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长期手机辐射,或致性功能异常、影响发育与脑活动?施一公院士:电磁辐射对生物系统的影响,这次说清楚了!

长期手机辐射,或致性功能异常、影响发育与脑活动?施一公院士:电磁辐射对生物系统的影响,这次说清楚了!

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来源:梅斯医学

作者:Swagpp


手机,似乎早已成为“长”在当代人身上的一个重要器官。早晨睁开眼的第一件事儿,看手机;白天不带手机几乎寸步难行,时时刻刻需要check时间和信息;结束了一天劳累的生活,最后一件事一定是玩会儿手机,伴机入眠......

不得不承认的是,科技在给人们带来便利之外,必然也与“狠活”并存。比如:电磁辐射(EMRs)

其实不仅是手机,人类日常生活中早已被由手机、基站和无线路由器等电子仪器发出的人工电磁信号所侵占。自20世纪50年代以来,人工电磁信号的功率通量密度急剧增长、持续走高,已然升高到了自然水平的1018倍!

然而,高水平的EMRs究竟会引发怎样的生物学效应,又是否存在潜在的健康危害呢?一直以来,是人们好奇且担心的问题。

为了科学和系统地回答这一问题,来自西湖大学的施一公及其团队基于不同的生物系统(包括:人类、动物、细胞和生化反应),总结了EMRs的生物学效应领域的共识、争议、局限性和尚未解决的问题,该研究题为Interactions between electromagnetic radiation and biological systems,发表在Cell子刊iScience上。

DOI:https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.109201

追溯起来,EMRs是一种在生命诞生之前就已存在于地球大气层中的能量形式。

但EMRs的生物效应研究起来非常困难,原因有二:一是,人们无法有意识地感知到周围电磁辐射的存在;二是,电磁辐射引发的生物效应会与其他因素诱发的复杂生物效应(比如:热效应)揉杂在一起,所以无法分离和明确电磁辐射带来的影响。

尽管难度系数大,但科研界从未放弃探究的步伐。现有资料来看,研究工作者们“八仙过海各显神通”,采用多种方法来探究电磁辐射的生物效应,并总结在下表中。

EMR生物效应的研究总结

第一部分:EMRs对人类的影响

——具有累积性,长时间暴露恐造成性功能异常

随着无线通讯技术的蓬勃发展,人们日常生活中的非辐射EMRs水平急剧上升,尤其是某些特殊职业的人接触到的EMR功率密度更是“高得离谱”,比如:300kHz到300GHz范围内的射频电磁辐射(RF-EMR)

因此,针对这部分职业暴露于高水平EMR中的人群进行流行病学调查,包括生理和病理影响、流行病学回顾性研究中的疾病、临床症状、日常或职业暴露于EMR后的疾病情况,将提供重要的证据线索。

目前,流行病学调查主要集中在无线通信中广泛使用的RF-EMR的影响上,包括广播、移动电话和Wi-Fi等。

EMR对人类的生物学效应的研究

普遍观念中,EMR是一种看不见摸不到的存在。但一个有意思的问题是,人类真的无法感知到EMR吗?

先前有人群试验显示,暴露于数十kV/m的强直流或50-Hz交流电场中,参与者会出现皮肤感觉,比如刺痛或瘙痒;而这种皮肤感觉的阈值与电场频率和空气湿度有关。

那么,流行病学调查又得到了怎样的结果呢?

事实上,短期暴露于900MHz的EMR会导致人的睡眠脑电图(EEG)发生变化,但不会显著改变心率。虽然较短时间暴露于EMRs的影响较弱,但电磁辐射对人体健康的危害具有累积性,长时间暴露带来的影响可能更易观察到。

举例来说,在年轻工人中开展的研究显示,长达8年暴露于3.6–10GHz的微波中,会导致该人群发生性腺功能恶化的概率增加,包括性欲减退、虚弱综合征下的性功能紊乱,以及精子发生的各种改变。另有研究显示,暴露于800MHz到2.2GHz的移动电话EMR,也会降低精子的活力、存活率和浓度。这种影响的背后可能由线粒体活动介导。

2019年开展的一项报告显示,磁场变化改变了人类大脑阿尔法事件相关的去同步化,可见人脑具有潜在的磁敏感性。

基于上述研究,找到适用于生物系统的EMR的适当剂量是非常重要的,也是未来研究的重点方向。

第二部分:动物实验中EMRs的影响

——多动物模型显示,或影响生殖发育以及中枢神经

相比于人类试验,动物实验开展起来相对容易——研究者可以直接将实验动物暴露于EMR环境中,并自行拟定EMR的功率和暴露时间的长短,从而更直观且便捷地观察到电磁辐射诱导的新生物效应。

