高功率微波辐射对雄性大鼠生殖系统_省略_及补肾生精中药复方的干预作用研究_高雅静

・研究报告・
高功率微波辐射对雄性大鼠生殖系统的影响及
补肾生精中药复方的干预作用研究
高雅静1，胡海翔2，罗少波2，徐少强2，丁浩浩2，张启龙3，沈传运2，谢亚兰2
（1北京中医药大学第一临床医学院，北京 100029；2中国人民解放军空军总医院，北京 100142；3贵阳中
医学院，贵阳 550002）
摘要：目的：观察高功率微波辐射对雄性大鼠生殖系统的影响及补肾生精中药复方的干预作用。

方法：成年雄性Wistar大鼠随机分为空白组、辐射组、中药组。

辐射组用微波辐照大鼠15min，连续7d，中药组大鼠在辐射期
间每天灌服中药。

辐射后第1、2、7、14天取材检测精子常规、大鼠睾丸切片，HE染色观察。

结果：①第2、14天
中药组精子总数高于辐射组（P<0.05），第14天中药组明显高于空白组（P<0.05）；②第2、14天中药组精子总密
度显著高于辐射组（P<0.05），第14天时中药组显著高于空白组（P<0.05）；③第1、2、14天中药组a+b级精子率
显著高于辐射组（P<0.05）。

④与空白组比较，辐射组大鼠睾丸形态学表现为生精功能障碍，中药组大鼠睾丸形
态明显好转。

结论：补肾生精中药复方对微波辐射后大鼠生殖器官损害有一定的改善作用。

关键词：微波；辐射；病理；生殖；精子；精子活力；精子总数；补肾生精
基金资助：国家自然科学基金资助项目（No.30972991），中国人民解放军后勤部科研项目（No.BWS12J077）Study on effects of Bushen Shengjing Formula on the reproductive system of male rats
after high-power microwave radiation
GAO Ya-jing1, HU Hai-xiang2, LUO Shao-bo2, XU Shao-qiang2, DING Hao-hao2, ZHANG Qi-long3,
SHEN Chuan-yun2, XIE Ya-lan2
( 1The First Clinical Medical College of Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100029, China; 2Air Force General Hospital, PLA, Beijing 100142, China; 3Guiyang College of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550002, China )
Abstract: Objective: To observe the eff ects of the microwave irradiation on reproductive system of male rats, and to study the eff ects of Bushen Shengjing Formula on the reproductive system of male rats after the radiation. Methods: Male Wistar
rats were randomly divided into control group (Controls), radiation group (Radiations) and traditional Chinese medicine treatment
group (Drugs). Radiations and Drugs were received microwave irradiation 15 minutes a day, lasting for 7 days. Meanwhile, the
Drugs were given a special traditional Chinese medicine by intragastric administration once a day. At the fi rst day (1d), 2nd
day (2d), 7th day (7d) and 14th day (14d) after radiation, the sperms and testis of the rats were collected to detect the motility of
sperms, and pathologic changes of the testis were observed after HE stain, respectively. Results: ①At the 2d, 14d, the sperm count
of Drugs was signifi cantly higher than that of Radiations (P<0.05), as well the sperm count of Drugs higher than that of Controls
at 14d (P<0.05). ②At 2d, 14d, the density of sperm in Drugs was signifi cantly higher than that in Radiations (P<0.05), as well the
density of sperm in Drugs higher than that in Controls at 14d (P<0.05). ③At 1d, 2d, 14d, the percent of sperm grade a+b in Drugs
was signifi cantly higher than that in Radiations (P<0.05). ④The pathologic changes of testis in Radiations displayed disturbance
of spermatogenesis compared to Controls, while that in Drugs displayed normal function of spermatogenesis. Conclusion: The
microwave radiation could aff ect the movement parameters of sperms and lead to histological changes in testis in rats, which could
be improved by Bushen Shengjing Formula.
Key words: Microwaves; Radiation; Pathology; Reproduction; Spermatozoa; Sperm motility; Sperm count; Reinforcing kidney and generating sperm
Fund assistance: National Natural Science Foundation of China (No.30972991), Research Projects of the PLA Genral Logistics Department (No.BWS12J077)
通讯作者：胡海翔，北京市海淀区阜成路30号中国人民解放军空军总医院康复医学科，邮编：100142，电话：010-928627
E-mail：kz_huhaixiang@
通信、航空、雷达、舰艇、电子对抗等行业的作业环境中常存在微波辐射，可对从业人员的身心健康有一定的不良影响。

