低能量電磁輻射對(duì)子代性別比例的影響

李 博 王 東 綜述 陳書強(qiáng) 王曉紅 審校

第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院婦產(chǎn)科（西安 710038）

·綜 述·

低能量電磁輻射對(duì)子代性別比例的影響

李 博 王 東 綜述 陳書強(qiáng) 王曉紅 審校

第四軍醫(yī)大學(xué)唐都醫(yī)院婦產(chǎn)科（西安 710038）

隨著人類文明和科技的進(jìn)步，電子技術(shù)已在國防、導(dǎo)航、通訊、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并成為人類日常生活不可或缺的一部分。但越來越多的證據(jù)表明，電子設(shè)備所產(chǎn)生的電磁輻射，已成為繼大氣污染、水污染、噪音污染之后第四大環(huán)境污染。因此，電磁輻射對(duì)人體可能的損傷效應(yīng)，日益被人們所關(guān)注，其損傷機(jī)制也成為目前研究的熱點(diǎn)。目前，電磁輻射對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等方面的損傷效應(yīng)均有大量報(bào)道[1-4]。電磁輻射對(duì)生殖系統(tǒng)的損傷，主要體現(xiàn)為可導(dǎo)致男性精子活力、密度下降，畸形率升高，受精能力下降，睪丸超微結(jié)構(gòu)改變，睪丸激素紊亂等；導(dǎo)致女性卵巢早衰，月經(jīng)紊亂等；導(dǎo)致宮內(nèi)胎兒發(fā)育遲緩，流產(chǎn)率升高，早產(chǎn)、低體質(zhì)量兒比例增加。其中，電磁輻射對(duì)子代性別比例的影響也廣受關(guān)注[5,6]。

一、概述

電磁輻射（Electromagnetic Radiation）也稱電磁波，是由同相振蕩且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中以波的形式傳遞能量和動(dòng)量。電磁輻射按其效能即能否將物質(zhì)電離分為電離輻射和非電離輻射。電離輻射大致可以分為3類，（1）高速帶電粒子流：α射線、β射線、質(zhì)子；（2）不帶電粒子：中子；（3）X射線、γ射線。前兩類電磁輻射，其載體均為粒子，屬粒子輻射。而X射線和γ射線載體為光子，屬電磁波范疇，為高能量電磁波。同樣以光子為載體的紫外線、可見光、紅外線、微波及無線電波，其能量不足以使物質(zhì)電離，為低能量的電磁波，屬非電離輻射。另外還有一種特殊的波型——超聲波，其本質(zhì)為高頻率的聲波，也屬于非電離輻射。我們常說的核輻射主要包含α射線、β射線、γ射線。

高能量電磁輻射主要通過熱效應(yīng)對(duì)生物體產(chǎn)生損傷，而低能量的電磁輻射所帶來的非熱效應(yīng)機(jī)制卻并不清楚[7]，有可能是破壞了生物體固有的、處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場(chǎng)而造成機(jī)體損傷。考慮到能級(jí)不同的輻射種類可能存在不同的損傷機(jī)制，因此有必要按能級(jí)對(duì)輻射進(jìn)行歸類評(píng)價(jià)。鑒于微波和無線電波與人們的生活息息相關(guān)，因此本文主要闡述以微波和無線電波為代表的低能量電磁輻射對(duì)子代性別比例的影響。

由于生殖的重要天然屬性，電磁輻射對(duì)生殖系統(tǒng)的影響一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)及研究熱點(diǎn)，尤其是低能量電磁輻射與人們的生活息息相關(guān)，因此其對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的非熱效應(yīng)已成為電磁輻射損傷機(jī)制研究的重要方向。生物體可能暴露的低能量電磁輻射源主要存在3個(gè)頻率范圍： 0～300 Hz的靜電場(chǎng)和極低頻電磁場(chǎng)主要來自高壓輸電電力線、室內(nèi)電力布線、核磁共振及各種直流電設(shè)備； 300～10M Hz的中頻電磁場(chǎng), 主要來自計(jì)算機(jī)監(jiān)控器、工業(yè)用感應(yīng)加熱器、防盜系統(tǒng)和遙控系統(tǒng)等； 10M～300G Hz 的射頻范圍, 主要來自雷達(dá)、無線電廣播、電視及通信等[8]。

