В последние годы, особенно в развитых индустриальных странах, отмечается существенное ухудшение показателей функционального состояния мужской репродуктивной системы (МРС). Об этом свидетельствует повышение удельного веса «мужского фактора» в семейном бесплодии и снижение количества зрелых половых клеток в сперме мужчин [1, 2]. Анализ спермограмм из лабораторий различных стран мира за период с 1931 по 1990 г. показал значительное снижение количества сперматозоидов в эякуляте: от 113 млн/мл в 1940 г. до 66 млн/мл в 1990 г. одновременно с прогрессирующим уменьшением пропорции лиц с концентрацией сперматозоидов более 100 млн/мл [3]. Эта тенденция к снижению количества сперматозоидов в эякуляте сохранятся и в наше время. Согласно последним рекомендациям ВОЗ (2010), концентрация сперматозоидов в эякуляте считается нормальной при величине от 15 млн/мл клеток [4].

Снижение концентрации сперматозоидов в сперме - следствие нарушения процесса сперматогенеза, что приводит не только к уменьшению продукции, но и к возникновению аномальных половых клеток, не обладающих способностью к оплодотворению.

По мнению ряда исследователей [5-9], причина этого явления, вероятно, обусловлена ухудшением качества окружающей среды, вызванным хозяйственной деятельностью человека, и влиянием таких социокультурных факторов, как курение и алкоголь. Тестикулярная ткань, в которой происходит интенсивное деление клеток сперматогенного эпителия, является очень чувствительной к воздействию антропогенных факторов окружающей среды. Известно, что химическое, радиационное и электромагнитное загрязнение оказывают негативное влияние на этот процесс.

С каждым годом особенно возрастает влияние электромагнитного фактора на окружающую среду. Об этом свидетельствует тот факт, что общий электромагнитный фон Земли за последние 100-120 лет после появления искусственных источников электромагнитного излучения увеличился на несколько порядков и продолжает неуклонно повышаться [10]. Среди них мобильная связь является в настоящее время одной из наиболее бурно развивающихся телекоммуникационных систем, которая вносит существенный вклад в электромагнитное загрязнение.

Мобильные (сотовые) телефоны в широких масштабах начали использоваться в конце 90-х годов XX века, и с тех пор их количество стремительно возрастает из года в год. Так, если в 2000 г. во всем мире насчитывалось всего 720 млн мобильных телефонов, то в 2010 г. число их превысило 5 млрд [11]. По прогнозу Всемирной организации электросвязи, их число к концу 2014 г. достигнет 7 млрд. Всеобщее распространение мобильных телефонов привело к пониманию возможной опасности влияния этого антропогенного фактора на здоровье человека.

Источниками излучения мобильной связи являются базовая станция и мобильный телефон. В зависимости от стандарта телефона он работает в дециметровом диапазоне на частотах 850, 900, 1800 и 1900 МГц. Мощность излучения телефона является величиной переменной, в значительной степени зависящей от состояния канала связи «мобильный радиотелефон - базовая станция», т.е. чем выше уровень сигнала базовой станции в месте приема, тем меньше мощность его излучения. Максимальная мощность находится в границах 0,125-1 Вт, однако в реальной обстановке она обычно не превышает 0,05-0,2 Вт. Наибольшей выходной мощностью излучения сотовый телефон обладает при максимальном удалении от базовой станции или при уменьшении сигнала в результате эффекта экранирования [12].

Нормируемым параметром ЭМП РЧ (электромагнитные поля радиочастот) для сотового телефона является плотность потока энергии (ППЭ), которая выражается в мкВт/см². Предельно допустимый уровень (ПДУ) его при воздействии на пользователей сотового телефона не должен превышать 100 мкВт/см². В момент вызова излучение сотового телефона достигает наибольшей величины по мере нахождения и установления связи с запрашиваемым абонентом, ППЭ постепенно уменьшается и поддерживается на невысоком уровне. В момент вызова величины ППЭ могут превышать ПДУ в десятки раз, особенно на большом удалении от базовой станции или в труднодоступных для радиосигнала местах.

В качестве основного нормированного показателя уровня излучения ЭМП, создаваемого сотовым телефоном, взаимодействующего с телом человека, используется значение поглощенной дозы, т.е. то значение энергии поля, которое поглощается единицей массы ткани, - удельный коэффициент поглощения. Эту величину выражают в Вт/кг и обозначают как SAR (англ. - Specific Absorption Rate) - уровень излучения энергии ЭМП, выделяющейся в тканях тела человека за 1 с. Обычно SAR определяют в пересчете на 1 или 10 г ткани за время 6 мин.

