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研究人员警告：某些化学物质即使在剂量非常低的情况下，也会对人体产生意想不到的巨大影响。然而，监管机构却没有制定相应法规对此类化学物质进行管制。

撰文：丹·费金（Dan Fagin） 翻译：赵瑾

帕拉塞尔苏斯（Paracelsus）是16世纪一位性情暴躁的医生，一生游走于欧洲中部的各大城镇，在治疗中大胆使用水银、鸦片及其他危险药物。他那显得有些冒险的医疗理念，与当时施行放血术的医生和传统医师大不相同。他曾在晚年所写的书中，为自己采用的非传统疗法进行辩护：“所有东西都含有毒素，没有任何东西是完全无毒的：剂量才是决定物质毒性的关键。”在几个世纪后的今天，帕拉塞尔苏斯那些在当时被认为是极端的看法，已经得到了广泛认可，他的话也可以被精简为：“剂量决定毒性，”而这正是现代毒理学的基本法则。

帕拉塞尔苏斯的这句名言使他成为了毒理学之父。现在对于这一观点的解释是：毒性与剂量呈线性变化关系，因此减少有害物质的剂量，可以降低风险。这一观点不但是一个抽象化的哲学表述，更是20世纪中叶兴起的化学物质安全测试的基本前提。风险评估人员一般会看，当一种化学物质的剂量很高时，会对人体产生什么不良影响，然后据此进行推断，制定该物质的安全标准。而这些都基于一个前提：有毒的化学物质在低剂量时，其毒性会大幅降低。

但是，如果帕拉塞尔苏斯的假设是错误的，会怎么样呢？假如有一类强效的化学物质在低剂量下，对人体的危害更大，那又怎么办呢？越来越多的科学研究人员宣称，内分泌干扰物（endocrine disruptor）就是这样一类化学物质，一般的毒理学无法完全解释其毒性。这类物质会与细胞激素受体（cellular hormone receptor）发生反应，比如广泛使用的除草剂莠去津（atrazine）、塑化剂双酚A（bisphenol A，BPA）、清洁剂中的抗菌剂三氯苯氧酚胺（triclosan）以及葡萄园中使用的杀真菌剂中的烯菌酮（vinclozolin）。监管机构根据常规的大剂量测试（high-dose testing），对这些化学物质的使用剂量设定了安全上限，认为低于上限的剂量对人体就是安全的。但研究人员却发现，一些存在于日常环境中的极其微量的化合物，其毒性实验数据并不符合经典的毒理学“剂量－反应曲线”。相反地，大多数内分泌干扰物所呈现的则是U形，或倒U形，甚至波浪形（见“奇特的毒理曲线”）。

费雷德里克·沃姆·萨尔（Ferderick vom Saal）是美国密苏里大学哥伦比亚分校的一位神经生物学家，他从20世纪70年代起就告诫人们，警惕内分泌干扰物对人体的影响，“我们目前所测试过的每一种内分泌干扰物都具备复杂的剂量－反应曲线，我估计所有此类化合物都是如此。而传统的毒理学方法则完全无法预测这类内分泌干扰物质在低剂量下的毒理表现”。

萨尔及其同事认为，环境中所存在的微量内分泌干扰物质，是造成各种人类健康问题（包括肥胖、糖尿病、癌症、心血管疾病、不育以及其他与性发育相关疾病）的元凶。

然而，很多毒理学家对此并不信服，特别是那些在工业界或政府部门从事传统风险评估的毒理学家。虽然他们也承认，内分泌干扰物质的确具有一些奇特的毒理性质，但他们表示，萨尔和其他持类似观点的研究人员所进行的研究，还没有得到重复实验的证实，而且过度依赖未经验证的检验方法，过于注重那些并不会给人体带来明显危害的症状，比如器官重量、癌前增生、基因和蛋白活性的变化等。美国Gradient环境咨询公司毒理学家、美国化学委员会（American Chemistry Council）顾问洛伦茨·龙伯格（Lorenz Rhomberg）说：“如果要我们相信低剂量内分泌干扰物质对人体健康的影响，他们就必须拿出证据，证明他们的实验结果是可重复的，证实这种现象不是仅出现在某个研究人员的某一次实验中，而是经得起科学检验，真正会对人体造成不良影响的毒理现象。”

萨尔及其同事对这些质疑的回答是：内分泌干扰物质的研究在迅速发展，他们现在已经能提供龙伯格所要求的系统性证据。今年3月发表的一篇综述，对迄今该领域中的600多项研究进行了一次全面总结（几乎包括了他们该领域5年来发表过论文的一半），并发现有可靠证据显示，18种内分泌干扰物质（包括BPA、莠去津及烯菌酮）在低剂量下会不同于传统的剂量反应，危害人体健康。这篇综述的主要作者、美国塔夫斯大学的博士后研究人员劳拉·  范登堡（Laura Vandenberg）说：“质疑我们研究结果的科学家，一直在指责我们没有足够的证据证明这个现象的真实性，现在我们接受他们的挑战。”

