低能量电磁辐射对子代性别比例的影响

李 博 王 东 综述 陈书强 王晓红 审校

第四军医大学唐都医院妇产科（西安 710038）

·综 述·

低能量电磁辐射对子代性别比例的影响

李 博 王 东 综述 陈书强 王晓红 审校

第四军医大学唐都医院妇产科（西安 710038）

随着人类文明和科技的进步，电子技术已在国防、导航、通讯、医疗等领域广泛应用，并成为人类日常生活不可或缺的一部分。但越来越多的证据表明，电子设备所产生的电磁辐射，已成为继大气污染、水污染、噪音污染之后第四大环境污染。因此，电磁辐射对人体可能的损伤效应，日益被人们所关注，其损伤机制也成为目前研究的热点。目前，电磁辐射对神经系统、心血管系统、生殖系统等方面的损伤效应均有大量报道[1-4]。电磁辐射对生殖系统的损伤，主要体现为可导致男性精子活力、密度下降，畸形率升高，受精能力下降，睾丸超微结构改变，睾丸激素紊乱等；导致女性卵巢早衰，月经紊乱等；导致宫内胎儿发育迟缓，流产率升高，早产、低体质量儿比例增加。其中，电磁辐射对子代性别比例的影响也广受关注[5,6]。

一、概述

电磁辐射（Electromagnetic Radiation）也称电磁波，是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式传递能量和动量。电磁辐射按其效能即能否将物质电离分为电离辐射和非电离辐射。电离辐射大致可以分为3类，（1）高速带电粒子流：α射线、β射线、质子；（2）不带电粒子：中子；（3）X射线、γ射线。前两类电磁辐射，其载体均为粒子，属粒子辐射。而X射线和γ射线载体为光子，属电磁波范畴，为高能量电磁波。同样以光子为载体的紫外线、可见光、红外线、微波及无线电波，其能量不足以使物质电离，为低能量的电磁波，属非电离辐射。另外还有一种特殊的波型——超声波，其本质为高频率的声波，也属于非电离辐射。我们常说的核辐射主要包含α射线、β射线、γ射线。

高能量电磁辐射主要通过热效应对生物体产生损伤，而低能量的电磁辐射所带来的非热效应机制却并不清楚[7]，有可能是破坏了生物体固有的、处于平衡状态的微弱电磁场而造成机体损伤。考虑到能级不同的辐射种类可能存在不同的损伤机制，因此有必要按能级对辐射进行归类评价。鉴于微波和无线电波与人们的生活息息相关，因此本文主要阐述以微波和无线电波为代表的低能量电磁辐射对子代性别比例的影响。

由于生殖的重要天然属性，电磁辐射对生殖系统的影响一直是人们关注的焦点及研究热点，尤其是低能量电磁辐射与人们的生活息息相关，因此其对机体产生的非热效应已成为电磁辐射损伤机制研究的重要方向。生物体可能暴露的低能量电磁辐射源主要存在3个频率范围： 0～300 Hz的静电场和极低频电磁场主要来自高压输电电力线、室内电力布线、核磁共振及各种直流电设备； 300～10M Hz的中频电磁场, 主要来自计算机监控器、工业用感应加热器、防盗系统和遥控系统等； 10M～300G Hz 的射频范围, 主要来自雷达、无线电广播、电视及通信等[8]。

