辐射包括核辐射、电离辐射、电磁辐射等,其中现代生活中较常接触的是电磁辐射[1]。电离辐射则主要来源于医疗设备,如X射线、CT扫描等。随着社会发展和技术的进步,手机、微波炉、电磁炉等电子产品和放射性医疗设备的使用与人们的生活越来越密切相关,由于此类产品周围存在着不同强度的电磁场,使得人类在享受科技带来便利的同时,在医疗、日常生活和职业中辐射暴露的风险也越来越大,对医学和社会提出了新的挑战。辐射对健康问题的负面影响已被越来越多的研究所证实,有证据表明,长期辐射暴露对个体的抗氧化和抑制亚硝化调节能力有较大影响,可导致某些癌症、阿尔茨海默病等疾病的发生,相关指南已建议将电磁波超敏症(electromagnetic hypersensitivity, EHS)作为慢性多系统疾病(chronic multisystem illnesses ,CMI)的一部分进行临床治疗[2]。随着新型辐射源的不断增加,辐射对孕妇和胎儿的影响日益引起更多研究人员的关注。受精和胚胎期(孕6周内)是表观遗传重新编码和细胞快速分化时期,也是环境因素致病的最敏感时期[3]。孕期辐射暴露对子代的影响是一个复杂的科学问题,涉及多种生物机制和物理过程。目前研究者正在通过不断的动物实验和人群研究探索孕期辐射暴露对子代健康的影响及其相关机制,本文对此内容进行综述,以期为公众提供更具科学性的健康建议。
1 动物实验证据辐射危害的动物实验多数结论较为明确,有研究选用2650 MHz电磁波对6~8周龄雄性小鼠进行辐射暴露,结果显示可诱导小鼠产生焦虑样行为,并损伤学习记忆能力[4]。在关于孕期辐射暴露对子代健康影响的动物实验中,已有可致多系统多器官损害方面的证据。先前有研究证实产前每天暴露于900 MHz电磁场1 h的子代雄性大鼠会出现肝脏的氧化应激和病理改变[5]。Bozok等[6]对新生雄性大鼠的评估显示,产前24 h暴露于900、1800、2100 MHz电磁辐射时,2100 MHz组大鼠的心肌损伤程度比其他组更大。中枢神经系统对辐射较为敏感,Guler等[7]对电磁辐射暴露后孕兔的子代雄兔进行研究,结果显示出现了脑组织损伤和细胞凋亡现象。国内有研究显示,孕期暴露于不同剂量手机辐射时,4、8和12周龄子代雄性大鼠的小脑皮层凋亡指数增加,且高剂量辐射干预下的此项改变更明显[8]。关于心理行为方面的研究显示,X波段电磁辐射可导致孕鼠子代雄鼠表现出焦虑症状和学习记忆能力的明显减弱[9];产前1800 MHz与WiFi叠加射频场暴露对仔鼠的空间学习与记忆能力、环境适应与探究能力均会带来负面影响[10]。
总之,相关动物实验研究均提示,相比短期低频的暴露,长期高频的孕期辐射暴露对子代造成的健康危害更大。但也有对胎鼠的研究显示,手机辐射不会对其中枢神经系统的发育产生影响[11]。研究结论的不同可能与样本量、干预方式、干预剂量或者个体差异有关,提示有必要开展进一步的探讨。
2 临床研究证据有关电磁辐射对子代健康影响的人群流行病学研究较少,且由于医学伦理学的限制,临床研究无法做到随机对照和干预,相关研究证据有限。一项在挪威开展的研究显示,在父亲有可能职业暴露的后代中,与很可能不受暴露的子代相比较,归类为其他出生缺陷的风险增加(OR = 2.40)[12],提示父源电磁辐射可能会对子代健康产生影响。
在医疗和职业暴露方面,一篇低剂量电离辐射(low-dose ionizing radiation,LDIR)对职业人群健康影响的综述中,总结了LDIR对人体甲状腺、免疫系统、眼晶状体、骨髓造血、肝脏和癌症风险等方面的影响[13]。孕期研究中,一项基于人群的大型出生缺陷研究数据显示,孕前3个月内接受过放射学检查的孕妇,其子代发生大动脉转位的概率显著增加(OR = 3.8),且具有累积的致畸效应[14]。对2017—2020年寒区军人子女的流行病学调查结果显示,双亲一方或双方高电磁辐射暴露(OR = 2.687)是发生出生缺陷的危险因素[15]。
在日常生活暴露方面,一项Meta分析显示,使用手机超过10年与胶质瘤的发生风险呈正相关(OR = 1.44),尤其是低级别胶质瘤的发生概率可增加2.22倍[16]。对2000—2020年发表的病例对照研究文章的回顾与荟萃分析显示,孕期电离辐射暴露(OR = 1.56)与先天性小耳畸形的发生呈正相关[17]。另外一项病例对照研究则显示,调整混杂因素后,母亲孕早期使用电磁炉(OR = 1.97)、微波炉(OR = 2.90)可能会增加子代患先天性心脏病的风险;但该研究中孕早期手机的使用会降低子代先天性心脏病的风险(OR = 0.20),对此作者认为可能是使用手机使孕妇获得了更多的孕期保健指导,进而减少了出生缺陷的发生[18]。心理行为影响方面,倪玲玲等[19]关于儿童执行功能的大样本回顾性调查显示,母亲孕早期使用电磁炉(RR = 1.31)和微波炉(RR = 1.29)分别是学龄前儿童紧急元认知指数和执行功能总分异常的危险因素。但也有人群调查出现不同的结果,如一项在天津开展的研究显示,妊娠早期家用电器所产生的电磁场暴露不会对胚胎发育产生影响[20]。结论的不一致可能是由于使用问卷进行流行病学调查无法进行严格的实验条件控制,导致相关混杂因素过多,加之回顾性调查中回忆偏倚的存在可能会使结果产生偏差。关于孕期辐射暴露对子代健康影响的相关临床证据仍需更多和更高质量的队列研究进行深入探索。