由于这些从业人员以男性为主，也会造成生殖系统疾病的发生，从而严重影响从业人员的工作效率。

临床中，胡海翔教授使用补肾生精中药复方治疗微波辐射后男性生殖功能障碍取得了较好疗效，本研究拟研究补肾生精中药复方对微波辐射造成的大鼠生殖系统损伤的改善作用。

材料与方法
1. 中药汤剂制备方法 补肾生精中药复方主要成分：菟丝子、女贞子、枸杞子、太子参、生黄芪、熟地黄等，每剂含生药量140g。

所有饮片均购于北京同仁堂药房。

取生药1剂，常规水煎、浓缩为生药量1g/mL的药液，置于无菌烧瓶内，封口膜密封，0-4℃冰箱保存。

按大鼠体质量以人体常用量的5倍剂量予以灌胃。

人体体质量按65kg计算。

计算公式：大鼠药物用量×大鼠体质量=5倍人体常规用量/人体质量。

2. 动物 健康成年雄性Wistar大鼠54只（12周龄），SPF级，体质量为230-270g，由军事医学科学院实验动物中心提供并饲养，动物合格证号：SCXK-（军）2007-004。

3. 分组、造模及给药 按体质量随机分为空白组（6只）、辐射组（24只）、中药组（24只）。

辐射组：大鼠置于反射系数近似零的微波暗室，接受全身均匀辐照1次。

辐照强度100mW/cm2，辐照时间15min（辐射源距离地面高度为30cm，辐射源距离大鼠的直线距离约10cm）辐照环境温度稳定于（18±2）℃，湿度50%-70%。

待辐射箱温度降至18℃后再进行下一组辐射。

中药组：辐射条件同辐射组，并在辐照后第1天开始，每日8：00-9：00按体质量灌服中药汤剂1次，持续7d。

空白组：置于辐射台上15min，但不予辐照，余条件同辐射组。

按12h白昼的节律调节光照，室内温度为21-23℃，相对湿度为60%，自由摄取食水，常规饲养[1]。

4. 取材 参照文献[2]记载及本次研究的目的，辐射后第1、2、7、14天，每次分别从辐射组和中药组各取6只大鼠的睾丸、附睾、精子等材料备用；于假辐射后第7、14天分别摘取空白组3只大鼠睾丸、附睾、精子等材料备用。

取材时用1%戊巴比妥纳130mg/kg经腹腔注射麻醉后再行取材。

5. 大鼠精液常规检测 实验鼠处死摘取睾后，分离输精管，于输精管与附睾尾结合部、输精管与前列腺结合部剪切离断输精管。

用胰岛素注射针抽取孵育缓冲液1mL，沿输精管一侧断端将针头插入输精管管腔内，轻推注射器，可见另一侧断端流出1-2滴乳白或灰白色液体，内含大量精子，将所得液体滴入试管，并继续用注射器中剩余孵育缓冲液冲洗输精管管腔，收集液体全部滴入同一试管中。

将所得精子置于37℃恒温孵育箱中孵育30min备用。

采用北京伟力公司WLJY-9000型彩色精子质量分析系统，参照《WHO人类精液及精子-宫颈黏液相互作用实验室检验手册》进行精子总数、精子总密度、a级精子率（％）、b级精子率（％）、c级精子率（％）、d级精子率（％）检测。

6. 大鼠睾丸附睾病理观察 组织取材后经10%中性福尔马林溶液固定，常规脱水、透明、石蜡掩埋、切片，HE染色、脱水、封片。

光镜40倍下观察睾丸间质细胞和血管是否有病理改变，生精小管内生精细胞形态及层次结构等.
7. 统计学方法 使用SPSS 17.0软件进行分析统计。

计量资料用x-±s表示，对正态分布数据进行one-way ANOVA检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

结果
1. 动物一般情况 辐射组：辐射期间，精神稍差，进食量减少，蜷卧，活动量减少，毛发缺乏光泽。

照射结束后，以上症状逐渐缓解消失。

中药组：与辐射组比，中药组大鼠状况好于辐射组，精神状态较好，反应较灵敏，饮食量正常，活动自如，毛发有光泽。

空白组：精神状态好，形态正常，饮食正常，体质量增加，好动，皮毛光泽。

2. 大鼠精液常规检测结果 见表1。

从检测结果来看，精子总数中药组较辐射组变化平稳，在第1、2、14天时与辐射组有较大的差异（P<0.05），第7天时辐射组较空白组明显下降（P<0.05），第14天时中药组较空白组有明显增多（P<0.05）；精子总密度中药组在第1、2、14天时与辐射组有较大的差异（P<0.05），第14天时中药组较空白组有明显增高（P<0.05）；a+b级精子率中药组在第1、2、14天时与辐射组有较大的差异（P<0.05），第7天时中药组、辐射组与空白组比较有显著下降（P<0.05），第14天时辐射组较空白组明显下降（P<0.05）。