（一）父源性暴露

1. 射頻電磁場(chǎng)：目前關(guān)于射頻范圍對(duì)妊娠影響的文獻(xiàn)時(shí)有報(bào)道。Baste等[9]調(diào)查了從1967年到2008年在挪威皇家海軍快速巡邏艇服役過的男性人員妊娠結(jié)局情況。他們將妊娠前3個(gè)月內(nèi)接受過輻射的稱為急性暴露組，至少3個(gè)月內(nèi)未接受輻射的稱為非急性暴露組。他們發(fā)現(xiàn)急性暴露組圍產(chǎn)期死亡率和子癇前期的發(fā)病率顯著增加，但卻未發(fā)現(xiàn)子代性別比例存在顯著性差異。非急性暴露組與對(duì)照組相比，妊娠結(jié)局各個(gè)指標(biāo)均無顯著性差異。閆素文等[10]探討了長期接觸低劑量微波輻射對(duì)男性生殖力的影響。他們選擇了已婚雷達(dá)作業(yè)人員289例作為研究組，對(duì)照組則為無電磁輻射影響的已婚官兵148例。兩組人員首次妊娠結(jié)局如下：雷達(dá)組289對(duì)夫婦出生嬰兒257 名，其中男嬰127 名，女嬰130 名；而對(duì)照組148對(duì)夫婦出生嬰兒126名，其中男嬰62名，女嬰64名，男女性別比分別為0.98和0.97，兩組不存在顯著性差異。Mjoen等[11]統(tǒng)計(jì)了挪威1976年到1995年間從事與射頻相關(guān)職業(yè)男性人員的子代性別比例，也未發(fā)現(xiàn)有差異性改變。而索永善[12]以200年7月到2010年1月在舟山市婦幼保健院生殖中心就診并獲得生育的海員為研究對(duì)象,并隨機(jī)選擇150名舟山市常住、無任何電磁輻射暴露史的已育男性為對(duì)照組，探討船舶雷達(dá)微波輻射對(duì)男性子代性別比例的影響。發(fā)現(xiàn)研究組子代男女比例差異比較具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.01）；并且隨著輻射暴露時(shí)間的延長，子代性別比例失調(diào)現(xiàn)象更為嚴(yán)重，但是當(dāng)持續(xù)暴露12個(gè)月后，子代性別比例趨于穩(wěn)定。Baste等[7]針對(duì)挪威皇家海軍進(jìn)行了大樣本分類研究，他們根據(jù)接觸的輻射種類不同，將10 497名調(diào)查對(duì)象分為高頻天線、通訊設(shè)備、雷達(dá)3類，并根據(jù)輻射水平從高到低分為5個(gè)級(jí)別。他們發(fā)現(xiàn)，隨著輻射水平的提高，其子代中女孩所占的百分比逐級(jí)升高并存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，當(dāng)更高程度的暴露于高頻天線和通訊設(shè)備時(shí)，這種百分比則顯示一定的線性相關(guān)趨勢(shì)。不同研究組得出的研究結(jié)論不同，可能與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、樣本量等有關(guān)。Baste等[7]的研究，設(shè)計(jì)樣本量大，輻射水平分級(jí)明確，應(yīng)具有一定代表性，說明射頻電磁場(chǎng)應(yīng)可影響后代性別比例。

