نوع مقاله : علمی - پژوهشی
چکیده
هدف: هدف این پژوهش تغییرات ایجاد شده توسط میدانهای الکترومغناطیسی با فرکانس پایین بر روند اسپرماتوژنز، میزان پروتئینهای سرم خون و فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز موش Balb/c است.
مواد و روشها: موشهای نر بالغ نژاد Balb/c در گروههای کنترل، شم و تجربی دسته بندی شدند. در گروه تجربی موشها درون محفظه قرار گرفته و در معرض میدان الکترومغناطیسی با شدت 120 گوس، فرکانس 100 هرتز با شکل موج سینوسی یکسو شده به مدت 14 ساعت قرار گرفتند. پس از گذشت 48 ساعت، موشها وزن و کشته شدند. تعداد سلولهای زاینده در بیضه توسط آزمون هیستوتکنیک، سنجش سطح آنزیم آلکالین فسفاتاز توسط اتوآنالیزور و اندازهگیری پروتئینهای شاخص سرم خون توسط آزمون الکتروفورز مورد بررسی قرار گرفتند.
نتایج: هیچ گونه اختلاف معنیداری بین وزن موشها و بیضهها در بین گروهها مشاهده نشد. سلولهای اسپرماتوگونی و اسپرماتوسیت ثانویه در گروه تجربی نسبت به دو گروه دیگر افزایش معنیدار (p≤0.05) نشان دادند. سنجش درصد پروتئینهای سرم خون نشان داد که در بین پنج پروتئین شاخص خون، درصد آلفا1 گلوبولین در گروه تجربی نسبت به گروه های کنترل و شم کاهش معنیدار (p≤0.05) نشان داد، با این وجود ارزیابی فعالیت آلکالین فسفاتاز تفاوت معنیداری را نداشت.
نتیجه گیری: در معرض قرار دادن موشهای بالغ با میدان الکترومغناطیسی با فرکانس پایین (120 گوس، فرکانس 100 هرتز)، موجب تغییراتی در اسپرماتوژنز از جمله افزایش تعداد اسپرماتوسیت های ثانویه، ایجاد حالت سن سیتیوم در سلولهای اسپرماتوژنیک، تخریب بافت بینابینی بیضه شد که میتواند منجر به کاهش باروری در موشها شود.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Effect of low frecuency electromagnetic fields on the spermatogenesis and blood serum protein of Balb/c mice
چکیده [English]
Aim: Electro magnetic fields (EMFs) on spermatogenesis, blood serum protein level and alkalin phosphatase of mice have been investigated.
Material and methods: Male adult Balb/c were arranged in 3 groups (control, sham-exposed, experimental-n=6-). In experimental group, mice received EMFs(120 gauss and frequency of 100 Hz) twice every time 7 hours in two consecutive days. After 48h, the animals were be weighed and dissected. The number of germ cells in testes with histotechnic assay, assessment of alkalin phosphatase with auto analyzer and measurement of blood serum protein with electrophoresis assay were investigated.
Results: No significant difference observed in mice weight and testes weight. The number of spermatogonia and secondry spermatocyte showed significant increase (p≤0.05) in experimental group rather control, sham-exposed. Assessment of serum proteins indicated between 5 essential proteins in blood, percentage of alpha-globulins showed significant reduction (p≤0.05) in experimental group. Evaluation of alkalin phosphatase didn’t show significant difference.
Conclusion: Exposing Balb/c mice to EMFs with low frequency (120 gauss and frequency of 100 Hz) has led to changes in testis tissue such as increasing secondry spermatocyte, syncitium state in spermatogenic cells, distruction interstitial tissue.These changes can cause reduction of fertility.
کلیدواژه‌ها [English]
- Electro Magnetic Fields )EMFs)
- Spermatogenesis
- Measuring protein levels
مقاله پژوهشی مجله علمی پژوهشی سلول و بافت
جلد 2، شماره 1، بهار 1390، 56-47
بررسی اثر میدانهای الکترومغناطیسی با فرکانس پایین بر روند اسپرماتوژنزو پروتئینهای سرم خون
موش نژاد Balb/c
کاظم پریور Ph.D.1، محمد نبیونی Ph.D.1*, نعمت الله گلستانیان Ph.D.2،الهه امینی M.Sc. 3
1- گروه زیست شناسی، دانشگاه تربیت معلم، تهران
2- گروه فیزیک، دانشگاه تربیت معلم، تهران
3- فارغ التحصیل مقطع کارشناسی ارشد سلولی تکوینی جانوری، دانشگاه تربیت معلم، تهران
* پست الکترونیک نویسنده مسئول: nabiuni@tmu.ac.ir
تاریخ دریافت: 22/3/1390 تاریخ پذیرش: 1/6/1390
چکیده
هدف: هدف این پژوهش تغییرات ایجاد شده توسط میدانهای الکترومغناطیسی با فرکانس پایین بر روند اسپرماتوژنز، میزان پروتئینهای سرم خون و فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز موش Balb/c است.