表1 大鼠精子常规检测结果比较（x-±s，n=6）
时间组别总数（×109/L）总密度（×10-7/mL）a+b级精子率（%）第1天中药组 24.67±3.55 12.88±2.4517.36±2.87辐射组 34.50±3.43△ 19.88±2.57△ 12.28±2.69△第2天中药组 21.40±2.2110.38±0.1824.48±3.20辐射组 8.83±0.19△ 4.95±0.36△18.96±3.79△第7天中药组 18.60±3.58 8.27±0.24 41.21±3.87*辐射组 16.80±4.32* 7.06±0.72 39.41±4.08*
空白组26.50±3.237.73±0.5551.57±1.46
第14天中药组 25.60±4.68*15.70±1.32*40.42±1.54辐射组 13.50±2.35△ 6.60±1.01△ 24.50±2.75*△
空白组16.67±3.389.01±0.5234.64±0.56
注：与空白组同期比较，*P<0.05；与中药组同期比较，△P<0.05。

3. 大鼠睾丸附睾病理检查结果 见图1。

第1天，辐射组与中药组的病理表现相似，可见生精小管形态基本完整，基膜、生精小管上皮未见明显改变，各级生精细胞数量较多；睾丸间质相对丰富。

第2天，辐射组部分生精小管出现变形、塌陷，基膜变薄，部分生精小管上皮变薄，各级生精细胞数量减少。

睾丸间质细
胞排列稀疏。

中药组形态明显好于辐射组，生精小管形态基本完整，部分生精小管可见生精细胞脱落，基膜、生精小管上皮未见明显改变。

第7天，辐射组变形、塌陷的生精小管数量较多；基膜变薄，部分脱落；生精小管上皮变薄，各级生精细胞数量显著减少；管腔面精子数量显著减少；睾丸间质细胞排列稀疏。

空白组无明显形态改变。

中药组可见生精小管形态基本完整，基膜、生精小管上皮未见明显改变，各级生精细胞数量较多；管腔面精子数量减少；部分生精小管可见生精细胞脱落及排列紊乱。

第14天，辐射组变形、塌陷的生精小管数量增多，基膜变薄，部分脱落；生精小管上皮变薄，管腔面精子数量显著减少；多数生精小管可见生精细胞脱落及排列紊乱；睾丸间质细胞排列稀疏，透明样变性；部分生精小管支持细胞变性。

空白组无
明显形态改变，生精小管管腔饱满，生精上皮外的基膜均匀、完整；生精上皮厚度适中，可见不同发育阶段的生精细胞及成熟的精子；管腔内可见密度适当的精子；睾丸间质细胞排列均匀，疏松结缔组织中微血管丰富。

中药组形态好于辐射组，可见生精小管形态基本完整，基膜、生精小管上皮未见明显改变，
管腔面精子数量减少，部分生精小管可见生精细胞脱落及排列紊乱。

讨论
中医认为，微波辐射可以看做是六气中的“火”热之气[3]，其引起生殖系统的损害的病机主要是肾精不足，气阴两伤。

微波应用恰当，可以在医疗等各个领域造福人类，如若微波功
率过强、时间过长或未采取相应的保护措施，超过了人的承受能力，过则为淫，就会成为六淫之“火热”之邪，对全身各系统产生不良的影响。

火热之邪易伤津耗气，导致气阴两伤。

《素问・痿论》言：“逢大热而渴，渴则阳气内伐，内伐则热舍于肾”，说明“火热”之邪不仅日久入脏腑伤及肾，也可直中肾脏。

微波的“火热”之邪辐射人体后，机体会出现肾精不足，气阴两
伤的表现，进而影响生殖系统的功能。

中药及复方改善微波辐射引起的生殖系统损伤的疗效已受到人们的重视，多以补肾、提高机体免疫力的药物为主[4-5]。

补肾生精中药复方是胡海翔教授以五子衍宗丸为基础加减，针对微波辐射肾精不足、气阴两伤病机，依据补肾益精，益气养阴的治则总结的方剂，在临床中取得满意的治疗
效果。

方中枸杞子性味甘平，入肝肾二经，滋补肝肾，菟丝子性温味甘，温肾益精，二者共为君药，发挥补肾益精的作用。

熟地黄补血滋阴、益精填髓，女贞子滋阴益肾，协同君药发挥作用。

太子参补中益气、生津，黄芪为补气要药，功能补脾益气，两者共用益气养阴，补益之效大增。

现代药理学研究[6-7]表明，菟丝子对精子的运动能力和膜功能有促进作
用，能够提高精子质量，对过氧化损伤造成的精子膜、顶体结构和精子线粒体功能损伤具有明显的干预作用；菟丝子黄酮可以改善雷公藤多苷所致生殖系统损伤。

