微波辐射通过抑制Nrf2通路诱导铁死亡并损害雄性小鼠生殖功能

针对微波辐射对雄性生殖系统损伤机制不明的问题，研究人员开展S波段微波（2.856 GHz）暴露实验，发现其通过抑制Nrf2通路下调SLC7A11/GPX4表达，引发氧化应激和铁死亡（ferroptosis），导致精子活力下降、睾丸组织损伤。该研究首次揭示微波生殖毒性与铁死亡的关联，为电磁环境职业防护提供新靶点。

　　

随着无线通信技术和雷达系统的普及，S波段微波（2-4 GHz）已成为现代生活中不可忽视的环境因素。然而，越来越多的证据表明，微波辐射可能对多个器官系统造成损害，尤其是缺乏组织保护的睾丸更易受到伤害。尽管已有研究报道微波会导致精子质量下降和睾丸组织损伤，但其分子机制仍存在争议。更关键的是，微波是否通过铁死亡（一种铁依赖性的新型细胞死亡方式）途径损害生殖功能，此前尚未有明确答案。

为解答这一问题，中国的研究团队设计了一项系统性研究。他们采用2.856 GHz脉冲微波对雄性C57小鼠进行不同剂量（10和20 mW/cm2）的30分钟暴露，并利用小鼠精母细胞系GC-2进行体外验证。研究发现，微波暴露显著降低精子活力和运动参数，导致精子头部形态异常；睾丸组织出现生精细胞排列紊乱、线粒体嵴消失等铁死亡特征性损伤。这些效应伴随氧化应激标志物MDA升高、GSH/GSSG比值下降，以及关键铁死亡调控蛋白GPX4和SLC7A11的表达抑制。

研究团队采用多学科技术手段：通过全自动精子分析仪评估精子动力学参数，透射电镜观察睾丸超微结构，激光共聚焦检测细胞内Fe²⁺
和ROS水平，Western blot分析Nrf2通路相关蛋白表达，并利用铁死亡抑制剂Fer-1进行功能挽救实验。

3.1 微波暴露导致小鼠精子质量下降
实验显示，暴露组精子活力分级（A+B级）显著降低，运动参数VCL、VSL等明显恶化，且呈现剂量依赖性。精子头部面积和折叠角增大，提示微波引起形态学异常。

3.2 微波暴露引起睾丸结构损伤
HE染色发现生精上皮空泡化和细胞脱落，TEM揭示线粒体体积缩小、嵴减少等铁死亡典型特征。伴随MDA含量升高3倍，GSH/GSSG比值下降50%，Fe²⁺
积累和GPX4/SLC7A11蛋白表达抑制。

3.3 微波诱导GC-2细胞铁死亡
体外实验中，26 W/kg暴露使细胞活力降低40%，Fer-1干预可逆转此效应。共聚焦显示暴露组Fe²⁺
荧光增强3.5倍，JC-1检测到线粒体膜电位显著去极化。

3.4 Nrf2通路调控机制
Western blot证实微波抑制Nrf2及其下游HO-1、SLC7A11表达，而Fer-1处理使这些蛋白表达恢复至对照水平。值得注意的是，负调控因子Keap1的表达变化提示微波可能通过破坏Nrf2-Keap1平衡触发铁死亡。

这项研究首次阐明微波辐射通过抑制Nrf2通路诱发铁死亡，进而损害雄性生殖功能的分子机制。其创新性体现在三方面：一是建立微波暴露剂量与生殖损伤的定量关系，二是发现GPX4/SLC7A11是微波毒性的关键靶点，三是证实Fer-1可通过激活Nrf2通路发挥保护作用。这些发现不仅为评估电磁环境职业风险提供新生物标志物，也为开发靶向Nrf2的生殖保护策略奠定理论基础。

研究也存在一定局限性，例如未使用Nrf2基因敲除模型直接验证其因果作用，动物实验中长期恢复效应仍需进一步观察。未来研究可探索其他频段微波的影响，并开发特异性Nrf2激动剂用于实际防护。该成果发表于《Ecotoxicology and Environmental Safety》，对制定电磁辐射安全标准和男性生殖健康保护具有重要指导意义。