（一）父源性暴露

1. 射频电磁场：目前关于射频范围对妊娠影响的文献时有报道。Baste等[9]调查了从1967年到2008年在挪威皇家海军快速巡逻艇服役过的男性人员妊娠结局情况。他们将妊娠前3个月内接受过辐射的称为急性暴露组，至少3个月内未接受辐射的称为非急性暴露组。他们发现急性暴露组围产期死亡率和子痫前期的发病率显著增加，但却未发现子代性别比例存在显著性差异。非急性暴露组与对照组相比，妊娠结局各个指标均无显著性差异。闫素文等[10]探讨了长期接触低剂量微波辐射对男性生殖力的影响。他们选择了已婚雷达作业人员289例作为研究组，对照组则为无电磁辐射影响的已婚官兵148例。两组人员首次妊娠结局如下：雷达组289对夫妇出生婴儿257 名，其中男婴127 名，女婴130 名；而对照组148对夫妇出生婴儿126名，其中男婴62名，女婴64名，男女性别比分别为0.98和0.97，两组不存在显著性差异。Mjoen等[11]统计了挪威1976年到1995年间从事与射频相关职业男性人员的子代性别比例，也未发现有差异性改变。而索永善[12]以200年7月到2010年1月在舟山市妇幼保健院生殖中心就诊并获得生育的海员为研究对象,并随机选择150名舟山市常住、无任何电磁辐射暴露史的已育男性为对照组，探讨船舶雷达微波辐射对男性子代性别比例的影响。发现研究组子代男女比例差异比较具统计学意义（P＜0.01）；并且随着辐射暴露时间的延长，子代性别比例失调现象更为严重，但是当持续暴露12个月后，子代性别比例趋于稳定。Baste等[7]针对挪威皇家海军进行了大样本分类研究，他们根据接触的辐射种类不同，将10 497名调查对象分为高频天线、通讯设备、雷达3类，并根据辐射水平从高到低分为5个级别。他们发现，随着辐射水平的提高，其子代中女孩所占的百分比逐级升高并存在统计学差异，当更高程度的暴露于高频天线和通讯设备时，这种百分比则显示一定的线性相关趋势。不同研究组得出的研究结论不同，可能与实验设计、样本量等有关。Baste等[7]的研究，设计样本量大，辐射水平分级明确，应具有一定代表性，说明射频电磁场应可影响后代性别比例。

在动物实验方面，也发现射频电磁场影响生殖性能。王亚峰[13]将BALB/c雄性幼鼠接受2周的电磁脉冲（Electro Magnetic Pulse，EMP）辐照，待性成熟后，与正常适龄雌鼠合笼1周，发现雌鼠的受孕率较假辐照组明显降低，尽管平均产仔数无明显改变，但子代中雄性增多而雌性减少，子代性别比（♂/♀）显著升高。这一结果说明，在幼鼠睾丸发育阶段，给予一定量的EMP辐射，会影响雄鼠的生殖能力及后代性别比例。陈昱等[14]将4 周龄昆明小鼠分为对照组、亲代照射组和宫内照射组，并将两组实验组暴露于40μW/cm2微波中，与对照组相比，发现宫内照射组子代生长发育明显受限。亲代照射组和宫内照射组活仔鼠雌雄比分别为1.12 和1.45，与对照组相比（0.88），有所增加，但差异并不显著。他们还发现低强度微波辐射会导致幼仔出生存活率和哺育成活率下降，导致仔鼠性别比例存在一定程度的失调，并影响子代的生长发育。需要特别指出的是，本文亲代照射组并未明确说明性别。王水明等[15]分别对6～8周龄昆明雌鼠或（和）雄鼠于交配前、受孕后进行电磁脉冲辐射，发现雌鼠孕后辐射导致后代雄性仔鼠比例显著降低（0.85±0.091vs 1.09±0.17，P＜0.05）；雄鼠辐射后交配，致后代雄性仔鼠比例（0.76±0.18）显著降低（P＜0.01）；雌雄鼠均辐射后，雄性仔鼠的比例增加。动物实验研究表明，射频电磁场辐射会显著影响动物的生殖能力，并一定程度上影响子代性别出生比例。

2. 静电场和极低频电磁场、中频电磁场：Saadat[16]以伊朗51名高压架线工为研究对象，他们接触的磁场强度平均为0.51mT，其110名子代为61名男孩和49名女孩，而对照组330名子代为168名男孩和162名女孩，子代性别比分别为0.555和0.509，不存在显著差异（P=0.409）。James[17]对在高压变电站工作的男性调查显示，暴露组2 077名子代中男孩1 064名、女孩1 012，还有1名未知性别；非暴露组1 273名子代中男孩633名，女孩640名，性别比分别为1.05和0.99。而另一项对高暴露组和低暴露组的调查统计表明，男女比例分别为0.93（86:92）和0.98（92:94），不管是暴露组与非暴露组比较，亦或是高暴露组与低暴露组比较，子代性别比例均无统计学差异。另外3项同样是对高压变电站工作人员的调查显示[18-20]，仅有Mubarak[18]的调查统计存在差异（P＜0.01），暴露组男女比为8:54，但此试验设计中缺乏对照组，而是假设非暴露组男女比为50%:50%。在动物实验方面，Ohnishi等[21]将35只雄性小鼠分成3组，给予50Hz工频照射，磁场强度分别为0～0.1μT 、0.5mT、5.0mT ，共照射9周，在1周龄时与13周龄、同样场强的雌性小鼠合笼2周，三组后代雄鼠与雌鼠比例分别为0.90、0.90、0.85，空白对照为1.05，尽管试验组与对照组之间均无统计学差异，但可以看出子代中雄性比例有下降的趋势。因此，静电场和极低频电磁场、中频电磁场波段范围辐射，因其强度偏低，可能对子代出生性别比例影响很小。