Значение SAR определяется при работе телефона на максимальной мощности, а в реальных условиях мощность передатчика телефона зависит от конкретных условий, при этом, как правило, чем лучше качество связи в точке местонахождения абонента, тем меньше мощность. Хотя в действительности уровень мощности передатчика на мобильном телефоне управляется с базовой станции GSM. Диапазон регулировки пиковой мощности в GSM-телефонах примерно от 2 Вт до 20 мВт, т.е. разница между максимальной и минимальной мощностью около 100 раз. В качестве предельно допустимой для условий профессионального воздействия величины принято значение SAR, равное 0,4 Вт/кг для тотального воздействия на тело реципиента и 10 Вт/кг для локального воздействия на его голову и торс, для условий непрофессионального воздействия 0,08 и 2 Вт/кг соответственно.

При разговоре по сотовому телефону значительная часть электромагнитной энергии, которая излучается антенной, поглощается тканями головы (кожным покровом, ухом, частью головного мозга, включая зрительный анализатор), так как аппарат пользователя прикладывается к височной области, к наружному уху. В связи с этим, по мнению некоторых исследователей [13, 14], при длительном использовании сотового телефона существенно возрастает риск развития злокачественных опухолей головного мозга и даже органов МРС. В литературе сообщается о ряде клинических проявлений, обусловленных влиянием излучения мобильного телефона на ЦНС. К ним относятся головная боль, усталость, нарушение сна, головокружение, снижение памяти и др. [15].

Однако излучение сотового телефона вызывает биологические эффекты и в других жизненно важных системах организма - кроветворной, репродуктивной, эндокринной, иммунной [16]. Особенно опасными последствиями электромагнитного воздействия мобильного телефона могут быть для репродуктивной системы, которая играет особую роль в организме, обеспечивая воспроизводство живых организмов.

За последнее десятилетие появился ряд работ, в которых анализируется влияние электромагнитных полей диапазона мобильной связи на МРС. В силу объективных причин изучение МРС у человека имеет ограниченный характер. Можно выделить два направления, отражающих различные стороны оценки состояния репродуктивной функции мужчин. В первом из них исследуются свойства эякулята - спермы, в которой в основном преобладают зрелые половые клетки – сперматозоиды. Оцениваются такие качества половых клеток, как подвижность, жизнеспособность и их морфология, которые во многом определяют их оплодотворяющую способность (фертильность). Второе направление связано с изучением состояния эндокринной регуляции процесса сперматогенеза, что основано на определении в сыворотке или плазме крови содержания мужских половых стероидных гормонов (андрогенов), продуктов их синтеза и распада, прежде всего тестостерона - гормона, синтезированного в яичках клетками Лейдига, а также гормонов аденогипофиза, регулирующих гаметогенез и стероидогенез в половых железах.

Несмотря на то что данные литературы по этому вопросу носят неоднозначный характер, их анализ представляет значительный интерес и позволяет получить представление о воздействии ЭМП мобильного телефона на МРС на современном этапе, что является целью настоящего сообщения и, возможно, будет способствовать расширению и углублению исследований в этом направлении.

В одной из первых работ, в которой оценивалось влияние ЭМП мобильного телефона (900 МГц) на МРС [17], было установлено, что в сперме мужчин (n=13), интенсивно его использующих (ежедневно в течение 6 ч на протяжении 5 дней), выявлялось заметное снижение количества активно подвижных сперматозоидов с прямолинейным движением. В сперме мужчин, которые не пользовались мобильным телефоном, этот показатель составлял 32,3±6,13%. У этих же лиц, которые затем в течение 5 дней активно разговаривали по телефону, количество активно подвижных сперматозоидов с прямолинейным движением снизилось до 26,1±6,5% (т.е. почти на 20,0%). В то же время остальные показатели спермограммы, такие как объем спермы, ее плотность и морфология клеток, в контроле и опыте существенно не различались. Авторы сделали вывод о возможном снижении фертильности мужчин под влиянием ЭМП мобильного телефона.

У 371 мужчины анализировали взаимосвязь регулярного использования сотового телефона и уровня подвижности клеток спермы. Показано, что при использовании сотового телефона менее 15 мин в день сохраняется высокая прогрессивная подвижность сперматозоидов (48,7%), в то время как при его использовании более чем 1 ч в день этот показатель снижается (40,6%) [18].