مواد و روشها: موشهای نر بالغ نژاد Balb/c در گروههای کنترل، شم و تجربی دسته بندی شدند. در گروه تجربی موشها درون محفظه قرار گرفته و در معرض میدان الکترومغناطیسی با شدت 120 گوس، فرکانس 100 هرتز با شکل موج سینوسی یکسو شده به مدت 14 ساعت قرار گرفتند. پس از گذشت 48 ساعت، موشها وزن و کشته شدند. تعداد سلولهای زاینده در بیضه توسط آزمون هیستوتکنیک، سنجش سطح آنزیم آلکالین فسفاتاز توسط اتوآنالیزور و اندازهگیری پروتئینهای شاخص سرم خون توسط آزمون الکتروفورز مورد بررسی قرار گرفتند.
نتایج: هیچ گونه اختلاف معنیداری بین وزن موشها و بیضهها در بین گروهها مشاهده نشد. سلولهای اسپرماتوگونی و اسپرماتوسیت ثانویه در گروه تجربی نسبت به دو گروه دیگر افزایش معنیدار (p≤0.05) نشان دادند. سنجش درصد پروتئینهای سرم خون نشان داد که در بین پنج پروتئین شاخص خون، درصد آلفا1 گلوبولین در گروه تجربی نسبت به گروه های کنترل و شم کاهش معنیدار (p≤0.05) نشان داد، با این وجود ارزیابی فعالیت آلکالین فسفاتاز تفاوت معنیداری را نداشت.
نتیجه گیری: در معرض قرار دادن موشهای بالغ با میدان الکترومغناطیسی با فرکانس پایین (120 گوس، فرکانس 100 هرتز)، موجب تغییراتی در اسپرماتوژنز از جمله افزایش تعداد اسپرماتوسیت های ثانویه، ایجاد حالت سن سیتیوم در سلولهای اسپرماتوژنیک، تخریب بافت بینابینی بیضه شد که میتواند منجر به کاهش باروری در موشها شود.
واژگان کلیدی: میدانهای الکترومغناطیسی، اسپرماتوژنز، سنجش پروتئینهای سرم خون
مقدمه
میدانهای الکترومغناطیسی ترکیبی از میدانهای الکتریکی و مغناطیسی بوده و تمام جنبههای حیات را تحت پوشش قرار میدهند. اثر میدانهای الکترومغناطیسی بر روی سلامتی وابسته به فرکانس و شدت میدان است. میدانهای الکترومغناطیسی با فرکانسهای مایکروویو و رادیویی ابزار خوبی جهت شناخت زمینههای بیولوژیکی، مولکولی، رشد و نمو طبیعی، پاسخهای ایمنی، فرایند ارتباط بین سلولها و ... را فراهم نمودهاند(2و1).
میدانهای الکترومغناطیسی اثر گرمایی و غیر گرمایی ایجاد کرده که در هر دو صورت می توانند بر روی سطوح سلولی و مولکولی اثرات مخربی داشته باشد. مطالعه بر روی افرادی که در معرض میدانهای الکترو مغناطیسی با فرکانس بالا بودهاند نشان داد که در این افراد میزان خودکشی 40 درصد بالاتر از دیگران است(3).
بررسیها نشان داده است که میدانهای الکترو مغناطیسی با فرکانس پایین نیز که در درمان بیماریهای انسانی از جمله ترمیم شکستگی استخوان مورد استفاده قرار گرفته، در شدت 5-3 میکرو آمپر بر میلیمترمربع موجب تحریک استخوان سازی و در شدتهای بالاتر موجب تخریب استخوان میگردند(5و4). این میدانها با اثر بر روی گلیکوپروتئینهای غشایی، بر روی فرایندهای داخل سلول مثل فعالیت آنزیمهای درون سلول، اسکلت سلولی و هسته سلول تاثیرگذارند(6). با توجه به کاربردی که این میدانها در درمان برخی بیماریها پیدا کردهاند، این احتمال وجود دارد که این میدانها باعث ایجاد اثرات مخرب جبران ناپذیری گردند. بنابراین تحقیقات بسیاری در زمینه تاثیرات بیولوژیکی این میدانها در حال انجام است. میدانهای الکترومغناطیسی به عنوان یک فاکتور استرس زا میتوانند موجب تغییر در سطوح هورمونی و ایمنی شده و ساختار و عملکرد دستگاههای بدن از جمله دستگاه تولید مثل را تحت تاثیر قرار دهند. اسپرماتوژنز فرایندی است که در طی آن رویدادهای متوالی موجب تبدیل سلولهای اسپرماتوگونی به اسپرماتوزوا میشود. از آنجایی که تعیین فعالیت آنزیمی در سرم خون یا عصاره بافتی شاخص مهمی در تشخیص بالینی بوده و تغییرات وابسته به جنس از خود نشان میدهند و از آنجا که آسیبهای مورفولوژیکی بافت تغییرات غشایی به وجود آورده و فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز با تغییر نسبت کلسترول به فسفولیپید دچار تغییر میشود، از این رو درصد فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز بیضه موجب نشان دادن آسیب های احتمالی ناشی از تاثیر سوء میدانهای الکترومغناطیسی است. به علاوه تحقیقات بر روی پروتئینهای سرم خون نشان داده که کاهش در مقدار آلبومین موجب بیماری کبدی، سوء تغذیه و پیری میشود و درصد آلفا 1 گلوبولین، آلفا2 گلوبولین، بتا گلوبولین و گاما گلوبولین در بیماریهای عفونی تغییر میکند(7).
