Состояние репродуктивной системы крыс-самцов после электромагнитного облучения мобильным телефоном (900 МГц) на стадии раннего онтогенеза

 

Более высокая чувствительность организма на этапе раннего постнатального развития к негативным антропогенным факторам окружающей среды, в том числе к ЭМИ, вероятно, может оказывать более выраженное влияние, чем на половозрелых животных. В связи с этим имеющиеся данные о состоянии репродуктивной системы животных, которые подвергались электромагнитному воздействию в диапазоне мобильной связи и от оборудования Wi-Fi в ранний постнатальный период, полученные в последнее время (2007–2014 гг.), представляли повышенный интерес.

Как следует из результатов исследований [243], в процессе пубертатного развития крыс Sprague-Dawley при облучении мобильным телефоном 1 ч/день на протяжении 45 дней при 890–915 МГц, величине SAR – 0,48 Вт/кг, среднем значении мощности 2 Вт структура ткани семенника и свойства половых клеток не изменялись, отсутствовали изменения в семенных извитых канальцах, включая стадии сперматогенного цикла, не выявлялось также значимых отклонений в таких показателях, как масса и размеры семенника, процессы пролиферации сперматогенных клеток и активность каспазы-3. Таким образом, эти данные показывают, что облучение мобильным телефоном с низким значением SAR не вызывает негативных эффектов в семенниках в процессе пубертатного развития организма.

Ежедневное облучение двух групп крыс-самцов Спрейг-Доули в период репродуктивного созревания (период от 5 до 10 нед) по 5 ч/день на протяжении 5 нед при 1,95 ГГц, SAR 0,4 и 0,08 Вт/кг соответственно не приводило к существенным различиям в массе тела и показателях репродуктивной системы (масса семенников, эпидидимисов, семенных пузырьков, подвижность и морфология клеток спермы и тестикулярной ткани, количество сперматозоидов из эпидидимиса). Однако при электромагнитной экспозиции с высоким уровнем SAR количество спермы было значительно выше, чем в ложнооблученной группе. Авторы считают, что полученные результаты демонстрируют отсутствие вредного влияния ЭМП указанного диапазона на семенники [244].

В то же время большинство других исследований в отношении эффектов ЭМИ на развивающийся организм не столь однозначны и носят выраженный негативный характер.

Так, после облучения крыс-самцов Вистар, начиная с двух дней после рождения, по 2 ч/день на протяжении 90 дней при 900 МГц (SAR – 3,00, 2,7, 2,2 и 1,2 мВт/кг на 10, 20, 50 и 70-й дни после облучения соответственно) и 1800 МГц (SAR – 0,053, 0,046, 0,011 и 0,011 мВт/кг на 10, 20, 50 и 70-й дни после воздействия соответственно) в тестикулярной ткани выявляется большое количество сперматогенных клеток с пикнозом, клеток премейотических стадий и клеток Сертоли (табл. 3.9). В половых клетках облученных животных много вакуолей, они десквамируют. Отмечено, что степень повреждений ткани семенника была более высокой при частоте 1800 МГц [245]. Сперматозоиды, выделенные из эпидидимисов самцов в облученных группах, характеризуются повышением подвижности по сравнению с контролем, отклонениями в морфологии клеток, особенно жгутика. В то же время у облученных крыс не было различий в нарушениях головки и средней части сперматозоидов, а их количество, несмотря на отсутствие достоверных изменений, имеет тенденцию к повышению на 18,9 и 26,0 % соответственно при 900 и 1800 МГц. В сыворотке крови экспериментальных животных отмечается достоверное повышение содержания тестостерона.

 

Таблица 3.9. Уровень тестостерона в сыворотке крови и изменение некоторых показателей репродуктивной системы крыс-самцов, подвергнутых ЭМИ воздействию (900 и 1800 МГц, 2 ч/день, 90 дней), начиная с двухдневного возраста [245]

* Достоверно при Р < 0,05.