Близкие данные получены при анализе проб спермы у 25 здоровых мужчин в возрасте 18-35 лет. Установлено, что подвижность сперматозоидов у мужчин, которые носили мобильный телефон в заднем кармане брюк или на ремне, была низкой и составляла 49,3%, в то время как у мужчин, у которых аппарат находился далеко от органов репродуктивной системы, данный показатель составлял - 55,4% [19].

Свойства спермы в зависимости от времени использования мобильного телефона анализировались в работе [20]. Образцы спермы 304 мужчин, проходивших терапию по поводу бесплодия, и у которых отсутствовали клинические признаки патологии репродуктивных органов, были разделены в зависимости от времени использования сотового телефона. В группе А (n=99) мужчины мобильным телефоном не пользовались, в группе В (n=157) его использовали нерегулярно, а в группе С (n=48) мобильным телефоном регулярно пользовались на протяжении не менее 2 лет. У пациентов оценивали концентрацию спермы, подвижность сперматозоидов, нарушения в половых клетках, согласно стандартам ВОЗ. Исследования показали, что в группах В и С выявляется низкий уровень подвижности сперматозоидов по сравнению с контрольной группой (группа А). Количество морфологически нормальных сперматозоидов в группе пациентов, которые не использовали мобильный телефон, составляло 55,6%, у лиц, пользующихся телефоном нерегулярно, - 27,4%, а у мужчин, которые интенсивно разговаривали по телефону, - всего 16,7%. В то же время у пациентов всех исследуемых групп значимых различий в концентрации спермы не было обнаружено.

Близкий к вышеописанному эксперимент также проводился в клинике в связи с бесплодием мужчин. У пациентов (361 человек, средний возраст 31,81±6,12 года) анализировали такие показатели спермы, как объем, подвижность, жизнеспособность и морфология половых клеток. Все обследуемые были разделены на четыре группы: А - контрольная, в которой мобильным телефоном не пользовались (n=40); В - телефон использовали менее 2 ч в день (n=107); С - по телефону разговаривали более 2 ч в день (n=100) и D - телефоном пользовались более 4 ч в день (n=114). Установлено, что объем спермы, подвижность, жизнеспособность сперматозоидов и число нормальных клеток у обследуемых лиц зависели от времени использования мобильного телефона. Так, у пациентов, которые разговаривали по мобильному телефону более 4 ч в день, выявлялось существенное снижение объема спермы (–41,4%), уменьшение подвижности (–33,9%) и жизнеспособности (–33,7%) зрелых половых клеток, а количество морфологически нормальных сперматозоидов снижалось более чем в 2 раза [21].

Негативное влияние ЭМП мобильного телефона (900 МГц) на подвижность сперматозоидов в опытах in vitro выявлено в исследовании [22]. У 27 мужчин брали пробы семенной жидкости, которые затем делили на две одинаковые части. Один из образцов спермы от каждого обследуемого подвергался облучению in vitro при 900 МГц от мобильного телефона (расстояние 10 см) в течение 5 мин, а другой образец действию ЭМП не подвергался. Электромагнитное воздействие вызывало снижение количества быстро- и медленно подвижных форм сперматозоидов и значительное повышение числа неподвижных половых клеток (в контроле уменьшение составило 36%, в то время как в опыте оно достигало 51%). Авторы полагают, что длительное воздействие ЭМП мобильного телефона может привести к возникновению структурных изменений в половых клетках, которые позднее могут проявиться.

При изучении свойств спермы in vitro, полученной от нормальных здоровых доноров (n=23) и бесплодных пациентов (n=9), было показано, что под влиянием излучения от сотового телефона в режиме разговора в течение 1 ч (850 МГц, значение SAR - 1,46 Вт/кг, ППЭ на расстоянии 2,5 см от антенны сотового телефона - 1-40 мкВт/см², в контроле - 0,01-0,1 мкВт/см²) происходило снижение подвижности и жизнеспособности клеток, увеличение уровня активных форм кислорода, снижение соотношения показателей активной формы кислорода и общей антиоксидантной активности по сравнению с необлученными образцами. В то же время уровень общей окислительной активности и структура ДНК в половых клетках не отличались от соответствующих показателей в контроле. Авторы пришли к заключению, что ЭМП, излучаемое мобильным телефоном, вызывает в сперматозоидах человека окислительный стресс [23] и, по их мнению, даже нахождение сотового телефона в кармане брюк может оказывать негативное воздействие на качество сперматозоидов, вырабатываемых в яичках, и привести к нарушению мужской фертильности (оплодотворяющей способности).