در قرن گذشته گرایش زیادی مبنی بر استفاده از میدانهای الکترومغناطیسی ایجاد شده و از طرفی اثرات این میدانها برای طولانی مدت بر روی سیستم تولید مثلی نگرانی عمدهای را به وجود آورده است. پژوهشها نشان داده است که میدانهای الکترومغناطیسی میتوانند اثرات متضادی بر روی سلولها و بافت بیضه داشته باشند. با این وجود اثرات میدانهای الکترومغناطیسی با فرکانس پایین تحت بررسی است. هدف از این پژوهش تعیین اثر بیولوژیک میدانهای الکترومغناطیسی با فرکانس پایین (120 گوس، فرکانس 100 هرتز) بر روی اسپرماتوژنز، میزان پروتئینهای سرم خون و فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز است.
مواد و روشها
حیوانات: برای انجام این آزمایش موش سفید آزمایشگاهی نژاد Balb/c از موسسه پاستور تهران خریداری و تحت شرایط طبیعی 12 ساعت تاریکی/12 ساعت روشنایی، دمای 2±21، رطوبت بین 50-40 درجه سانتیگراد قرار گرفتند. در این تحقیق سعی شد هر گونه عاملی که موجب استرس بر روی حیوان میشود، حذف شده و نمونههای کنترل، شم و تجربی در شرایط یکسان و درون یک قفس نگهداری شوند.
در این پژوهش کلیه اصول اخلاقی کار با حیوانات آزمایشگاهی رعایت شده است.
مشخصات دستگاه تولید کننده میدان الکترومغناطیسی با فرکانس پایین: برای تولید میدانی با شدت 120 گوس، فرکانس 100 هرتز و شکل موج کاملا یکسو شده از یک منبع تغذیه (حاوی ترانسفورماتور با قابلیت تولید جریانهای با ولتاژ 60،110،140،180،210،220 )، ولت متر(220ولت)، آمپرمتر ( 5-0آمپر)، پل دیود، کلید قطع و وصل، چراغ سیگنال، کلید انتخاب، فیوز، رادیاتور، جعبه فلزی (با ابعاد 18×25×35 سانتیمتر)، سیم، فیش اتصال، ترمینال پلاستیکی، دستگاه مولد جریان، سیم پیچ (کویل)، مولتیمتر (ولتمتر و آمپرمتر برای نشان دادن جهت جریان)، اسیلوسکوپ (به منظور نشان دادن شکل موج) و سیستم نگهدارنده چوبی (جهت نگهداری کویل) استفاده شد (شکل1).
شکل1: شمایی از دستگاه تولید کننده میدان الکترومغناطیسی. P: دستگاه مولد جریان. Co: سیم پیچ(کویل). Mo: مولتیمتر. Os: اسیلوسکوپ. C: سیم رابط.
گروههای آزمایشی: از آنجایی که بایستی آزمایشها بر روی موش بالغ نر انجام میشد، موشهای تکثیر شده پس از گذراندن دوره شیرخوارگی (25 روز بعد از تولد) از سایر موشها جدا و در اتاق پرورش حیوانات نگهداری شدند. پس از طی این دوره، موشهای بالغ در 3 گروه 6 تایی تقسیم شدند. در هر گروه 6 تایی (2 گروه تجربی،2 گروه شم و 2 گروه کنترل یا شاهد) حضور داشتند. در گروه تجربی، موشها درون محفظهای داخل بوبین قرار گرفتند تا به راحتی حرکت کرده و راستای بدن حیوان در راستای میدان قرار گیرد. جنس محفظه از پلاستیک خشک بود و ضمن ایجاد شکل دهی، با قرار گرفتن در وسط میدان تاثیری روی خطوط میدان نداشت. در ضمن محفظه قابلیت جابجایی داشته و در وسط میدان که شکل میدان یکنواخت بود قرار گرفت (شکل2).
شکل2: محفظه پلاستیکی جهت مهار حیوان در داخل میدان مغناطیسی.
گروه شم گروهی بود که در آن موشها درون محفظه قرار گرفته اما هیچ گونه جریانی بر آنها اعمال نشد. گروه کنترل نیز گروهی بودند که در شرایط کاملا طبیعی (نه درون محفظه و نه تحت تاثیر میدان) قرار گرفتند. موش های گروه تجربی به مدت 14 ساعت (هر روز 7 ساعت،2 روز متوالی) تحت تاثیر میدان الکترومغناطیسی با فرکانس پایین (شدت 120 گوس، فرکانس 100 هرتز) قرار گرفتند. پس از انجام تیمار، موشها به مدت 48 ساعت در شرایط طبیعی قرار گرفته و سپس وزن شده و با کلروفرم کشته شدند.
تهیه مقاطع میکروسکوپی و مطالعه آنها: پس از خارج نمودن بیضهها و شستشو با سرم فیزیولوژیک سرد، بیضهها توزین، مراحل هیستوتکنیک با استفاده از رنگ آمیزی هماتوکسیلین / ائوزین انجام و مقاطع میکروسکوپی تهیه شدند. درمطالعه مقاطع میکروسکوپی، مورفولوژی لولههای منی ساز، سلولهای لیدیگ، سرتولی و بافت بیضه توسط میکروسکوپ نوری به دقت مورد ارزیابی قرار گرفتند. به منظور شمارش سلولهای اسپرماتوگونی، اسپرماتوسیت اولیه، اسپرماتوسیت ثانویه، اسپرماتید و اسپرماتوزوا بیضه از هر یک از گروهها برش گیری شده و به طور تصادفی از هر مقطع 3 لام و در هر لام 6 لوله منی ساز انتخاب شده و زیر میکروسکوپ نوری به صورت چشمی سلولها مورد شمارش قرار گرفتند.
