低能量電磁輻射對子代性別比例的影響

李 博 王 東 綜述 陳書強 王曉紅 審校

第四軍醫大學唐都醫院婦產科（西安 710038）

·綜 述·

低能量電磁輻射對子代性別比例的影響

李 博 王 東 綜述 陳書強 王曉紅 審校

第四軍醫大學唐都醫院婦產科（西安 710038）

隨著人類文明和科技的進步，電子技術已在國防、導航、通訊、醫療等領域廣泛應用，并成為人類日常生活不可或缺的一部分。但越來越多的證據表明，電子設備所產生的電磁輻射，已成為繼大氣污染、水污染、噪音污染之后第四大環境污染。因此，電磁輻射對人體可能的損傷效應，日益被人們所關注，其損傷機制也成為目前研究的熱點。目前，電磁輻射對神經系統、心血管系統、生殖系統等方面的損傷效應均有大量報道[1-4]。電磁輻射對生殖系統的損傷，主要體現為可導致男性精子活力、密度下降，畸形率升高，受精能力下降，睪丸超微結構改變，睪丸激素紊亂等；導致女性卵巢早衰，月經紊亂等；導致宮內胎兒發育遲緩，流產率升高，早產、低體質量兒比例增加。其中，電磁輻射對子代性別比例的影響也廣受關注[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與磁場在空間中以波的形式傳遞能量和動量。電磁輻射按其效能即能否將物質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對生物體產生損傷，而低能量的電磁輻射所帶來的非熱效應機制卻并不清楚[7]，有可能是破壞了生物體固有的、處于平衡狀態的微弱電磁場而造成機體損傷?？紤]到能級不同的輻射種類可能存在不同的損傷機制，因此有必要按能級對輻射進行歸類評價。鑒于微波和無線電波與人們的生活息息相關，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，電磁輻射對生殖系統的影響一直是人們關注的焦點及研究熱點，尤其是低能量電磁輻射與人們的生活息息相關，因此其對機體產生的非熱效應已成為電磁輻射損傷機制研究的重要方向。生物體可能暴露的低能量電磁輻射源主要存在3個頻率范圍： 0～300 Hz的靜電場和極低頻電磁場主要來自高壓輸電電力線、室內電力布線、核磁共振及各種直流電設備； 300～10M Hz的中頻電磁場, 主要來自計算機監控器、工業用感應加熱器、防盜系統和遙控系統等； 10M～300G Hz 的射頻范圍, 主要來自雷達、無線電廣播、電視及通信等[8]。

（一）父源性暴露

1. 射頻電磁場：目前關于射頻范圍對妊娠影響的文獻時有報道。Baste等[9]調查了從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局情況。他們將妊娠前3個月內接受過輻射的稱為急性暴露組，至少3個月內未接受輻射的稱為非急性暴露組。他們發現急性暴露組圍產期死亡率和子癇前期的發病率顯著增加，但卻未發現子代性別比例存在顯著性差異。非急性暴露組與對照組相比，妊娠結局各個指標均無顯著性差異。閆素文等[10]探討了長期接觸低劑量微波輻射對男性生殖力的影響。他們選擇了已婚雷達作業人員289例作為研究組，對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局如下：雷達組289對夫婦出生嬰兒257 名，其中男嬰127 名，女嬰130 名；而對照組148對夫婦出生嬰兒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]統計了挪威1976年到1995年間從事與射頻相關職業男性人員的子代性別比例，也未發現有差異性改變。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象,并隨機選擇150名舟山市常住、無任何電磁輻射暴露史的已育男性為對照組，探討船舶雷達微波輻射對男性子代性別比例的影響。發現研究組子代男女比例差異比較具統計學意義（P＜0.01）；并且隨著輻射暴露時間的延長，子代性別比例失調現象更為嚴重，但是當持續暴露12個月后，子代性別比例趨于穩定。Baste等[7]針對挪威皇家海軍進行了大樣本分類研究，他們根據接觸的輻射種類不同，將10 497名調查對象分為高頻天線、通訊設備、雷達3類，并根據輻射水平從高到低分為5個級別。他們發現，隨著輻射水平的提高，其子代中女孩所占的百分比逐級升高并存在統計學差異，當更高程度的暴露于高頻天線和通訊設備時，這種百分比則顯示一定的線性相關趨勢。不同研究組得出的研究結論不同，可能與實驗設計、樣本量等有關。Baste等[7]的研究，設計樣本量大，輻射水平分級明確，應具有一定代表性，說明射頻電磁場應可影響后代性別比例。