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面，也發(fā)現(xiàn)射頻電磁場(chǎng)影響生殖性能。王亞峰[13]將BALB/c雄性幼鼠接受2周的電磁脈沖（Electro Magnetic Pulse，EMP）輻照，待性成熟后，與正常適齡雌鼠合籠1周，發(fā)現(xiàn)雌鼠的受孕率較假輻照組明顯降低，盡管平均產(chǎn)仔數(shù)無明顯改變，但子代中雄性增多而雌性減少，子代性別比（♂/♀）顯著升高。這一結(jié)果說明，在幼鼠睪丸發(fā)育階段，給予一定量的EMP輻射，會(huì)影響雄鼠的生殖能力及后代性別比例。陳昱等[14]將4 周齡昆明小鼠分為對(duì)照組、親代照射組和宮內(nèi)照射組，并將兩組實(shí)驗(yàn)組暴露于40μW/cm2微波中，與對(duì)照組相比，發(fā)現(xiàn)宮內(nèi)照射組子代生長發(fā)育明顯受限。親代照射組和宮內(nèi)照射組活仔鼠雌雄比分別為1.12 和1.45，與對(duì)照組相比（0.88），有所增加，但差異并不顯著。他們還發(fā)現(xiàn)低強(qiáng)度微波輻射會(huì)導(dǎo)致幼仔出生存活率和哺育成活率下降，導(dǎo)致仔鼠性別比例存在一定程度的失調(diào)，并影響子代的生長發(fā)育。需要特別指出的是，本文親代照射組并未明確說明性別。王水明等[15]分別對(duì)6～8周齡昆明雌鼠或（和）雄鼠于交配前、受孕后進(jìn)行電磁脈沖輻射，發(fā)現(xiàn)雌鼠孕后輻射導(dǎo)致后代雄性仔鼠比例顯著降低（0.85±0.091vs 1.09±0.17，P＜0.05）；雄鼠輻射后交配，致后代雄性仔鼠比例（0.76±0.18）顯著降低（P＜0.01）；雌雄鼠均輻射后，雄性仔鼠的比例增加。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，射頻電磁場(chǎng)輻射會(huì)顯著影響動(dòng)物的生殖能力，并一定程度上影響子代性別出生比例。

2. 靜電場(chǎng)和極低頻電磁場(chǎng)、中頻電磁場(chǎng)：Saadat[16]以伊朗51名高壓架線工為研究對(duì)象，他們接觸的磁場(chǎng)強(qiáng)度平均為0.51mT，其110名子代為61名男孩和49名女孩，而對(duì)照組330名子代為168名男孩和162名女孩，子代性別比分別為0.555和0.509，不存在顯著差異（P=0.409）。James[17]對(duì)在高壓變電站工作的男性調(diào)查顯示，暴露組2 077名子代中男孩1 064名、女孩1 012，還有1名未知性別；非暴露組1 273名子代中男孩633名，女孩640名，性別比分別為1.05和0.99。而另一項(xiàng)對(duì)高暴露組和低暴露組的調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，男女比例分別為0.93（86:92）和0.98（92:94），不管是暴露組與非暴露組比較，亦或是高暴露組與低暴露組比較，子代性別比例均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。另外3項(xiàng)同樣是對(duì)高壓變電站工作人員的調(diào)查顯示[18-20]，僅有Mubarak[18]的調(diào)查統(tǒng)計(jì)存在差異（P＜0.01），暴露組男女比為8:54，但此試驗(yàn)設(shè)計(jì)中缺乏對(duì)照組，而是假設(shè)非暴露組男女比為50%:50%。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面，Ohnishi等[21]將35只雄性小鼠分成3組，給予50Hz工頻照射，磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為0～0.1μT 、0.5mT、5.0mT ，共照射9周，在1周齡時(shí)與13周齡、同樣場(chǎng)強(qiáng)的雌性小鼠合籠2周，三組后代雄鼠與雌鼠比例分別為0.90、0.90、0.85，空白對(duì)照為1.05，盡管試驗(yàn)組與對(duì)照組之間均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但可以看出子代中雄性比例有下降的趨勢(shì)。因此，靜電場(chǎng)和極低頻電磁場(chǎng)、中頻電磁場(chǎng)波段范圍輻射，因其強(qiáng)度偏低，可能對(duì)子代出生性別比例影響很小。

