میدانهای الکترومغناطیس (EMF) بهعنوان یکی از فاکتورهای محیطی عامل ایجاد اختلالات ساختمانی و عملکردی بهخوبی شناخته شده است و آگاهی عمومی در مورد اثرات سوء این میدانها بر سلامت رو به افزایش میباشد در حقیقت انسانها بهصورت مستمر در معرض میدانهای الکترومغناطیس حاصل از وسایل و لوازم خانگی، ابزارهای تشخیصی و صنعتی میباشند (1). این وسایل شامل خطوط فشار قوی، پتوهای الکتریکی، دستگاه MRI، ویدئو، ماکرویو، رادیو و تلویزیون، گوشی موبایل و ... میباشند که دارای فرکانسهای بسیار متفاوتی هستند(2،3).
بهطورکلی عقیده بر این است که میدانهای مغناطیسی و الکتریکی موجود در محیط با طولانی کردن پایداری رادیکالهای آزاد احتمال آسیب DNA را افزایش میدهند(4) و یا با اثر بر واکنشهای شیمیایی و مولکولهای باردار مجاور غشا عملکرد سلولها را تغییر میدهند(4).
میدانهای الکترومغناطیسی اثرات خود را به طرق مختلف اعمال میکنند که از آن جمله میتوان تغییر در میزان انتشار مواد از غشاء، تخریب باندهای اتصالی پروتئینها، اختلال در سنتز ماکرو مولکولها و تغییر در بازهای نوکلئوتیدی در DNA را نام برد(4و5).
خطرات ناشی از پرتوهای میدانهای الکترومغناطیس بر فرایند تولیدمثل به صورتهای کاهش باروری ، کاهش معنیدار میزان لانهگزینی و تولدهای زنده و بروز برخی ناهنجاریهای مادرزادی گزارش شده است (9-6). مطالعات محدودی در مورد مکانیسم اثر میدانهای الکترومغناطیس بر تولیدمثل با میکروسکوپ نوری انجام گرفته است. از آن جمله نشان داده شده که قرارگرفتن در معرض میدانهای الکترومغناطیس میتواند باعث تغییرات مورفولوژیک در اپیتلیوم رحم و لولههای رحم شود(10). همچنین قرارگیری در معرض میدانهای الکترومغناطیس باعث افزایش تراکم هسته سلولهای گرانولوزا، تغییرات مورفولوژیک اووسیت و فراوانی بروز فولیکولهای آترتیک و کیستیک میگردد(11). به نظر برخی از محققین آترزی فولیکولها در تخمدان ناشی از آپوپتوز و فعال شدن ژنهایی معین میباشد (14-12). نقش آپوپتوز در آترزی فولیکولها بهطور گستردهای تحت شرایط in vitro و in vivo در رت (16،15)، خوک (17)، هامستر(18)، جوجه (19)، خرگوش (20) و گاو (21) بررسی شده است. باتوجه به اثرات سوء میدانهای الکترومغناطیس بر فرایند تولید مثل و قرارگیری روز افزون انسان در معرض میدانهای فوق، شناخت دقیقتر آسیبهای سلولی ناشی از میدانهای الکترومغناطیس و مکانیسم عمل آنها ضروری به نظر میرسد. بنابراین، مطالعه فراساختاری اثرات میدانهای الکترومغناطیس میتواند دانش ما را در مورد آسیبهای ناشی از EMF در سطح سلولی افزایش دهد و به درک مکانیسم عمل میدانهای الکترومغناطیس کمک نماید. از دیگر اهداف بررسی حاضر، مطالعه اثر القائی میدانهای الکترومغناطیس بر بروز آپوپتوز در فولیکولهای تخمدان میباشد.