3 可能机制目前关于孕期辐射暴露对子代健康影响的机制研究内容尚不够丰富,但随着基因测序和生物信息学技术的不断发展,关于基因组学的相关研究正在逐渐增多。电磁辐射的生物学效应主要可分为热效应、非热效应和累积效应[21-22],可分别对生物体造成直接、间接和长期的影响。有综述总结了电磁辐射危害对细胞生物信息学、基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等多个方面影响的生物学机制[23],可帮助研究者更好地认识电磁辐射。关于孕期辐射暴露对子代健康影响的可能机制,在生理学方面,Bahreyni Toossi等[24] 研究证实,电磁辐射会导致雄性小鼠组织产生氧化应激,从而破坏内环境的稳定。郑荣淇[4]研究认为,辐射暴露的小鼠出现焦虑行为是由于海马组织中糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,GR)表达下调抑制下丘脑-垂体-肾上腺皮质(hypothalamic–pituitary–adrenal ,HPA)轴的负反馈调节功能,从而导致皮质醇释放升高。细胞免疫学研究发现,产前手机辐射会导致雄性子代大鼠小脑髓鞘、轴突的损害和星形胶质细胞的活化,且长时间暴露造成的影响更大[25];实施孕期诊断剂量的实时三维超声辐照,随照射时间的增加激活了子代大鼠线粒体介导的细胞凋亡通路,导致海马区神经细胞的超微结构改变、血脑屏障通透性增加、周细胞活化和神经胶质细胞的增殖[26]。在分子水平的机制研究中,Keleş等[27]开展的组织病理学分析显示,作为组蛋白修饰的一种形式,H3K27me3信号的丢失可能与辐射暴露组大鼠神经元干细胞电位的降低有关,并进而导致了脊髓的解剖学和结构差异;另一项动物实验结果则显示,孕期长时手机暴露可导致老年子代大鼠神经细胞及突触超微结构的改变,突触相关蛋白及脑源性神经营养因子表达下降,海马区突触素(synaptophysin. SYN)、突触后致密蛋白-95(postsynaptic density protein-95,PSD-95)、脑源性神经生长因子(rain-derived neurotrophic factor, BDNF)表达减少,进而损害空间学习和记忆能力[28]。郑荣淇[4]研究则认为,G氨基丁酸A型受体α2(gamma-aminobutyric acid type A receptor alpha 2,Gabra2)、G氨基丁酸A型受体α3(gamma-aminobutyric acid type A receptor alpha 3,Gabra3)、G氨基丁酸A型受体α5(gamma-aminobutyric acid type A receptor alpha 5,Gabra5)、多巴胺受体D1(dopamine receptor,Drd1)和多巴胺受体D2(dopamine receptor,Drd2)可能是2650 MHz电磁辐射致小鼠学习记忆下降的关键靶基因。
4 结 语辐射暴露一直以来都是人类生活的一部分,但对辐射的认知经历了漫长的过程,尤其对孕妇及其子代的影响日益引起人们的关注。本文通过对孕期辐射暴露对子代健康影响的动物实验证据、临床研究证据及其可能机制进行综述,旨在为开展进一步探索提供研究基础。
综上所述,目前动物实验和临床证据的多数观点认为孕期辐射暴露即使是低剂量也会对子代健康造成负面影响,且涉及多器官的多项功能,但研究仍存在以下局限:(1)关于人群的流行病学研究因无法对辐射距离、暴露时间等因素进行严格控制,且回顾性调查可能会存在回忆偏倚等,从而会对研究结果的科学性和可信度造成一定影响。(2)人类和小鼠之间存在生理、解剖和遗传学差异,因此动物实验结论并不能完全推及临床,在相关方面的应用需谨慎。(3)查阅文献发现,辐射引起基因组改变的具体原因和相关调节机制,以及对神经或神经外科疾病的确切影响和生物学效应仍需进一步实验证实。(4)目前研究多为电磁辐射暴露的危害,电离辐射相关的文献有限,有待加强关于电离辐射职业和医疗方面孕期安全距离暴露下对子代健康影响方面的研究。(5)有研究显示,雄鼠电磁辐射暴露对所生育子代的影响具有性别差异:雌性后代的体重增长轨迹及糖代谢不受影响,而雄性后代的生长轨迹在青春期发生改变[29],孕期辐射暴露是否同样对子代的影响存在性别差异仍有待进一步研究。
根据以上研究建议在备孕阶段和孕期应减少在辐射中的暴露时间并降低暴露强度。对于职业人群,相关单位应建立完善的健康监护机制,定期进行健康检查和剂量监测;工作人员自身也应严格遵守操作规程,切实做好职业防护。有研究显示穿防辐射服与子代先天性心脏病的发生风险负性相关(OR = 0.58)[18],因此建议孕期在无法避免辐射暴露的情况下要正确规范地穿好防辐射服,加强防护。
关于孕期辐射暴露对子代健康影响的科学结论后续仍需进一步多中心、大样本队列研究的数据支持。近年来测序技术的迅速发展也为开展机制研究和治疗手段的研发提供了更多的可能,对其进行更加全面准确的评估和干预,对减少出生缺陷,实现优生优育将会具有重要的临床价值和现实意义。
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