 

Экспонирование крыс-самцов Спрейг-Доули (исходный возраст 3 нед) при 2,45 ГГц 1 или 2 ч/день (SAR – 1,41 Вт/кг, ППЭ – 60,1 мВт/м) в течение 8 нед не вызывало существенных отклонений в массе семенников, содержании ФСГ и ЛГ в сыворотке крови. В то же время у облученных животных при 2-часовой экспозиции наблюдается достоверный рост числа клеток Лейдига (124,5 % по сравнению с контролем), что, вероятно, взаимосвязано со значительным повышением уровня тестостерона в сыворотке крови (при 1-часовом облучении в 1,65 раза, а при 2-часовом – в 2,38 раза), которое, однако, не достоверно. В извитых семенных канальцах крыс после электромагнитного воздействия наблюдается значимое падение числа сперматоцитов по сравнению с контрольным значением. Так, у интактных животных количество сперматоцитов составляет 9,36 ± 2,13, а у облученных резко падает при 1– и 2-часовой экспозиции до 2,10 ± 0,63 и 1,55 ± 0,55 соответственно. Эти изменения подтверждают высокую биологическую активность ЭМИ на частоте 2,45 ГГц на репродуктивную систему самцов, а также и то, что длительное облучение вызывает негативные эффекты на пролиферацию и дифференцировку половых клеток и этот факт может быть важным для понимания патогенеза сперматогенеза, вызванного действием ЭМП, оказывающего влияние на оплодотворяющую способность [246, 247].

Электромагнитное воздействие от оборудования Wi-Fi (2,437 ГГц, 24 ч/день, на протяжении 20 нед, максимальное значение SAR – 0,091 Вт/кг) приводит к снижению в ткани семенника растущих крыс Вистар активности каталазы и глутатионпероксидазы, что указывает на состояние оксидативного стресса [248].

Реакция репродуктивной системы крыс-самцов, которые подвергались электромагнитному воздействию от мобильного телефона при 900 МГц (8 ч/день, 1 и 2 мес) на стадии раннего постнатального развития (исходный возраст 1 мес), выражалась в тенденции к повышению относительной массы семенников и эпидидимисов, более значимому для семенника (табл. 3.10) [249, 250].

Установлено, что облучение животных в течение 1 мес вызывает снижение числа всех типов клеток, т. е. как диплоидных (сперматогонии), тетраплоидных (сперматоциты 1-го порядка), S-фазных сперматоцитов, так и гаплоидных (сперматиды различных стадий формирования) клеток в пределах 10,4–22,3 % (рис. 3.1). На 3-и сутки после двухмесячного облучения наблюдается выраженная диспропорция клеточного состава сперматогенных клеток различных этапов дифференцировки. Происходит падение (более чем на 50 %) количества удлиненных и продолговатых сперматид (НС1 и НС2), повышение числа тетраплоидных (в два раза) и S-фазных сперматоцитов на 53,3 % по отношению к контролю. Однако к 14-м суткам после прекращения облучения наступает нормализация клеточного состава сперматогенных клеток при сохранении некоторой диспропорции в их количестве на отдельных этапах дифференцировки [249, 250].

 

Таблица 3.10. Влияние ЭМИ сотового телефона (900 МГц, 1 и 2 мес, 8 ч/день) на некоторые показатели репродуктивной системы крыс-самцов [249]

* Достоверно при Р < 0,05.

Примечание. ОМС – относительная масса семенников; ОМЭ – относительная масса эпидидимисов; СПГ – сперматогенные; СПЗ – сперматозоиды.

 

Рис. 3.1. Изменение распределения популяций сперматогенных клеток в тестикулярной ткани семенника крыс в различные сроки после длительного воздействия ЭМП сотовым телефоном (900 МГц): HC2 – продолговатые сперматиды; HC1 – удлиненные сперматиды; 1C – круглые сперматиды; 2С – сперматогонии; S-phase – сперматоциты в прелептотене; 4C – сперматоциты 1-го порядка; * – достоверно при Р < 0,05

 