اندازه گیری سطح پروتئینهای شاخص سرم خون موش: پس از گذشت 48 ساعت از تیمار، توسط سرنگهای 1 میلیلیتری از بطن چپ حیوان خونگیری انجام و سرم خونی توسط سانتریفیوژ با دور rpm 300 به مدت 30 دقیقه جدا شد. در مرحله بعد توسط پیپت پاستور مقدار 3 میلیلیتر از سرم، درون جا نمونهای اپلیکاتور ریخته شد و بر روی پلیتهایی که داخل بافر ورونال قرار داشتند نمونه گذاری صورت گرفت. سپس استات پلیتهای حاوی سرم به مدت 30 دقیقه در ولتاژ 180ولت در محل پلیتها قرار گرفته تا باندهای الکتروفورزی تفکیک شده و توسط روش Helena رنگ آمیزی شوند. پس از رنگ آمیزی، استات پلیتهای حاوی نمونه به مدت 10 دقیقه داخل اون با حرارت 50 درجه سانتیگراد قرار گرفته تا شفاف شوند. در نهایت توسط دانسیتومتر مدل Helena در طول موج 525 نانومتر، درصد پروتئینهای شاخص سرم (5 پروتئین اصلی سرم یعنی آلبومین، آلفا1 گلوبولین، آلفا 2 گلوبولین، بتاگلوبولین و گاما گلوبولین) اندازهگیری شدند.
سنجش آنزیم آلکالین فسفاتاز بیضه: بعد از کشتن موشها و خونگیری جهت انجام آزمایشهای الکتروفورز، بیضهها خارج، با سرم فیزیولوژیک شستشو و درون لولههای آزمایشی که حاوی 40 برابر وزن بیضه، سرم فیزیولوژیک سرد بودند قرار گرفتند. سپس توسط دستگاه هموژنایزر اتوماتیک با دور rpm 2500 و دمای 2 درجه سانتیگراد بافت بیضه هموژنیزه شد. در مرحله بعد عصاره به دست آمده با دور rpm 2500 به مدت 20 دقیقه سانتریفیوژگردید تا رسوب بافتی به طور کامل از عصاره جدا شده و محلول شفافی جهت سنجش آنزیمی به دست آید. برای اندازهگیری فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز از کیت Technicon و روش Technicon-RA با دستگاه اتو آنالیزور استفاده شد. در نهایت فعالیت آنزیم با روش کالریمتری در طول موج 405 نانومتر انجام شد.
بررسی های آماری:در این تحقیق جهت تجزیه و تحلیل دادهها از نرم افزار InStat استفاده و نمودارها بر روی فضای EXCEL رسم شدند. هر آزمایش سه بار تکرار شد و p≤0.05 سطح معنیدار بودن نتایج تلقی گردید.
نتایج
وزن بیضهها
پس از انجام آزمایش موشهای هر سه گروه (کنترل، شم و تجربی) قبل ازکشته شدن وزن شدند. تجزیه و تحلیل آماری نشان داد که اختلاف معنیداری بین وزن موشها در بین این سه گروه، وجود نداشت که نشان دهنده سن و شرایط نگهداری یکسان موشها بود. میانگین وزن موشهای گروه شم 13/3±78/24، گروه تجربی 6/4±21/23 بود که نسبت به گروه کنترل 11/6± 37/23 تفاوت معنیداری نداشتند. همچنین میانگین وزن بیضههای موشهای گروه شم 03/0±09/0، گروه تجربی01/0± 08/0 بود که در مقایسه با گروه کنترل 03/0±08/0اختلاف معنیداری نشان ندادند.
بررسی تغییرات هیستولوژیک بافت بیضه
.a مطالعه مقاطع میکروسکوپی به منظور شمارش تعداد سلولهای جنسی در لولههای منی ساز
برای این منظور از هر سه گروه مقاطع میکروسکوپی با ضخامت 7 میکرون تهیه و پس از رنگ آمیزی در زیر میکروسکوپ نوری مورد بررسی قرار گرفت. از هر گروه تعداد سه لام و در هر لام شش لوله اسپرم ساز به صورت تصادفی انتخاب شدند. نتایج حاصل از شمارش نشان داد که افزایش معنیداری (p≤0.05) در تعداد سلولهای اسپرماتوگونی در گروه تجربی نسبت به دو گروه دیگر مشاهده شد، اما تفاوت معنیداری بین سلولهای اسپرماتوسیت اولیه در هر سه گروه وجود نداشت. به علاوه شمارش تعداد سلولهای اسپرماتوسیت ثانویه در گروه تجربی نسبت به دو گروه دیگر افزایش معنیداری (p≤0.05) نشان داد، اما تفاوت معنیداری در شمارش تعداد سلولهای اسپرماتید و اسپرمی مشاهده نشد(جدول1).