枸杞子的有效成分枸杞多糖具有抗辐射、保护生殖系统、抗氧化等功能[8]。

以菟丝子、枸杞子为君药的方剂具有稳定生精内环境、保护生精细胞的作用，动物实验[6]显示菟丝子、枸杞子等药合用增加生精障碍模型小鼠的睾丸附睾重量、增加精子密度、提高精子活率、恢复各级生精细胞比值的作用。

熟地黄具有升白细胞、补血、抗肿瘤、免疫调节等作用。

黄芪对电离辐射所致小鼠损伤具有保护作用，并具有明显的抗衰老和抗突变作用[9-10]。

以往以五子衍宗丸为代表的补肾益精方在治疗男性生殖方面的疾病研究颇多，但其是否对微波辐射导致男性生殖功能损害也有改善作用，这方面的研究比较少见，人们对于辐射损伤的研究多集中于损伤作用明显的电离辐射如钴60、伽马射线、X 线照射等，
对于微波这种虽然生活中常见但辐射后生物学效应
图1 各组不同时间睾丸病理切片图（HE×40）
辐射组第1天 中药组第1天
辐射组第2天 中药组第2天
空白组第7天 辐射组第7天
中药组第7天 空白组第14天
辐射组第14天 中药组第14天
出现缓慢的电磁辐射关注度较少，而针对微波辐射病机选用相应中药复方治疗微波辐射导致的生殖功能损害的研究较少。

本研究填补了这方面的空白。

现有的研究表明，微波辐射的功率密度越大[2,11]（大部分研究的功率密度设定在0-100mW/cm2之间），辐射的时间越久[12]（大部分研究的辐照时间设定在10s/次-15min/次、5次/周、连续4周之间），大鼠睾丸生精细胞的损伤越严重，可以引起生精细胞变性、坏死、脱落，精子减少或缺失，间质水肿，精子活动力下降，附睾精子畸形率增加，且损伤存在剂量效应关系和时间效应关系。

本课题组前期研究了大鼠辐射后14d时血清性激素等生殖功能的改变情况[13]，本实验在前面研究基础上进一步深化，分别从第1、2、7、14天不同时间点动态地观察了各项参数变化。

实验结果发现，除第1天外，精子总数、精子总密度、a+b级精子率，中药组都高于辐射组，且第2、14天精子总数、精子总密度、a+b 级精子率均显示中药组显著高于辐射组，差异有统计学意义（P<0.05），提示中药有一定的抗微波辐射生殖损伤的作用。

第1天，虽然精子总数、精子总密度显示中药组显著低于辐射组，但在随后的观察中，辐射组指标很快下降并低于中药组，提示中药可能在1d以后才开始发挥作用，有一个起效的时间差。

以往的文献中几乎没有涉及不同辐射时间后空白组的动态情况，均只观察了某一时间点的数值，本研究中空白组第7、14天的数值变化无从比较，而现有的研究认为[14]，哺乳动物的生精周期约为8-17d，大鼠的生精周期约为12-13d，笔者认为，可能由于大鼠的精子在第14天前后会有生理性的功能减退、凋亡，所以空白组精子活性（a+b级精子率）和精子总数在第14天出现了一定程度的降低，而中药成分的补肾生精作用可以明显的改善这种凋亡和功能减退，故而中药组没有出现明显的降低。

形态学的结果也同样提示了中药对辐射损伤的改善作用。

结合其他研究的结果，笔者认为，微波辐射对男性生殖系统的损伤是从中枢神经系统到内分泌系统、从精子活力形态等宏观参数到DNA、mRNA以及基因等微观参数多系统、多层面的，而补肾生精中药复方对微波辐射后大鼠的精子数量、精子活力、睾丸组织的形态学的改善作用，可能与减少精子凋亡、促进生精细胞功能恢复有关。

TIP60（Tat-Interactive Protein，60Kd）是一种组蛋白乙酰化转移酶，它可以影响组蛋白氨基酸残基的乙酰化，进而改变染色质的结构。

现有研究发现，不论在精子发生过程中还是在受精过程中，组蛋白乙酰化对染色质重组起着至关重要的作用[15-17]。

微波辐射导致的DNA损伤诱导了TIP60的组蛋白乙酰化转移酶活性上调，然后通过促进下游DNA损伤修复蛋白p53的乙酰化水平，进而调节DNA损伤修复或细胞凋亡，同时中药可能调整p53的信号转导，促进DNA修复过程，改善精子活力、密度等参数和睾丸形态。

下一步尚需针精子凋亡、可能的作用靶点等进行进深入的研究。

参 考 文 献
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