В эксперименте на очищенных сперматозоидах человека, облученных in vitro при частоте 1,8 ГГц, значениях SAR от 0,4 до 27,5 Вт/кг, было установлено, что подвижность и жизнеспособность исследуемых клеток существенно снижаются по мере возрастания величины SAR, в то время как генерация активных форм кислорода в митохондриях и фрагментация ДНК значительно повышаются. В облученных сперматозоидах человека наблюдается высокая взаимосвязь между величиной SAR, окислительным повреждением ДНК, содержанием 8-гидрокси-2-дезоксигуанозина (маркер окислительного стресса) и фрагментацией ДНК. Сделан вывод, что интенсивное использование мобильного телефона может представлять немалую потенциальную угрозу для мужчин репродуктивного возраста, так как облучение оказывает влияние на оплодотворяющую способность сперматозоидов, а также может отразиться на благополучии их потомства [24].

Влияние величины SAR на изменение свойств сперматозоидов человека при электромагнитном облучении сотового телефона анализировалось в работе [25]. Авторы, изучая подвижность и мембранный потенциал митохондрий, облученных in vitro при 900 МГц в сперматозоидах, полученных от здоровых мужчин-доноров, пришли к заключению, что изменение этих показателей зависит от величины SAR. При низком уровне SAR (2,0 Вт/кг) влияние электромагнитного излучения на изучаемые показатели зрелых половых клеток не выявлялось, однако экспозиция с высоким уровнем SAR (5,7 Вт/кг) приводила к значительным изменениям их подвижности и мембранного потенциала митохондрий.

В последующих работах этих авторов [26, 27] оценивалась активность акросомальной реакции, показатели, характеризующие индукцию апоптоза и некоторые свойства половых клеток (активность каспазы-3, содержание фосфатидилсерина, количество разрывов ДНК, генерация активных форм кислорода в высокоподвижных сперматозоидах человека), спустя 2 и 24 ч после электромагнитного воздействия мобильного телефона in vitro при SAR 2,0 и 5,7 Вт/кг. Экспозиция мобильного телефона не оказывала статистически значимого влияния на активность каспазы-3, содержание фосфатидилсерина, число разрывов ДНК, генерацию активных форм кислорода. На основании этих данных сделан вывод, что снижение мужской фертильности не может быть связано с индукцией апоптоза в сперматозоидах. Кроме того, излучение ЭМП мобильного телефона не оказывало негативного влияния на активность акросомальной реакции, но в то же время выявлялись значимые изменения морфометрических параметров клеток. В облученных сперматозоидах снижалась площадь головок (более чем в 2 раза), площадь их акросомной части (на 40%), а также происходило уменьшение связывания передней части мембраны клеток с белками рецепторами блестящей оболочки яйцеклетки. Полученные результаты могут указывать на значимое влияние излучения ЭМП мобильного телефона на оплодотворяющую способность спермы.

Облучение в течение 1 ч сперматозоидов in vitro, полученных от здоровых мужчин (n=22, возраст 20-35 лет), вызывало достоверное снижение количества быстроподвижных клеток и повышение числа неподвижных сперматозоидов. Содержание малонового диальдегида (МДА) (конечного продукта перекисного окисления липидов) в сперме незначительно повышалось. Однако уровень МДА в сперматозоидах отрицательно коррелировал с общей подвижностью сперматозоидов. Авторы сделали вывод, что излучение мобильного телефона, вероятно, индуцирует свободнорадикальные процессы в сперматозоидах и повышает продукцию активных форм кислорода, что приводит к снижению числа быстроподвижных форм клеток и повышению количества неподвижных форм. Витамин Е (α-токоферол), добавляемый к пробам до облучения, оказывал нормализующее действие на изучаемые показатели (снижал концентрацию МДА и повышал подвижность половых клеток) [28].