b. تغییرات کلی بافت بیضه موشهای در معرض میدان الکترومغناطیسی
مقایسه مورفولوژیکی مقاطع میکروسکوپی نشان داد که در گروه کنترل، بافت بیضه و لولههای منی ساز درون آن نظم و ترتیب خاصی داشتند، این در حالی است که در نمونههای تجربی بهم ریختگی در نظم لولههای منی ساز اسپرماتوژن مشاهده شد. در نمونه کنترل تجمع نسبی اسپرمها در بخش میانی لوله منی ساز دیده شد، در صورتی که در نمونههای تجربی فضای لومن تخلیه شده و در عوض تجمعی از اسپرمها در فضای لومن اپیدیدیم مشاهده شد. از طرفی مقایسه بافت بینابینی و سلولهای لیدیگ در هر سه گروه نشان داد که نظم و ترتیب موجود در نمونههای گروه کنترل، در نمونههای تجربی دیده نشده و در بسیاری از موارد بافت چربی جایگزین بافت هم بند شده بود. هم چنین بافت چربی موجود بر روی بیضه در نمونههای کنترل دارای ساختمان منظمی بود، در حالی که در نمونههای تجربی پارگی بافت و تجمع هسته مشاهده شد. در بافت بیضه نمونههای کنترل، به علت نظم وترتیب موجود، بیشترین تعداد سلولهای اسپرماتوژن، اسپرماتوگونیها بودند، در حالی که در نمونه تجربی که در آنها فرایند تقسیم سلولی تحت تاثیر میدان الکترومغناطیسی تسریع شده بود، تعداد سلولهای اسپرماتوسیت ثانویه بیشتری در درون لولههای منی ساز مشاهده شد. به علاوه در گروه تجربی این میدانها بر روی تمایز سلولی اثر گذاشته و اسپرماتوسیتهای ثانویه در کنار یکدیگر درون یک سن سیتیوم قرار گرفتند(شکل 3).
جدول1: نتایج تحلیل آماری انواع تعداد سلولهای زاینده در موش های گروه کنترل، شم و تجربی Mean ± SE،
0.05>P* در مقایسه با گروه کنترل و شم
|
مشاهدات |
تعداد اسپرماتوگونی |
تعداد اسپرماتوسیت اولیه |
تعداد اسپرماتوسیت ثانویه |
تعداد اسپرماتید |
تعداد اسپرماتوزوا |
|
کنترل |
15/10±33/57 |
63/10±44/52 |
55/33±87 |
59/13±64/55 |
65/12±22/66 |
|
شم |
68/25±39/61 |
57/25±72/77 |
66/35±67/61 |
6/15±11/66 |
25/37±72/99 |
|
تجربی |
*3/25±83/72 |
24/15±88/62 |
*27/54±210 |
26/14±33/53 |
55/33±66/82 |
شکل3:A) فتومیکروگراف از بافت بیضه موش در گروه کنترل و تجربی با رنگ آمیزی هماتوکسیلین- ائوزین. در گروه کنترل(control)، نظم و ترتیب لولههای منی ساز و بافت بینابینی بیضه و در گروه تجربی (experimental)تخلیه نسبی لوله های منی ساز و بهم ریختگی بافت بینابینی و بی نظمی در نحوه قرار گیری لولهها نشان داده شده است (بزرگنمایی ×200). B) در گروه کنترل، تمرکز اسپرمها در میان لوله نشان داده شده است در حالی که فتومیکروگراف گروه تجربی نشان دهنده تخریب بافتی، بهم ریختگی نظم سلولهای اسپرماتوژن و تخلیه بخش میانی لولهها از اسپرم است. (بزرگنمایی×400).
بررسی تغییرات درصد پروتئین های شاخص سرم خون
برای این منظور پس از خونگیری، انجام الکتروفورز و به دست آوردن باندهای پروتئینی، این باندها توسط دستگاه دانسیتومتر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و درصد پنج پروتئین اصلی سرم بررسی شدند. اندازهگیری درصد پروتئینهای موجود در سرم خون نشان داد که از بین آنها، میزان آلفا1 گلوبولین در گروه تجربی نسبت به گروه های کنترل و شم کاهش معنیدار (p≤0.05) نشان داد (شکل4).
شکل4: نمودار میزان تغییرات پروتئینهای شاخص سرم در موشهای تجربی، شاهد و کنترل. همانطور که در شکل مشاهده میشود از بین پروتئینهای سرم خون (محور افقی) میزان آلفا1 گلوبولین تحت تاثیر میدان الکترومغناطیسی در گروه تجربی نسبت به گروههای کنترل و شم کاهش معنیدار 0.05)>P*)یافته است. 0.05)>P*،(Mean±S.E.
نتایج بررسی تغییرات فعالیت آنزیمی آلکالین فسفاتاز در بافت بیضه
تجزیه و تحلیل نتایج به دست آمده نشان داد که در سطح p≤0.05 اختلاف معنی داری در میزان آنزیم آلکالین فسفاتاز بین گروه های کنترل(500/3±180)، شم(000/3±165 ) و تجربی(500/4±214) وجود نداشت. البته نتایج به دست آمده افزایش در میزان فعالیت این آنزیم در گروه تجربی که در معرض میدان الکترومغناطیسی بودند را در سطح پایین تر از p≤0.05 نشان داد که معنی دار نبود (شکل5).