（二）母源性暴露

1. 射频电磁场：Larsen等[22]的一项回顾性研究发现，妊娠期暴露于低场强高频电磁辐射（300KHz 300MHz）的理疗师, 其后代男/女比为0.48；而暴露于高场强的理疗师后代男/女比则为0.31。进一步分析发现，每周暴露11～20 h，子代性别比为0.55，若每周暴露超过20h，则后代男女性别比为0.21; 而对照组为1.51。但对暴露于微波辐射的女性理疗师的调查发现，其后代性别比例不存在显著差异[23]。Takahash等[24]为了评价长期使用手机的潜在危害性，分别给予妊娠大鼠假辐射（对照组）、高剂量射频辐射（SA值为0.068～0.146 W/kg）和低剂量射频辐射（高剂量的43%），发现三组之间子代的性别比例无显著差异。Lary等[25]给予妊娠6～11d的大鼠100M Hz的射频辐照，功率密度为25 mW/cm2，SAR值为0.4 W/kg，每天照射时间为6h40min，总共40个h。研究发现，与对照组相比，辐射组子代雌性仔鼠所占的百分比有所下降（47% Vs 42%），但无统计学差异（P＞0.05）。虽然存在差异，但并无统计学意义。尽管这两组动物实验报道均显示射频辐射不影响妊娠大鼠子代性别比例，但两组研究都是针对植入后胚胎进行辐射，我们知道，植入后胚胎已和母体建立了联系，其修复能力较强，即抵抗外界损伤的能力也就更强，因此此阶段胚胎可能可以承受大剂量的辐射，而生存下来。因此，需要针对妊娠之前及植入前胚胎阶段进行更详细的研究。

2. 静电场和极低频电磁场、中频电磁场：Irgens等[26]调查了挪威在高压电场从事生产的男性其1970年至1993年间出生子代的性别比例，其中，在高压电场从事铝、镁、铁、镍及电缆生产的男性，其后代男孩比例分别为50.38%，47.32%，50.03%，48.27%及47.20%；而从事铝生产的女性，其后代男孩比例为37.04%，对照组为51.42%。研究发现，在极低频电磁场工厂工作的男性其后代男孩比例轻度减少，而在相同环境工作的女性其后代男孩比例则显著减少。Cobb等[27]将妊娠3～18d的大鼠暴露于55kV/m 超宽频电磁场（SAR为45 mW/ kg），发现妊娠期暴露后生育的雄性子鼠交配力明显降低，但其子代雌雄比例却未受影响。Ryan等[28]将雌性大鼠从交配前1月到交配、妊娠、分娩至子代幼鼠期，暴露于60 Hz 电磁场（19 h/d），在不同场强下（10、65、112、130或150 kv/m），胎仔数、子代性别比例、胎鼠和新生鼠死亡率, 母鼠和子鼠体质量增加值等均无明显改变。因此，静电场及极低频率电磁场、中频电磁场对女性的影响较大，易造成其后代性别比例（男/女）下降，而对男性后代性别出生比例影响应不大。动物实验结果和人的调查结果存在一定差异，可能和物种的特异性有关。

二、电磁辐射影响的机制

电磁辐射危害生物体的机理主要包括热效应、非热效应及累积效应等。辐射频率越高，热效应越明显。一般极低频电磁场以非热效应为主，而射频辐射则可能兼具热效应和非热效应，但仍以非热效应为主。根据与人类活动的相关性，目前针对辐射带来的非热效应的损伤机制研究已成为研究辐射机制的主流。研究者们把低能量电磁波单独作为研究对象，旨在更细微的探究非热效应的影响机制，尽管这种作用机制目前尚不清晰。Foster等[9]提出非热效应可能影响了细胞膜、褪黑素水平及导致了DNA损伤等。有研究也发现靠近手机发射的射频信号波的大脑组织葡萄糖代谢增强[29]。