（二）母源性暴露

1. 射頻電磁場(chǎng)：Larsen等[22]的一項(xiàng)回顧性研究發(fā)現(xiàn)，妊娠期暴露于低場(chǎng)強(qiáng)高頻電磁輻射（300KHz 300MHz）的理療師, 其后代男/女比為0.48；而暴露于高場(chǎng)強(qiáng)的理療師后代男/女比則為0.31。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，每周暴露11～20 h，子代性別比為0.55，若每周暴露超過20h，則后代男女性別比為0.21; 而對(duì)照組為1.51。但對(duì)暴露于微波輻射的女性理療師的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其后代性別比例不存在顯著差異[23]。Takahash等[24]為了評(píng)價(jià)長期使用手機(jī)的潛在危害性，分別給予妊娠大鼠假輻射（對(duì)照組）、高劑量射頻輻射（SA值為0.068～0.146 W/kg）和低劑量射頻輻射（高劑量的43%），發(fā)現(xiàn)三組之間子代的性別比例無顯著差異。Lary等[25]給予妊娠6～11d的大鼠100M Hz的射頻輻照，功率密度為25 mW/cm2，SAR值為0.4 W/kg，每天照射時(shí)間為6h40min，總共40個(gè)h。研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，輻射組子代雌性仔鼠所占的百分比有所下降（47% Vs 42%），但無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。雖然存在差異，但并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。盡管這兩組動(dòng)物實(shí)驗(yàn)報(bào)道均顯示射頻輻射不影響妊娠大鼠子代性別比例，但兩組研究都是針對(duì)植入后胚胎進(jìn)行輻射，我們知道，植入后胚胎已和母體建立了聯(lián)系，其修復(fù)能力較強(qiáng)，即抵抗外界損傷的能力也就更強(qiáng)，因此此階段胚胎可能可以承受大劑量的輻射，而生存下來。因此，需要針對(duì)妊娠之前及植入前胚胎階段進(jìn)行更詳細(xì)的研究。

2. 靜電場(chǎng)和極低頻電磁場(chǎng)、中頻電磁場(chǎng)：Irgens等[26]調(diào)查了挪威在高壓電場(chǎng)從事生產(chǎn)的男性其1970年至1993年間出生子代的性別比例，其中，在高壓電場(chǎng)從事鋁、鎂、鐵、鎳及電纜生產(chǎn)的男性，其后代男孩比例分別為50.38%，47.32%，50.03%，48.27%及47.20%；而從事鋁生產(chǎn)的女性，其后代男孩比例為37.04%，對(duì)照組為51.42%。研究發(fā)現(xiàn)，在極低頻電磁場(chǎng)工廠工作的男性其后代男孩比例輕度減少，而在相同環(huán)境工作的女性其后代男孩比例則顯著減少。Cobb等[27]將妊娠3～18d的大鼠暴露于55kV/m 超寬頻電磁場(chǎng)（SAR為45 mW/ kg），發(fā)現(xiàn)妊娠期暴露后生育的雄性子鼠交配力明顯降低，但其子代雌雄比例卻未受影響。Ryan等[28]將雌性大鼠從交配前1月到交配、妊娠、分娩至子代幼鼠期，暴露于60 Hz 電磁場(chǎng)（19 h/d），在不同場(chǎng)強(qiáng)下（10、65、112、130或150 kv/m），胎仔數(shù)、子代性別比例、胎鼠和新生鼠死亡率, 母鼠和子鼠體質(zhì)量增加值等均無明顯改變。因此，靜電場(chǎng)及極低頻率電磁場(chǎng)、中頻電磁場(chǎng)對(duì)女性的影響較大，易造成其后代性別比例（男/女）下降，而對(duì)男性后代性別出生比例影響應(yīng)不大。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果和人的調(diào)查結(jié)果存在一定差異，可能和物種的特異性有關(guān)。