شکل5: نمودار تغییرات میزان فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز در عصاره بافت بیضه موش نر بالغ ( نمونه های تجربی، شاهد و کنترل).
بحث
میدانهای الکترومغناطیسی قادر به تاثیر بر روی اندامها، بافتهای سنتز کننده پروتئینهای سرم در خون، تغییر در مقدار این پروتئینها و تغییر در سطح هورمونی هستند که اینها از تغییرات در غشاء سلول و فعالیتهای درون سلولی ناشی میشود. گزارشات متناقضی مبنی بر اثرات میدانهای الکترومغناطیسی بر روی سیستمهای بیولوژیکی موجود زنده موجود است. Pool (8) و Goodman (9) گزارش کردند که اثرات القایی میدانهای الکترومغناطیسی موجب افزایش فعالیت رونویسی RNA، افزایش سنتز پروتئین و تسریع در فرایندهای رشد و نموی میگردد. مطالعات Liboff (10) نشان دهنده تاثیرات با میدانهای 560 میکرو تسلا بر روی سنتز DNA است که ارتباط زیادی با شدت میدان دارد. به طور کلی میدانهای الکترومغناطیسی در بسیاری از موارد موجب القای کاهش cAMP میگردند و از آنجایی که cAMP میتواند به عنوان یک مهار کننده تکثیر سلولی باشد، میتوان گفت که تاثیر این میدانها در افزایش و تسریع تکثیر سلولی از طریق کاهش در میزان cAMP میباشند(10). با این وجود Delgodo (11) و Zusman (12) نشان دادند که اثرات القایی این میدانها موجب کاهش سرعت فعالیتهای درون سلولی و نهایتا کاهش سرعت در فرایندهای رشد و نموی می گردد. بهار آرا و همکاران (13) امواج الکترومغناطیسی با فرکانس پایین 50 هرتز را بر روی اریتروسیتهای مغز استخوان موش نر کوچک آزمایشگاهی اثر داده و نشان دادند که این امواج موجب القای آسیب کروموزومی و افزایش در میزان میکرونوکلئوس در اریتروسیتهای مغز استخوان موش نژاد balb/c میشوند(13).
Varma و همکاران (14) امواج رادیویی را بر روی بافت بیضه اثر داده و در خصوص اثرات زیستی آن گزارش نمودند که این امواج موجب بی نظمیهای مورفولوژیکی در لولههای منی ساز و سلولهای سرتولی میشود. از این رو امواج رادیویی میتوانند قادر به القاء تغییرات در بافت بیضه شوند. Kowalczuk و همکاران (15) اثرات میدانهای الکترومغناطیسی بر روی اسپرماتوژنز موش را بررسی نموده و نشان دادندکه امواج 7/1و 45/2 گیگا هرتز توانست روی اپی تلیوم منی ساز، شمارش و مورفولوژی اسپرم و اسپرماتوسیتهای اولیه در موش تاثیر گذار باشد. یافتههای ما در این آزمایش نیز نشان داد که میدانهای الکترومغناطیسی با فرکانس 100 هرتز موجب تغییراتی در لوله منی ساز از جمله تخلیه فضای لومن لولهها و تخریب بافت چربی و افزایش معنیدار اسپرماتوسیتهای ثانویه گردید.Saunders و همکاران (16) اثر امواج مایکروویوی 45/2 گیگاهرتزی را بر روی روند اسپرماتوژنز موش بررسی کرده و دریافتند که در بین سلولهای زاینده، اسپرماتوسیتها حساس ترین سلولها نسبت به امواج رادیویی هستندکه با دادههای به دست آمده از این آزمایش مبنی بر افزایش معنیدار تعداد اسپرماتوسیتهای ثانویه تحت تاثیر میدان الکترومغناطیسی با فرکانس پایین مطابقت دارد.
McGivern (17) نشان داد که میدانهای الکترومغناطیسی موجب افزایش وزن اپیدیدیم، کیسه منی و غده پروستاتی، تاخیر در تمایز بافت بینابینی بیضه و تعداد طنابهای تناسلی در موشهای نری میشود که مادران آنها در طی روزهای 20-15 حاملگی (دوره بحرانی در تمایز سلول جنسی) در معرض میدان الکترومغناطیسی با شدت 8 گوس و فرکانس 15 هرتز قرار گرفتهاند. دادههای تحقیق حاضر نیز نشان داد که در موشهای نری که تحت تاثیر میدان الکترومغناطیسی با فرکانس پایین قرار گرفتند، تجمع اسپرمها در فضای لومن اپیدیدیم و به هم ریختگی بافت بینابینی و سلولهای لیدیگ مشاهده میشود.