这种非热效应到底有没有可能造成子代性别比例的失调，目前，从流行病学调查和动物实验来看，高频率射频辐射可能会影响子代的性别比例，但低频电磁场及中频电磁场对子代性别的影响却并不明确。造成这种情况的因素很多。首先需要明确的是，作为辐射源的电磁波谱存在很大差异，频段不同，损伤效应必定存在不同，这就是为什么需要将不同的频率分开进行考量。其次，流行病学调查时，由于对于辐射剂量评定方法不同，会导致分组不同，这势必会影响流调的最终结果，但是，在流行病学调查时却很难避免这种情况发生，并且，职业暴露的频谱也不会局限于单一的范围，而可能跨度颇大，暴露时间和辐射剂量等也都可能影响最终结果；另外除职业暴露外，日常生活中的其他辐射接触也可能产生一定的累积效应而使分组更难操作。把这些因素尽量量化，若依照辐射源性质大致从三个级别考量电磁辐射对子代性别比例的影响：（1）静电场和极低频电磁场、中频电磁场；（2）射频电磁场；（3）高能量的电磁场和电离辐射，大概可以看出一定趋势：极低频和中频范围，对后代性别比例影响较小。而到射频范围，则有些研究发现辐射会显著影响后代性别比例。至于更高能量的电磁辐射，几项研究却[30-34]均未看到显著性差异。

那么电磁辐射影响子代出生性别比例的可能机制是什么？目前具体机制尚未阐明，可能存在以下种可能：

首先，内分泌因素： James[35,36]发现男性低睾酮和（或）高促性腺激素可引起子代女孩的比例增加，有激素分泌异常的男性，如潜水员、杀线虫药二滇氯丙烷（DBCP）的使用者，或暴露于二噁英、二甲二硫妥英、硼酸盐等的男性，其后代女孩比例增加。电磁辐射是否通过影响受孕期间父母的激素水平，进而间接影响了子代性别选择呢？这还有待于更进一步的论证。

其次，妊娠过程：目前对于子代性别比例的统计主要根据出生后存活并继续生长发育的个体。但如果早期妊娠过程中电磁辐射造成的子代流产，亦或人为因素的妊娠终止，那么将势必导致结论的偏倚。相关文献[37]报道也表明，亲代接受辐射后雄性子代的生长发育和活力均不及雌性子代。可以推测，电磁辐射可能对雌、雄胚胎或者胎儿的影响不同, 从而引起妊娠早期性别的选择性。

再次，其他机制：电磁场可能会导致细胞的结构、功能、代谢等生理功能发生一定程度的损伤改变，影响细胞膜电位、信号转导、表观遗传修饰、基因表达、细胞增生、细胞间通讯、线粒体结构和功能, 这些改变进一步影响子代性别的选择。但这种推测缺乏相应的实验资料支持。

最后，也是笔者最感兴趣的一点，即从X、Y精子对辐射的不同敏感性进行考量：众所周知，子代性别由X, Y染色体决定，但既往关于电磁辐射对于生精细胞和精子的损伤作用主要集中在对精子活力、活率畸形率、精子数目的改变。但电磁辐射是否导致X、Y精子发生非同步性改变，则未见文献报道。既往大量研究表明，电磁辐射可引起精子DNA 损伤、染色体畸变、姐妹染色单体交换和微核形成等。因此, 电磁辐射是否通过其对X 和Y 精子的影响不同而改变子代的性别比例？ 吴惠等[38]的研究发现微波辐射后X、Y 精子均发生损伤，以精子头部病变为主,精子顶体酸性磷酸酶含量降低，Y 精子的损伤重于X 精子。进一步研究发现，微波辐射可致Sertoli 细胞过量表达细胞因子，进而破坏精子发生，但这种Sertoli 细胞损伤是否造成X 、Y 精子的发生差异，则需进一步探讨。这种差异性损伤机制也可以解释为什么造成子代性别比例差异性改变的报道主要集中在射频范围。这可能与辐射频率和强度相关，在辐射频率和强度低或者很高的极端情况下，Y精子会因为损伤不大或者X精子也造成很大程度的损伤，而使X、Y精子损伤差异性不大，而中等频率和强度的辐射则因为Y精子的相对较重的损伤而X精子则损伤较轻，进而导致两者存在差异，进而表现在后续受精能力、胚胎发育质量和速率等，这些均有可能使子代性别比例出现改变。

总之，在现代社会，电磁辐射与人们生活息息相关，从电磁辐射对子代性别比例的影响出发，探究其可能的损伤机制，不但可以更加全面的了解辐射所带来的生殖毒性，也对辐射所引起的其他生殖损伤具有指导和启示作用，并可以进一步指导人类的日常生活，以规避辐射对生殖带来的损伤，以达到优生优育的目的。

辐射; 性别比率; 子代

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（2014-07-30收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.12.018

R 594; R321.1