目前,常见的动物模型涵盖了秀丽隐杆线虫(C. elegans)、涡虫类、果蝇和啮齿动物,用以探究EMR对生物体的影响。而其他对电磁辐射敏感或具有导航能力的动物,比如海洋动物(鲨鱼、鳐和鳗鱼)、昆虫类(蜜蜂和澳大利亚布冈夜蛾)和鸟类(欧洲旅鸫和鸽子)等,也是很好的研究对象。

部分动物实验

举例来说,与人群试验类似,研究者在多种动物模型中观察到精子发生的改变和精液指标的恶化,比如数量减少、活力降低、异常形态比例的增加等等。将斑马鱼胚胎在受精后的24-72小时内暴露于100MHz的EMR,会导致胚胎发育的变化。

大鼠实验显示,连续10周暴露于2.45GHz的EMR中后,生物体的总抗氧化能力和抗氧化酶活性会明显降低。此外,900MHz或1.8GHz的脉冲调制RF-EMR会导致大鼠血脑屏障的通透性增加。

更多的动物实验显示,RF-EMR还会影响神经元、大脑形态、早期发育的神经形成,以及中枢神经系统的功能(即情绪、记忆和识别)。比如:连续9天暴露于2.4GHz就会改变小鼠的睡眠模式;另外,将大鼠产前暴露于2.45RF-EMR能够改变其产后发育,导致焦虑、运动障碍和探索行为障碍。

不过,采用动物实验来调查EMR的生物效应也存在一定的挑战:一是,确定适当的EMR模式(如频率、振幅和调变),试图用动物实验涵盖所有的EMR模式是非常困难的;二是,生物界的巨大多样性,观察结果无法推广到其他物种。

第三部分:其他EMR研究方法

——施一公团队多次发文,警惕EMR健康损害

当然,除了人群试验和动物实验之外,EMR相关的研究还包括体外细胞系统和生化反应系统,而研究方法还涉及介电光谱学、生物电磁辐射的检测和理论预测。

2023年12月,西湖大学校长施一公及其团队曾在Bioelectrochemistry上发表相关研究,他们提出了一种微制造的、配备3D三维晶体管的低频电磁刺激芯片实验室,可用于显微镜下观察电磁对细胞系的影响。

紧接着,研究者使用任意波形发生器给两组细胞施加10Vpp(电压)、10kHz(频率)的电磁信号,并保持在37℃、5%CO2和100%湿度的环境下培养24小时;另有两组在无电磁刺激下培养。

显微镜下显示,经过24小时的电磁刺激后,细胞密度明显低于对照组。这意味着,在10kHz信号的影响下,细胞生长受到了明显抑制。也就是说,电脑、手机等电子设备所包含的10kHz电磁信号恐会显著影响细胞生长!

显微镜下的细胞变化情况(A-B为对照组,C-D为实验组)

值得一提的是,现阶段有关“EMR对生物系统影响”的研究都局限于日常生活中常见的电磁辐射频率,比如50-60Hz的电力频率,800–935MHz、1.8GHz和1.9GHz的移动电话通信频段,和2.4–2.45GHz的Wifi通信频段。相比之下,针对其他频率下EMR的生物影响的研究,更是少之又少,亟需进一步探究。

总结来说,施一公团队的这篇综述更是提醒我们,千万别成为手机及其他电子设备的奴隶!

之前有研究显示,手机射频电磁波的大小与距离成反比,即随着距离增加,手机射频电磁波的值越来越小。因此,看完这篇文章就放下手机,远离“最近”的电磁辐射,走进“现实世界”吧。


参考资料:
[1] Liu L, Huang B, Lu Y, Zhao Y, Tang X, Shi Y. Interactions between electromagnetic radiation and biological systems. iScience. 2024 Feb 10;27(3):109201. doi: 10.1016/j.isci.2024.109201. PMID: 38433903; PMCID: PMC10906530.
[2] Lu Y, Shi Y. A microfabricated lab-on-chip with three-dimensional electrodes for microscopic observation of bioelectromagnetic effects of cells. Bioelectrochemistry. 2023 Dec;154:108554. doi: 10.1016/j.bioelechem.2023.108554. Epub 2023 Aug 28. PMID: 37657166.



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