Ozguner و همکاران(18) اثرات بیولوژیک میدانهای الکترومغناطیسی 900 مگاهرتز را بر روی بیضههای رت بررسی نمودند و گزارش کردند که با اینکه ضخامت لولههای منی ساز و ارتفاع اپی تلیوم زاینده در این موشها کاهش یافته بود، وزن بیضهها و بافت بینابینی بیضه نسبت به گروه کنترل تغییر چشمگیری را نشان نداد. همچنین آنها مشاهده کردند که میزان تستوسترون در موشهای تحت تاثیر میدان کاهش معنیداری یافته بود در حالی که میزان هورمون لوتئینی (LH) و هورمون محرک فولیکول ( (FSHتغییر قابل ملاحظهای نسبت به کنترل نشان نداد. دادههای به دست آمده در این تحقیق نیز نشان داد که موشهای گروه تجربی (تحت تاثیر میدان الکترومغناطیسی) هیچ گونه تغییر معنیدار در وزن بیضهها در مقایسه با گروه کنترل نشان ندادند که میتواند به دلیل سن و شرایط نگهداری یکسان موشها باشد.
Chung و همکاران (19) رتهای باردار را از روز 6 تا 21 بارداری در معرض میدانهای الکترومغناطیسی با فرکانس 60 مگاهرتز قرار داده و بافت بیضه و مورفولوژی اسپرم را در نرهای نسل F1 بررسی کرده و گزارش کردند که هیچ گونه تغییر قابل ردیابی در اسپرماتوژنز و باروری نرهای نسل F1 مشاهده نشد. Erogul و همکاران (20) تعدادی مرد بالغ را تحت تاثیر میدان الکترومغناطیسی 900 مگاهرتز تلفن همراه قرار داده و دریافتند که این میدانها روی تحرک اسپرم تاثیر داشته و منجر به تغییرات ساختاری در سلولهای زاینده مردان میشود.
رجائی و همکاران (21) موشهای نر نژاد Balb/c را (روزی 3 ساعت به مدت 6 روز در هفته تا 2 ماه) در معرض میدانهای الکترومغناطیسی 50 هرتز، و با شدت 5/0 تسلا قرار داده و پس از طی این دوره تاثیر این میدانها را بر روی اپیدیدیم و دفران بررسی کرده و نشان دادند که این میدانها باعث کاهش در ضخامت اپیدیدیم و دفران، کاهش ارتفاع سلولهای اپی تلیال و کاهش در وزن بیضه نسبت به موشهای گروه کنترل شد. نتایج به دست آمده از تحقیق حاضر نشان داد که در گروه تجربی که تحت تاثیر میدان الکترومغناطیسی با فرکانس 100 هرتز قرار گرفتند، در مقایسه با دو گروه شم و کنترل تغییری در وزن بیضهها مشاهده نشد، هر چند تغییرات در تعداد سلولهای اسپرماتوسیتهای ثانویه و تعداد سلولهای تمایز یافته در فضای لومنها و آرایش جداره به مرکز آنها نشان دهنده اثرات غیر قابل انکار این میدانها با فرکانسها و شدتهای مختلف میباشد. هم چنین محمدی روشن ده و همکارانش (22) موشهای نر نژاد balb/c را (به مدت 8 هفته روزی 4 ساعت) تحت تاثیر میدانهای الکترومغناطیسی 3 میلی تسلا قرار داده و تغییرات بافتی را در بیضههای این موشها از جمله افزایش در تعداد اسپرماتوسیتها، سلولهای لیدیگ و ضخامت غشاء پایه گزارش کردند (که با داده های به دست آمده در تحقیق حاضر یعنی افزایش در تعداد اسپرماتوسیتها و اختلال در میزان سلولهای لیدیگ مطابقت دارد).
Kesari (23) اثر امواج مایکروویو با فرکانس 50 هرتز (45 روز، روزی 2 ساعت) را بر روی سیستم تولید مثلی رتهای نر نژاد ویستار را آزمایش کرده و کاهش معنیداری در میزان آنزیمهای آنتی اکسیدانت سوپر اکسید دسموتاز، گلوتاتیون پر اکسیداز، افزایش در کاتالاز، کاهش در فعالیت هیستون کیناز و افزایش آپوپتوز مشاهده کردند که شاید شاخصی در نا باروری رتهای جنس نر باشد. Tenorio و همکاران(24) رتهای نر را در مراحل مختلف بلوغ از روز 13 بارداری تا 21 نوزادی روزی 3 ساعت تحت تاثیر امواج الکترومغناطیسی با فرکانس پایین 60 هرتز، 1 مگاهرتز قرار داده و دریافتند که امواج الکترومغناطیسی با فرکانس پایین میتواند در اسپرماتوژنز رتها اختلال ایجاد کرده و موجب کاهش باروری یا نا باروری شود.
ساروخانی و همکاران (25) اثرات امواج الکترومغناطیسی با فرکانس 950 هرتز (امواج تلفن همراه) 3 وات و 6 وات، را بر روی عملکرد اندامهای جنسی و غدد فوق کلیه خرگوش نر بررسی کرده و نشان دادند که در گروه تجربی 3 وات غلظت FSH و تستوسترون در مقایسه با گروه کنترل کاهش یافت، در صورتی که در گروه تجربی 6 وات در مقایسه با گروه کنترل غلظت تستوسترون کاهش یافته در حالی که غلظت FSH افزایش یافت. با این وجود تفاوتی در غلظت کورتیزول در هیچ یک از گروههای تجربی نسبت به کنترل مشاهده نشد. این محققین پیشنهاد کردند که اختلال در غلطت تستوسترون و FSH در گروههای تحت تاثیر امواج الکترومغناطیسی احتمالا روی عملکرد تولید مثلی تاثیر گذاشته در صورتی که عدم تغییر در غلظت کورتیزول نشان دهنده این است که امواج الکترومغناطیسی ساطع شده از تلفن همراه تاثیری روی عملکرد غدد فوق کلیه خرگوش نر ندارد.