جهت این بررسی30 رت ماده چهار ماهه نژاد ویستار با وزن تقریبی gr200-150 انتخاب شدند. حیوانات مذکور در قفسهای پلاستیکی و در حیوانخانه مجهز به سیستم تهویه و در دمای C˚24، رطوبت 45% و تحت شرایط 12 ساعت تاریکی و 12 ساعت روشنایی پرورش یافتند. آب و غذا بدون محدویت در دسترس رتها قرار گرفت. رتها به دو گروه کنترل و آزمایش تقسیم شدند (15 رت در گروه کنترل و 15 رت در گروه آزمایش ). رتهای گروه آزمایش بهمدت چهار ماه و روزانه 4 ساعت در معرض میدان الکترومغناطیس با شدت mT3 قرار گرفتند. میدان الکترومغناطیس بهوسیله دستگاهی که با همکاری گروه فیزیک پزشکی دانشگاه علوم پزشکی تبریز ساخته شده بود تولید میشد که این دستگاه از دو پیچه هلمهولتز استوانهای به فاصله cm30 از یکدیگر تشکیل شده بود. قطر سیمها mm 1 و تعداد دور آنها در هر پیچه 560 دور بود. با عبور الکتریسته با جریان متناوب و فرکانس Hz50 میدان یکنواختی در حد فاصل سیم پیچها تولید میشد که این فضا برای قرارگیری 15 رت گنجایش داشت. برای جلوگیری از افزایش دما در محل قرارگیری رتها هم از لولههای متصل به آب خنک و هم از هواکش تعبیه شده به دستگاه استفاده میشد. بعد از اتمام دوره آزمایش رتها در هردو گروه کنترل و آزمایش با استفاده از اتر بیهوش و سپس نمونههای تخمدان جدا و در گلوتارآلدئید 2% تهیه شده با فسفات بافر M1/0 با 4/7= pH برای شش ساعت ثابت شدند. سپس نمونهها بهطور ثانویه در اسمیوم تتراکساید 1% ثابت گردیدند. پس از انجام مراحل آبگیری با استفاده از اتانول، شفافسازی نمونهها با پروپیلین اکساید انجام گردید و در آخرین مرحله نمونهها در رزین قالبگیری شدند. مواد لازم برای فیکساسیون و قالبگیری از شرکت تورنیگوا(Thuringowa, Australia) تهیه شده بود.
برشهای نیمه نازک یک میکرونی با استفاده از اولترامیکروتوم (Zeiss, Germany) تهیه و بهوسیله تولوئیدین بلو رنگآمیزی شدند. برشهای نازک به روی گریدها منتقل و پس از رنگآمیزی با یورانیل استات و سیترات سرب با میکروسکوپ الکترونی عبوری (LEO 200, Germany) بررسی شدند.
بررسیهای مورفومتریک بر روی الکترون میکروگرافها بهصورت اندازهگیری یا شمارش حداقل ده مورد از ساختمان مورد نظر در هر نمونه و تعین میانگین انجام شد. دادههای حاصل در دو گروه با استفاده از T-test مورد آنالیز آماری قرار گرفتند. لازم به ذکر است جهت انجام آنالیز آماری نرمافزار آماری SPSS استفاده و 05/0= به عنوان سطح معنیداری در نظر گرفته شد.
گروه کنترل: بررسی فرا ساختمانی فولیکولهای در حال رشد نشان داد که اووسیت محصور شده با زوناپلوسیدا در هر فولیکول، بهوسیله سلولهای تاج پرهای احاطه شده بود. مقاطع میکروویلیهای سلولهای تاج پرهای و اووسیت که به زونا پلوسیدا نفوذ کرده بودند بهوضوح قابل مشاهده بود. سلولهای تاج پرهای در اطراف اووسیت بهطور منظم و چسبیده به زوناپلوسیدا دیده میشد و اتصالات بین سلولی در بین آنها بهوضوح قابل مشاهده بود (شکل شمارة 1).
در سیتوپلاسم اکثر اووسیتها، میتوکندریها بهصورت کروی یا بیضوی و با کریستاهای محدود دیده شدند (شکل شمارة 2). در برخی از اووسیتها شبکه آندوپلاسمی دانهدار نیز در کنار میتوکندریها دیده شد. ساختمانهای میلهای و موازی یکدیگر که تحت عنوان تیغههای سیتوپلاسمی ، شناخته میشوند در تمام سیتوپلاسم اووسیت پراکنده بودند(شکل شمارة 2).
فولیکولهای در حال رشد بهوسیله لایه سلولهای گرانولوزا و لایههای تک داخلی و خارجی احاطه شده بودند (شکل شمارة 3). سلولهای گرانولوزا دارای هستههای یوکروماتیک و بیضوی و ارگانلهای متعدد بودند. تک داخلی غنی از سلولها و رگهای خونی و تک خارجی غنی از رشتههای کلاژن بود.
گروه آزمایش: در فولیکولهای تخمدانی رتهای تحت تأثیر میدان الکترومغناطیس، تغییرات فرا ساختمانی بارزی بهشرح زیر دیده میشد: زوناپلوسیدا در مقایسه با گروه کنترل باریکتر و متراکمتر شده است (شکل شمارة4). مطالعه مورفومتریک نشان داد که پهنای زونا پلوسیدا در فولیکولهای گروه کنترلmm 42/0±47/4 و در گروه تحت تاثیرEMF mm25/0±24/3 (با بزرگنمایی 3000) میباشد که این تفاوت از نظر آماری معنیدار بود(001/0P<).