二、電磁輻射影響的機(jī)制

電磁輻射危害生物體的機(jī)理主要包括熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)及累積效應(yīng)等。輻射頻率越高，熱效應(yīng)越明顯。一般極低頻電磁場(chǎng)以非熱效應(yīng)為主，而射頻輻射則可能兼具熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)，但仍以非熱效應(yīng)為主。根據(jù)與人類活動(dòng)的相關(guān)性，目前針對(duì)輻射帶來的非熱效應(yīng)的損傷機(jī)制研究已成為研究輻射機(jī)制的主流。研究者們把低能量電磁波單獨(dú)作為研究對(duì)象，旨在更細(xì)微的探究非熱效應(yīng)的影響機(jī)制，盡管這種作用機(jī)制目前尚不清晰。Foster等[9]提出非熱效應(yīng)可能影響了細(xì)胞膜、褪黑素水平及導(dǎo)致了DNA損傷等。有研究也發(fā)現(xiàn)靠近手機(jī)發(fā)射的射頻信號(hào)波的大腦組織葡萄糖代謝增強(qiáng)[29]。

這種非熱效應(yīng)到底有沒有可能造成子代性別比例的失調(diào)，目前，從流行病學(xué)調(diào)查和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來看，高頻率射頻輻射可能會(huì)影響子代的性別比例，但低頻電磁場(chǎng)及中頻電磁場(chǎng)對(duì)子代性別的影響卻并不明確。造成這種情況的因素很多。首先需要明確的是，作為輻射源的電磁波譜存在很大差異，頻段不同，損傷效應(yīng)必定存在不同，這就是為什么需要將不同的頻率分開進(jìn)行考量。其次，流行病學(xué)調(diào)查時(shí)，由于對(duì)于輻射劑量評(píng)定方法不同，會(huì)導(dǎo)致分組不同，這勢(shì)必會(huì)影響流調(diào)的最終結(jié)果，但是，在流行病學(xué)調(diào)查時(shí)卻很難避免這種情況發(fā)生，并且，職業(yè)暴露的頻譜也不會(huì)局限于單一的范圍，而可能跨度頗大，暴露時(shí)間和輻射劑量等也都可能影響最終結(jié)果；另外除職業(yè)暴露外，日常生活中的其他輻射接觸也可能產(chǎn)生一定的累積效應(yīng)而使分組更難操作。把這些因素盡量量化，若依照輻射源性質(zhì)大致從三個(gè)級(jí)別考量電磁輻射對(duì)子代性別比例的影響：（1）靜電場(chǎng)和極低頻電磁場(chǎng)、中頻電磁場(chǎng)；（2）射頻電磁場(chǎng)；（3）高能量的電磁場(chǎng)和電離輻射，大概可以看出一定趨勢(shì)：極低頻和中頻范圍，對(duì)后代性別比例影響較小。而到射頻范圍，則有些研究發(fā)現(xiàn)輻射會(huì)顯著影響后代性別比例。至于更高能量的電磁輻射，幾項(xiàng)研究卻[30-34]均未看到顯著性差異。

那么電磁輻射影響子代出生性別比例的可能機(jī)制是什么？目前具體機(jī)制尚未闡明，可能存在以下種可能：

首先，內(nèi)分泌因素： James[35,36]發(fā)現(xiàn)男性低睪酮和（或）高促性腺激素可引起子代女孩的比例增加，有激素分泌異常的男性，如潛水員、殺線蟲藥二滇氯丙烷（DBCP）的使用者，或暴露于二噁英、二甲二硫妥英、硼酸鹽等的男性，其后代女孩比例增加。電磁輻射是否通過影響受孕期間父母的激素水平，進(jìn)而間接影響了子代性別選擇呢？這還有待于更進(jìn)一步的論證。