در تحقیق حاضر نتایج به دست آمده نشان داد که اولا میدان الکترومغناطیسی قادر به ایجاد تغییر در فرایند اسپرماتوژنز میباشد چرا که میدانهای مذکور قادرند بافت بینابینی بیضه را تحت تاثیر قرار داده و نظم و قرار گیری سلولهای لیدیگ را به هم بزنند و از طرف دیگر موجب تسریع تخلیه اسپرمها از داخل فضای میانی لولههای منی ساز گردند. یافتههایی مثل افزایش تعداد اسپرماتوسیتهای ثانویه و کاهش نسبی سلولهای اسپرماتید نشان دهنده این بود که میدانهای الکترومغناطیسی به عنوان عامل القا کننده موجب تغییر در اسپرماتوژنز میگردند. از طرف دیگر از آنجایی که اساس آسیبهای مورفولوژیک و بافتی را بایستی در تغییرات غشایی جستجو کرد و آنزیم آلکالین فسفاتاز نیز نقش مهمی در بسیاری از فرایندهای سلولی داشته و فعالیتش با تغییر نسبت کلسترول به فسفولیپیدهای غشاء سلول دچار تغییر میشود، آسیب غشاء سلول موجب رهاسازی بیش از حد این آنزیم به مایعات بین سلولی و سرم میگردد. آنزیم آلکالین فسفاتاز از طریق کنترل سطح نوکلئوتیدی AMP در تنظیم موضعی جریان خون دخالت داشته و در سطح سلولی نیز با دخالت در نقل و انتقال کلسیم از غشاء سلولی و عملکرد آن به عنوان Ca-Mg-ATPase و تداخل عمل با آنزیمهای غشایی سلول فعالیت دارد. از این رو اندازهگیری فعالیت این آنزیم به عنوان شاخصی در خصوص تغییرات بافت بیضه مورد استفاده قرار گرفت. دلیل اندازهگیری پروتئینهای شاخص سرم نیز این است که هر یک از این پروتئینها به دلیلی از اهمیت خاصی برخور دارند. مقدار آلبومین در طول زندگی ثابت است و در سن پیری شروع به کاهش مینماید. در اکثر بیماریهای کبدی کاهش چشمگیری در میزان آلبومین مشاهده میشود که احتمالا در پاسخ به استرس میباشد. سطح آلفا 1 گلوبولین، آلفا 2 گلوبولین، بتا گلوبولین و گاما گلوبولین نیز در اکثر بیماریها تغییر مییابند. یافتههای این تحقیق نشان داد که میدانهای الکترومغناطیسی بر مقدار درصد پروتئینهای شاخص سرم موثر بوده و در اکثر موارد به عنوان عامل استرس زا مطرح میباشند، به طوری که این میدانها اگرچه تغییری در میزان آلبومین سرم ایجاد نمیکنند ولی با کاهش میزان آلفا 1 گلوبولین تاثیرات خود را بروز میدهند. در نتیجه میدانهای الکترومغناطیسی قادرند از طریق تاثیر بر روی اندامها و بافتهای مختلف سنتز کننده پروتئینهای سرم خون مقدار این پروتئینها را تغییر داده که موجب تغییر در سطح هورمونی میشود. تغییر در سطح هورمونی نیز ناشی از تغییرات در غشاء سلول و فعالیت درون سلولی است که میتواند از جمله عوامل تاثیر گذار در ساختمان و عملکرد بافت بیضه باشند. تغییراتی نظیر افزایش تعداد اسپرماتوسیتهای ثانویه، ایجاد حالت سن سیتیوم در این سلولها، تخریب بافت بینابینی و بافت چربی از جمله این تغییرات هستند.
نتیجه‌گیری
نتایج این تحقیق نشان داد که پس از در معرض قرار گرفتن موشها در برابر میدانهای الکترومغناطیسی با فرکانس پایین(شدت 120 گوس، فرکانس 100 هرتز) درصد پروتئینهای شاخص سرم و میزان فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز دچار تغییر شده و آسیب به وجود آمده موجب افزایش در میزان آنزیم آلکالین فسفاتاز گشته که نشان دهنده تغییرات در بافت بیضه است، اما این افزایش در سطح p≤0.05 معنیدار نبود. نتایج به دست آمده در مورد تغییرات پروتئینهای شاخص سرم خون نیز نشان داد که میدان الکترومغناطیسی ایجاد شده بر روی درصد پروتئینهای شاخص سرم موثر بوده و به عنوان فاکتور استرسزا موجب کاهش معنیداری در درصد آلفا1 گلوبولین میگردد. هم چنین این میدانها موجب افزایش معنیدار (p≤0.05) در تعداد اسپرماتوگونیها و اسپرماتوسیتهای ثانویه میشود.
تشکر و قدردانی
این پژوهش در دانشگاه تربیت معلم تهران انجام شد، لذا از ریاست محترم دانشکده علوم و مدیر محترم گروه زیست شناسی دانشگاه تربیت معلم تهران جهت همکاریهای لازم نهایت تشکر را داریم.
)