С 1993 по 2007 г. в клинике были обследованы 2110 мужчин в связи с инфертильностью пациентов [29]. Все обследуемые были разделены на две группы в зависимости от длительности использования мобильного телефона. Различий в количестве клеток в сперме в группах не выявлялось. Однако у мужчин, которые часто разговаривали по телефону (n=991), отмечалось повышение количества аномальных форм сперматозоидов, а в сыворотке крови наблюдалось увеличение уровня тестостерона и снижение содержания ЛГ по сравнению с таковыми показателями в контрольной группе (не пользующиеся мобильным телефоном, n=1119). Изменение уровня указанных гормонов, вероятно, отражает адаптацию эндокринной системы на хронический стресс, вызванный длительной экспозицией сотового телефона.

У 20 здоровых мужчин-добровольцев, подверженных воздействию излучения от сотового телефона (900 МГц, использование 2 ч в день, 5 дней в неделю на протяжении 4 нед), исследовали содержание тестостерона в сыворотке крови и некоторых других гормонов до облучения, в середине эксперимента, после прекращения облучения и спустя 15 сут после воздействия. Уровень тестостерона, пролактина, ТТГ и АКТГ в сыворотке крови облученных мужчин во всех сериях опытов находился в пределах физиологической нормы, в то время как содержание гормона роста и кортизола снижалось на 28 и 12% соответственно по сравнению с соответствующим показателем до облучения и спустя 15 сут после облучения. Результаты исследований показывают отсутствие существенного влияния экспозиции сотового телефона на эндокринную систему организма человека в условиях проведенного эксперимента [30].

Напротив, в работе [31] были сделаны выводы о значительном влиянии ЭМП мобильных телефонов и базовых станций на уровень гормонов в сыворотке крови человека. При изучении гормонального профиля мужчин - пользователей мобильной связи (950 МГц) на протяжении 3 и 6 лет (n=82) и добровольцев (n=34), которые подвергались воздействию ЭМП от базовых станций (950 МГц), было установлено значимое снижение содержания тестостерона, тиреоидных гормонов, АКТГ, кортизола по сравнению с контрольными группами. Выраженность изменений исследованных гормонов зависела от продолжительности воздействия излучения мобильного телефона и расстояния от базовой станции.

На основании проведенного анализа исследований очевидно, что однозначного ответа на вопрос о степени опасности излучения мобильного телефона на МРС пока нет. Уровень этого облучения на организм низкий, так как энергия фотона в диапазоне от 300 до 3 ГГц, куда входит и диапазон мобильной связи, составляет всего 1,24-12,4 мкэВ, и в этом случае принято говорить о нетепловом (информационном) характере воздействия. Энергии фотона, излучаемой мобильным телефоном, недостаточно для разрыва химических связей, но она может повлиять на интенсивность физиологических и биохимических процессов в клетках, в которых под влиянием излучения происходит поляризация макромолекул и изменение ориентации их вдоль силовых линий ЭМП, что оказывает влияние на внутри- и межмолекулярные связи [12]. Излучение мобильного телефона активирует свободнорадикальные процессы в сперматозоидах, способствует повышению уровня продукции активных форм кислорода и возникновению окислительного стресса [23], что приводит к индукции апоптоза и повреждению структуры ДНК, о чем свидетельствует появление 8-гидрокси-2-дезокси­гуанозина [24].

Таким образом, в большинстве все еще не столь многочисленных работ подтверждается влияние ЭМП сотового телефона на морфофункциональные свойства сперматозоидов. Прежде всего, электромагнитное воздействие в диапазоне мобильной связи как in vivo, так и in vitro вызывает снижение подвижности сперматозоидов человека (уменьшается число клеток с быстрым и медленным поступательным движением и увеличивается количество неподвижных клеток), их жизнеспособности и уменьшение количества морфологически полноценных клеток. Между тем именно от этих показателей во многом зависит реализация оплодотворяющей способности половых клеток. Ухудшение показателей свойств спермы зависит от продолжительности использования мобильного телефона и от величины SAR. Единичные данные об изменении эндокринного статуса мужчин, использующих активно мобильный телефон, весьма противоречивы, но исследования в этой области интенсивно развиваются, что позволит раскрыть механизмы эндокринной регуляции в облученном организме. В то же время следует отметить, что оценка свойств МРС при воздействии ЭМП мобильного телефона на человека объективно имеет ограниченные возможности. Анализ состояния репродуктивной системы самцов животных в эксперименте позволит значительно расширить спектр исследований биологических эффектов ЭМП мобильного телефона и даст возможность получить более глубокие представления о степени опасности этого воздействия на нее, включая риск появления отдаленных последствий.