在動物實驗方面，也發現射頻電磁場影響生殖性能。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，發現雌鼠的受孕率較假輻照組明顯降低，盡管平均產仔數無明顯改變，但子代中雄性增多而雌性減少，子代性別比（♂/♀）顯著升高。這一結果說明，在幼鼠睪丸發育階段，給予一定量的EMP輻射，會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照組、親代照射組和宮內照射組，并將兩組實驗組暴露于40μW/cm2微波中，與對照組相比，發現宮內照射組子代生長發育明顯受限。親代照射組和宮內照射組活仔鼠雌雄比分別為1.12 和1.45，與對照組相比（0.88），有所增加，但差異并不顯著。他們還發現低強度微波輻射會導致幼仔出生存活率和哺育成活率下降，導致仔鼠性別比例存在一定程度的失調，并影響子代的生長發育。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6～8周齡昆明雌鼠或（和）雄鼠于交配前、受孕后進行電磁脈沖輻射，發現雌鼠孕后輻射導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。動物實驗研究表明，射頻電磁場輻射會顯著影響動物的生殖能力，并一定程度上影響子代性別出生比例。

2. 靜電場和極低頻電磁場、中頻電磁場：Saadat[16]以伊朗51名高壓架線工為研究對象，他們接觸的磁場強度平均為0.51mT，其110名子代為61名男孩和49名女孩，而對照組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]對在高壓變電站工作的男性調查顯示，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。而另一項對高暴露組和低暴露組的調查統計表明，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計學差異。另外3項同樣是對高壓變電站工作人員的調查顯示[18-20]，僅有Mubarak[18]的調查統計存在差異（P＜0.01），暴露組男女比為8:54，但此試驗設計中缺乏對照組，而是假設非暴露組男女比為50%:50%。在動物實驗方面，Ohnishi等[21]將35只雄性小鼠分成3組，給予50Hz工頻照射，磁場強度分別為0～0.1μT 、0.5mT、5.0mT ，共照射9周，在1周齡時與13周齡、同樣場強的雌性小鼠合籠2周，三組后代雄鼠與雌鼠比例分別為0.90、0.90、0.85，空白對照為1.05，盡管試驗組與對照組之間均無統計學差異，但可以看出子代中雄性比例有下降的趨勢。因此，靜電場和極低頻電磁場、中頻電磁場波段范圍輻射，因其強度偏低，可能對子代出生性別比例影響很小。

（二）母源性暴露

1. 射頻電磁場：Larsen等[22]的一項回顧性研究發現，妊娠期暴露于低場強高頻電磁輻射（300KHz 300MHz）的理療師, 其后代男/女比為0.48；而暴露于高場強的理療師后代男/女比則為0.31。進一步分析發現，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; 而對照組為1.51。但對暴露于微波輻射的女性理療師的調查發現，其后代性別比例不存在顯著差異[23]。Takahash等[24]為了評價長期使用手機的潛在危害性，分別給予妊娠大鼠假輻射（對照組）、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%），發現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，每天照射時間為6h40min，總共40個h。研究發現，與對照組相比，輻射組子代雌性仔鼠所占的百分比有所下降（47% Vs 42%），但無統計學差異（P＞0.05）。雖然存在差異，但并無統計學意義。盡管這兩組動物實驗報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植入后胚胎進行輻射，我們知道，植入后胚胎已和母體建立了聯系，其修復能力較強，即抵抗外界損傷的能力也就更強，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，需要針對妊娠之前及植入前胚胎階段進行更詳細的研究。

2. 靜電場和極低頻電磁場、中頻電磁場：Irgens等[26]調查了挪威在高壓電場從事生產的男性其1970年至1993年間出生子代的性別比例，其中，在高壓電場從事鋁、鎂、鐵、鎳及電纜生產的男性，其后代男孩比例分別為50.38%，47.32%，50.03%，48.27%及47.20%；而從事鋁生產的女性，其后代男孩比例為37.04%，對照組為51.42%。研究發現，在極低頻電磁場工廠工作的男性其后代男孩比例輕度減少，而在相同環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（SAR為45 mW/ kg），發現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（19 h/d），在不同場強下（10、65、112、130或150 kv/m），胎仔數、子代性別比例、胎鼠和新生鼠死亡率, 母鼠和子鼠體質量增加值等均無明顯改變。因此，靜電場及極低頻率電磁場、中頻電磁場對女性的影響較大，易造成其后代性別比例（男/女）下降，而對男性后代性別出生比例影響應不大。動物實驗結果和人的調查結果存在一定差異，可能和物種的特異性有關。