Анализируя общее количество сперматогенных клеток в тестикулярной ткани и зрелых сперматозоидов, выделенных из эпидидимисов облученных животных, следует отметить, что спустя 1 мес после воздействия выявляется интенсификация продукции сперматогенеза и спермиогенеза, что отражается на их количестве в эпидидимисе. Количество указанных клеток в семенниках достоверно повышается на 13,8 и 16,1 %, а в эпидидимисе – только на 8,0 %. В последующие сроки после прекращения электромагнитной экспозиции сотовым телефоном в течение 2 мес (900 МГц) общее число клеток в семеннике и особенно в его придатке имеет преимущественно тенденцию к снижению, более выраженную в начальном (3-и сутки) и в отдаленном периодах. Так, на 28-е сутки после воздействия общее количество клеток в тестикулярной ткани уменьшается до 89,7 %, а число зрелых половых клеток, выделенных из эпидидимиса, составляет только 82,7 % по отношению к интактному контролю.

Жизнеспособность сперматозоидов в начальные сроки наблюдения (1-е и 3-и сутки) не отличается от контроля, а в дальнейшем она повышается на 7-е и 14-е сутки более чем на 10,0 % и снижается к 28-м суткам после воздействия (13,0 %), однако эти изменения не носят достоверного характера.

Продукция тестостерона, регулирующего сперматогенез, в сыворотке крови облученных животных существенно падает (49,0 % к контролю, Р < 0,05) только после одномесячного воздействия ЭМП (табл. 3.11). В последующие сроки после двухмесячной экспозиции уровень этого гормона также колеблется в значительных пределах. Так, на 1-е сутки после прекращения воздействия его концентрация повышается на 27,0 %, в последующие сроки (3, 14 и 28-е сутки) содержание тестостерона находится на сниженном уровне. Особенно низкий уровень тестостерона в крови отмечается на 3-е и 28-е сутки (52,6 и 69,4 % соответственно). Однако во всех этих случаях изменения исследуемого гормона не носят достоверного характера.

 

Таблица 3.11. Изменение содержания тестостерона в сыворотке крови (нг/мл) крыс после ЭМИ мобильным телефоном (900 МГц, 8 ч/день, 1 и 2 мес) [246]

* Достоверно при Р < 0,05.

 

Полученные данные свидетельствуют, что длительное электромагнитное воздействие на организм животных, начиная с пубертатного возраста, оказывает значительное влияние на изучаемые показатели репродуктивной системы самцов. Наиболее существенные отклонения выявляются в процессе сперматогенеза и в его регуляции в различные сроки после облучения. Это выражается в значимой диспропорции количественного состава различных типов половых клеток в тестикулярной ткани и тенденции к снижению уровня тестостерона в сыворотке крови облученных животных, что в конечном счете приводит к уменьшению продукции зрелых половых клеток в эпидидимисе, но также может вызвать изменение их качественных характеристик, оказывающих влияние на оплодотворяющую способность сперматозоидов [246].

Необходимо также иметь в виду, что тестостерон, являясь основным гормоном репродуктивной системы самцов, стимулирует развитие отдельных этапов сперматогенеза и снижение его уровня в этих условиях в большинстве случаев, что вполне согласуется с вышеприведенными данными о падении количества сперматоцитов и сперматид в ткани семенника.

При анализе биологических эффектов, вызываемых у неполовозрелых крыс-самцов при электромагнитном излучении от мобильного телефона (1800 МГц, 8 ч/сут) различной продолжительности, выявляется изменение показателей массы семенников и эпидидимисов. Так, 7-дневная экспозиция вызывает повышение их относительной массы, после 14-дневного облучения эти показатели падали, а после воздействия в течение месяца существенных изменений относительной массы исследуемых органов не выявлялось. Экспозиция животных в течение 7, 14 и 30 дней приводит к диспропорции количественного состава сперматогенных клеток в тестикулярной ткани, число эпидидимальных сперматозоидов возрастает, особенно значительно при кратковременной экспозиции (7 дней), но их жизнеспособность снижается, в то время как индекс DFI (индекс фрагментации ДНК) существенно не изменяется [251].

Таким образом, большинство имеющихся данных о влиянии ЭМИ в диапазоне мобильной связи на репродуктивную систему самцов в основном подтверждает мнение о ее более высокой чувствительности на стадии раннего постнатального развития к излучению мобильного телефона.

 

Глава 4