تعداد مقاطع میکروویلیهای با منشأ اووسیتی و گرانولوزایی در زوناپلوسیدا بهطور واضحی نسبت به گروه کنترل کمتر دیده میشود (شکل شمارة4). شمارش میکروویلیها نشان داد که میانگین تعداد آنها در هر سانتیمترمربع زوناپلوسیدا در گروه کنترل 56/0±8/9 و در گروه آزمایش 83/0±13/4 میباشد. تفاوت بین تعداد میکروویلیها در واحد سطح زوناپلوسیدا، در دو گروه از نظر آماری معنیدار بود(001/0P<).
ارگانلهای سیتوپلاسم اووسیت در گروه آزمایش نسبت به گروه کنترل پراکندهتر بودند و تیغههای سیتوپلاسمی در این گروه متراکمتر دیده میشدند. سلولهای تاج پرهای در اطراف اووسیت متراکم و چروکیده شدهاند و ضمن اینکه اتصالات بین سلولی از بین رفته این سلولها از زوناپلوسیدا نیز جدا شدهاند (شکل شمارة5).
در لایههای گرانولوزا و تک داخلی و خارجی اطراف فولیکولها، برخی از سلولهای تک داخلی دارای سیتوپلاسم وزیکوله میباشند (شکل شمارة 6). سلولهای لایه گرانولوزا متراکمتر و در مواردی دارای سیتوپلاسم وزیکوله میباشند و بهعلت چروکیده شدن از سلولهای مجاور فاصله گرفتهاند (شکل شمارة 6).
شبکه آندوپلاسمی دانهدار در سلولها قابل تشخیص بود و میتوکندریها دارای کریستاهای مبهم بودند.
تیغه پایه این سلولها نامنظم و در برخی موارد پاره شده بود ( شکل شمارة6). در تعدادی از سلولهای گرانولوزا غشاهای سلولی و اتصالات بین سلولی در ناحیه مجاور آنتروم از همدیگر جدا و به صورت نامنظم در مقایسه با گروه کنترل قرار گرفته بودند.
همچنین در برخی از سلولهای گرانولوزای مجاور غشاء پایه، در گروه تحت تأثیر میدان الکترومغناطیس، واکـوئلهای حـجیم، اجسـام آپوپتوزی و هسته تغییر شکل یافته و هلالی شکل دیده میشد (شکل شمارة 7).
در گروه تحت تاثیر میدان الکترومغناطیس، در مقاطع نیمه نازک که سطح بیشتری از بافت قابل مشاهده میباشد تعداد زیادی فولیکول آترتیک و کیستیک مشاهده گردید که در گروه کنترل بندرت مشاهده میشدند.
نتایج حاصل از بررسی حاضر بیانگر تغییرات دژنراتیو در فولیکولهای تخمدانی پس از قرارگیری در معرض میدان الکترومغناطیس میباشد. این تغییرات در مقایسه با گروه کنترل شامل چروکیده شدن اووسیتها، نازکتر شدن زوناپلوسیدا و کاهش تعداد میکروویلیهای اووسیت و سلولهای تاج پرهای است.
با توجه به اینکه زوناپلوسیدا بهطور عمده توسط اووسیت سنتز میگردد(22) نازک شدن آن بیان کننده کاهش فعالیت اووسیت میباشد. از طرف دیگر عقیده بر این است که اتصالات منفذدار بین میکروویلیهای اووسیت و سلولهای تاج پرهای در زونا پلوسیدا در تغذیه و تکامل اووسیت نقش دارد (22). در بررسی حاضر نشان داده شد که سلولهای تاج پرهای ضمن متراکم شدن و از دست دادن اتصالات بین سلولی از زوناپلوسیدا نیز فاصله گرفتهاند. علاوه بر این، تعداد میکروویلیها نیز در زوناپلوسیدا تحت تأثیر میدان الکترومغناطیس کاهش مییابد. بنابراین میتوان گفت که این عوامل ممکن است به مهار مراحل بلوغ اووسیت منجر گردد. تغییرات حاصله را هم به اثرات غشائی(5) و هم به اثر سیتوتوکسیک میدان الکترومغناطیس و القاء آپوپتوز بهوسیله آن میتوان نسبت داد.