二、電磁輻射影響的機制

電磁輻射危害生物體的機理主要包括熱效應、非熱效應及累積效應等。輻射頻率越高，熱效應越明顯。一般極低頻電磁場以非熱效應為主，而射頻輻射則可能兼具熱效應和非熱效應，但仍以非熱效應為主。根據與人類活動的相關性，目前針對輻射帶來的非熱效應的損傷機制研究已成為研究輻射機制的主流。研究者們把低能量電磁波單獨作為研究對象，旨在更細微的探究非熱效應的影響機制，盡管這種作用機制目前尚不清晰。Foster等[9]提出非熱效應可能影響了細胞膜、褪黑素水平及導致了DNA損傷等。有研究也發現靠近手機發射的射頻信號波的大腦組織葡萄糖代謝增強[29]。

這種非熱效應到底有沒有可能造成子代性別比例的失調，目前，從流行病學調查和動物實驗來看，高頻率射頻輻射可能會影響子代的性別比例，但低頻電磁場及中頻電磁場對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，損傷效應必定存在不同，這就是為什么需要將不同的頻率分開進行考量。其次，流行病學調查時，由于對于輻射劑量評定方法不同，會導致分組不同，這勢必會影響流調的最終結果，但是，在流行病學調查時卻很難避免這種情況發生，并且，職業暴露的頻譜也不會局限于單一的范圍，而可能跨度頗大，暴露時間和輻射劑量等也都可能影響最終結果；另外除職業暴露外，日常生活中的其他輻射接觸也可能產生一定的累積效應而使分組更難操作。把這些因素盡量量化，若依照輻射源性質大致從三個級別考量電磁輻射對子代性別比例的影響：（1）靜電場和極低頻電磁場、中頻電磁場；（2）射頻電磁場；（3）高能量的電磁場和電離輻射，大概可以看出一定趨勢：極低頻和中頻范圍，對后代性別比例影響較小。而到射頻范圍，則有些研究發現輻射會顯著影響后代性別比例。至于更高能量的電磁輻射，幾項研究卻[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制是什么？目前具體機制尚未闡明，可能存在以下種可能：

首先，內分泌因素： James[35,36]發現男性低睪酮和（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，進而間接影響了子代性別選擇呢？這還有待于更進一步的論證。

其次，妊娠過程：目前對于子代性別比例的統計主要根據出生后存活并繼續生長發育的個體。但如果早期妊娠過程中電磁輻射造成的子代流產，亦或人為因素的妊娠終止，那么將勢必導致結論的偏倚。相關文獻[37]報道也表明，親代接受輻射后雄性子代的生長發育和活力均不及雌性子代。可以推測，電磁輻射可能對雌、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，其他機制：電磁場可能會導致細胞的結構、功能、代謝等生理功能發生一定程度的損傷改變，影響細胞膜電位、信號轉導、表觀遺傳修飾、基因表達、細胞增生、細胞間通訊、線粒體結構和功能, 這些改變進一步影響子代性別的選擇。但這種推測缺乏相應的實驗資料支持。

最后，也是筆者最感興趣的一點，即從X、Y精子對輻射的不同敏感性進行考量：眾所周知，子代性別由X, Y染色體決定，但既往關于電磁輻射對于生精細胞和精子的損傷作用主要集中在對精子活力、活率畸形率、精子數目的改變。但電磁輻射是否導致X、Y精子發生非同步性改變，則未見文獻報道。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]的研究發現微波輻射后X、Y 精子均發生損傷，以精子頭部病變為主,精子頂體酸性磷酸酶含量降低，Y 精子的損傷重于X 精子。進一步研究發現，微波輻射可致Sertoli 細胞過量表達細胞因子，進而破壞精子發生，但這種Sertoli 細胞損傷是否造成X 、Y 精子的發生差異，則需進一步探討。這種差異性損傷機制也可以解釋為什么造成子代性別比例差異性改變的報道主要集中在射頻范圍。這可能與輻射頻率和強度相關，在輻射頻率和強度低或者很高的極端情況下，Y精子會因為損傷不大或者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，而中等頻率和強度的輻射則因為Y精子的相對較重的損傷而X精子則損傷較輕，進而導致兩者存在差異，進而表現在后續受精能力、胚胎發育質量和速率等，這些均有可能使子代性別比例出現改變。

總之，在現代社會，電磁輻射與人們生活息息相關，從電磁輻射對子代性別比例的影響出發，探究其可能的損傷機制，不但可以更加全面的了解輻射所帶來的生殖毒性，也對輻射所引起的其他生殖損傷具有指導和啟示作用，并可以進一步指導人類的日常生活，以規避輻射對生殖帶來的損傷，以達到優生優育的目的。

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