其次，妊娠過程：目前對(duì)于子代性別比例的統(tǒng)計(jì)主要根據(jù)出生后存活并繼續(xù)生長發(fā)育的個(gè)體。但如果早期妊娠過程中電磁輻射造成的子代流產(chǎn)，亦或人為因素的妊娠終止，那么將勢(shì)必導(dǎo)致結(jié)論的偏倚。相關(guān)文獻(xiàn)[37]報(bào)道也表明，親代接受輻射后雄性子代的生長發(fā)育和活力均不及雌性子代?？梢酝茰y(cè)，電磁輻射可能對(duì)雌、雄胚胎或者胎兒的影響不同, 從而引起妊娠早期性別的選擇性。

再次，其他機(jī)制：電磁場(chǎng)可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能、代謝等生理功能發(fā)生一定程度的損傷改變，影響細(xì)胞膜電位、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、表觀遺傳修飾、基因表達(dá)、細(xì)胞增生、細(xì)胞間通訊、線粒體結(jié)構(gòu)和功能, 這些改變進(jìn)一步影響子代性別的選擇。但這種推測(cè)缺乏相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)資料支持。

最后，也是筆者最感興趣的一點(diǎn)，即從X、Y精子對(duì)輻射的不同敏感性進(jìn)行考量：眾所周知，子代性別由X, Y染色體決定，但既往關(guān)于電磁輻射對(duì)于生精細(xì)胞和精子的損傷作用主要集中在對(duì)精子活力、活率畸形率、精子數(shù)目的改變。但電磁輻射是否導(dǎo)致X、Y精子發(fā)生非同步性改變，則未見文獻(xiàn)報(bào)道。既往大量研究表明，電磁輻射可引起精子DNA 損傷、染色體畸變、姐妹染色單體交換和微核形成等。因此, 電磁輻射是否通過其對(duì)X 和Y 精子的影響不同而改變子代的性別比例？ 吳惠等[38]的研究發(fā)現(xiàn)微波輻射后X、Y 精子均發(fā)生損傷，以精子頭部病變?yōu)橹?精子頂體酸性磷酸酶含量降低，Y 精子的損傷重于X 精子。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，微波輻射可致Sertoli 細(xì)胞過量表達(dá)細(xì)胞因子，進(jìn)而破壞精子發(fā)生，但這種Sertoli 細(xì)胞損傷是否造成X 、Y 精子的發(fā)生差異，則需進(jìn)一步探討。這種差異性損傷機(jī)制也可以解釋為什么造成子代性別比例差異性改變的報(bào)道主要集中在射頻范圍。這可能與輻射頻率和強(qiáng)度相關(guān)，在輻射頻率和強(qiáng)度低或者很高的極端情況下，Y精子會(huì)因?yàn)閾p傷不大或者X精子也造成很大程度的損傷，而使X、Y精子損傷差異性不大，而中等頻率和強(qiáng)度的輻射則因?yàn)閅精子的相對(duì)較重的損傷而X精子則損傷較輕，進(jìn)而導(dǎo)致兩者存在差異，進(jìn)而表現(xiàn)在后續(xù)受精能力、胚胎發(fā)育質(zhì)量和速率等，這些均有可能使子代性別比例出現(xiàn)改變。

總之，在現(xiàn)代社會(huì)，電磁輻射與人們生活息息相關(guān)，從電磁輻射對(duì)子代性別比例的影響出發(fā)，探究其可能的損傷機(jī)制，不但可以更加全面的了解輻射所帶來的生殖毒性，也對(duì)輻射所引起的其他生殖損傷具有指導(dǎo)和啟示作用，并可以進(jìn)一步指導(dǎo)人類的日常生活，以規(guī)避輻射對(duì)生殖帶來的損傷，以達(dá)到優(yōu)生優(yōu)育的目的。

輻射; 性別比率; 子代

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（2014-07-30收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.12.018

R 594; R321.1