞发生凋亡数在辐照后1 d时,差别具有统计学意义（P<0.05）。与假辐照组相比,100 m T组、400 m T组和800 m T组小鼠生精细胞凋亡明显增加,差别具有统计学意义（P<0.05）。1.2睾丸组织凋亡蛋白表达:WB检测结果显示,与假辐照组相比,在辐照后1 d、7 d、14 d、28 d和60 d时,不同强度辐照组小鼠睾丸组织BAX表达水平未见明显变化（P>0.05）;在辐照后1 d时,400 m T组和800 m T组小鼠睾丸组织BCL 2表达水平明显降低（P<0.05）;在辐照后7 d时,50 m T组小鼠睾丸组织Caspase 3表达水平明显增高（P<0.05）,400 m T组和800 m T组小鼠睾丸组织Caspase 3表达水平明显降低（P<0.05）,在辐照后28 d时,400 m T组和800 m T组小鼠睾丸组织Caspase3表达水平明显增高（P<0.05）,在辐照后60 d时,100 m T和400 m T组小鼠睾丸组织中Caspase 3表达水平明显增高（P<0.01）;在辐照后1 d时,800 m T组小鼠睾丸组织BAX/BCL 2比值明显升高（P<0.05）,在辐照后7 d时,400 m T组和800 m T组小鼠睾丸组织BAX/BCL 2比值明显升高（P<0.05）。上述结果提示,中强磁场辐照可增加雄性小鼠睾丸细胞凋亡。2.中强磁场辐照对雄性小鼠血清性激素的影响2.1血清T含量:ELISA检测结果显示,六个实验组小鼠血清T含量在辐照后1d和7 d时,差别具有统计学意义（P<0.05）。与假辐照组相比,在辐照后1 d时,400 m T组和800 m T组小鼠血清T含量明显降低,差别具有统计学意义（P<0.05）;在辐照后7 d时,100 m T组、400 m T组和800 m T组小鼠血清T含量明显降低,差别具有统计学意义（P<0.05）。2.2血清Gn RH含量:ELISA检测结果显示,六个实验组小鼠血清Gn RH含量在辐照后1 d和7 d时,差别具有统计学意义（P<0.05）。与假辐照组相比,在辐照后1 d时,800m T组小鼠血清中Gn RH含量明显升高,差别具有统计学意义（
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