مطالعات حاضر همچنین نشان داد که سیتوپلاسم اووسیت در گروه آزمایش حاوی تیغههایی است که در مقایسه با گروه کنترل متراکمتر شدهاند. گرچه اهمیت عملکردی این ساختمانها مشخص نشده ولی تغییرات آنها میتواند همراه با تغییر در عملکرد سلول و زمینهساز آترزی فولیکول باشد. از دیگر تغییرات ایجاد شده در سطح سلولی که با میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده بود کاهش اندازه میتوکندریها و از بین رفتن کریستا در آنها بود که باز میتواند به تغییر در عملکرد اووسیت منجر شود. تغییرات سلولهای گرانولوزا بهصورت متراکم شدن کروماتین هسته، پیدایش قطرات چربی فراوان و واکوئلهای بزرگ، فاصله گرفتن این سلولها از سلولهای مجاور میتواند نشانه شروع آپوپتوز در سلولهای گرانولوزا باشد. پیدایش سلولهای آپوپتوتیک در لایه گرانولوزا در گروه تحت تاثیر میدان الکترومغناطیس (شکل شمارة 7) موید این نظر میباشد. این ویژگیها بهعنوان علائم آپوپتوز توسط سایر محققین نیز گزارش گردیده است (17،23).
مطالعات انجام شده برای بررسی نقش آپوپتوز در شروع روند آترزی فولیکولها بیانگر حضور ماکروفاژهای متعدد در مجاورت فولیکولهای آترتیک میباشد که این امر به دخالت آنها در شروع مکانیسم آپوپتوز نسبت داده شده است(24،25). ماکروفاژها بهوسیله آزاد نمودن فاکتورهای کموتاکتیک (26) باعث شروع روند تخریب میگردند و در این میان فقط سلولهای فیبروبلاست و سایر المانها و سلولهای بافت همبند در دیواره فولیکول باقی میمانند و نهایتاً باعث تبدیل فولیکول به یک فولیکول کیستیک میگردند. نویسندگان این مقاله در بررسی قبلی خود ظهور فولیکولهای کیستیک تحت تاثیر میدانهای الکترومغناطیس در تخمدان را گزارش کردهاند (11،27). جلوگیری از رشد فولیکولهای پرهآنترال در محیط کشت (28) و جلوگیری از تمایز سلولی (29) تحت تاثیر میدان الکترومغناطیس قبلاً نیز گزارش شده است. از دیگر یافتههای بررسی حاضر فراوانی فولیکولهای آترتیک پس از قرارگیری در معرض میدان الکترومغناطیس بود، گرچه مکانیسم دقیق پیدایش فولیکولهای آترتیک بهخوبی شناخته نشده است ولی آسیب DNA میتواند بهعنوان مکانیسم احتمالی شروع آپوپتوز و در نتیجه آترزی فولیکول باشد (12). عقیده بر این است که قرارگیری در معرض میدانهای الکترومغناطیس میتواند با ایجاد رادیکالهای آزاد اکسیژن، باعث آسیب DNA و شروع روند آپوپتوز شود(30). علاوه بر این، نشان داده شده است که ماکروفاژها توان تولید محصولات اکسیداتیو نظیر نیتریک اکسید(31)، رادیکالهای سوپر اکسید و هیدروژن پراکسید(32) را دارا میباشند و سیتوکینهای مشتق از ماکروفاژها مانند فاکتور رشد تغییردهنده آلفا نیز آپوپتوز را در سلولهای تخمدانی القا میکند (33).
عقیده بر این است که پیدایش سلولهای آپوپتوتیک به نوبه خود باعث افزایش تهاجم ماکروفاژها میگردند(24،25). ماکروفاژها در تخمدان سلولهای دژنره را پاکسازی میکنند(34).
بر اساس نتایج این بررسی قرارگیری در معرض میدان میدان الکترومغناطیس باعث تغییرات در اووسیت، زوناپلوسیدا و سلولهای تاج پرهای میگردد که میتوانند منجر به آترزی فولیکولها و دژنره شدن اووسیتها گردند.
بهنظر میرسد که علاوه بر تغییر در عملکرد سلولها، القای آپوپتوز بهوسیله میدانهای الکترومغناطیس عامل مهم دیگری برای مهار رشد فولیکولها و رسیدگی اووسیت میباشد.
دلایلی که بیانگر القاء آپوپتوز توسط میدان الکترومغناطیس میباشد عبارتند از: متراکم شدن هسته سلولهای گرانولوزا، افزایش تعداد ماکروفاژها، ظهور واکوئولهای متعدد در سلولهای گرانولوزا، پیدایش قطرات چربی و پیدایش اجسام آپوپتوتیک.
بدینوسیله از معاونت محترم پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی تبریز که با تامین هزینههای طرح امکان انجام طرح را مهیا نمودند تشکر و قدردانی میگردد.