欧洲和美国的政府官员对这个研究领域也十分关注。美国国家环境卫生科学研究所（National Institute of Environmental Health Sciences，NIEHS）所长琳达·波恩鲍姆（Linda Birnbaum）认为，“范登堡的综述很具说服力，也十分可信”。2012年4月，波恩鲍姆在NIEHS旗下的《环境健康展望》（Environmental Health Perspectives）杂志中提出，“现在，应该是时候讨论一下该不该将化学物质的低剂量反应纳入监管决议了”。

欧盟环境总署化学品部负责人比约恩·汉森（Björn Hansen）透露，2012年6月，在比利时布鲁塞尔召开的欧盟科学会议上，与会代表们虽然无法就低剂量反应的重要性达成一致意见，但都同意有必要加强现有法规。与此同时，美国环境保护局（Environmental Protection Agency，EPA）和食品及药品管理局（Food and Drug Administration，FDA）也表示，愿意就该问题展开讨论，但他们认为目前大规模的法规修订还言之过早。

一些观察家认为，只要该研究领域的科学家意见不统一，监管条例就不可能有大的改变。美国皮尤健康组织（Pew Health Group）的托马斯·奈尔勒（Thomas Neltner）表示，“风险评估机构与内分泌科学家之间还存在着巨大分歧”，而该组织则试图通过一系列科学会议，在两者之间建立一定的共识。“我们觉得到目前为止，双方还是没有达成共识”。

不可小觑低剂量

自从有关内分泌干扰物的纷争存在以来，萨尔就一直处于争论的中心。这位清瘦却满怀热情的67岁纽约人是一名业余飞行员，他总是开着他的塞斯纳飞机，去各地参加科学会议。不管他飞到哪里，他都会毫无顾忌地与反对他观点的人展开辩论。20世纪70 年代，萨尔在美国得克萨斯大学奥斯汀分校做博士后研究时，就吃惊地发现小鼠子宫里性激素水平的细微变化，会对其中的胚胎产生终身影响。在子宫中处于两只雄鼠胚胎之间的雌鼠胚胎，与处于两只雌鼠胚胎之间的雌鼠胚胎相比，成年后表现出的“雄性化”特征（如攻击性）明显强于后者。显然，这是相邻雄性胚胎释放的微量睾酮造成的。

萨尔首先对天然激素和合成雌激素己烯雌酚（diethylstilbestrol，DES）进行实验。他发现，与未接触过DES的雄鼠相比，在出生前接触过微量DES的雄鼠，其前列腺更重，后来更易患包括癌症在内的前列腺疾病。但奇怪的是，更高剂量的DES却不会造成这些影响。己烯雌酚是最早被发现具有非单调“剂量－反应曲线”的内分泌干扰物之一。其后，萨尔与密苏里大学的同事韦德·威尔休斯（Wade Welshons）发现，多种内分泌干扰物都具有类似的非单调反应，特别是BPA。

萨尔的早期研究引起了国际上对BPA的关注，并成功促使美国、加拿大和一部分欧洲国家停止在婴儿奶瓶和幼儿水杯的制造中使用BPA。研究还激发了大批研究人员，对低剂量BPA及其他合成激素对动物的内分泌影响展开了更深入的研究。例如，塔夫斯大学的细胞生物学家安娜·索托（Ana Soto）就发现，过早接触BPA，会影响大鼠和小鼠的乳腺发育，促进雌激素受体的生长，导致癌前增生及癌症。另一位细胞生物学家，西班牙米格尔·赫尔南德兹大学的安杰尔·纳达尔（Angel Nadal），通过向人工培养的人类胰腺细胞施加BPA，发现了BPA剂量水平和葡萄糖代谢变化（糖尿病和肥胖的风险因子之一）之间的非单调关联性。流行病学家也加入这场论战中来。他们发现，尿液中的BPA 水平与儿童肥胖具有一定的关联性，并将其他内分泌干扰物与糖尿病的发病率联系起来。

他们的研究向人们展示了一个内分泌干扰的奇异世界，它与传统毒理学完全不同，就好像量子力学与经典物理学完全不同一样。在动物发育的关键时期，即使只是极微量的BPA和其他干扰物与激素受体发生反应，也会影响受体的正常功能，产生难以理解的实验结果，特别是当其他激素也参与其中时。

其中一个例子就是，美国伊利诺伊大学的生殖生理学家盖尔·普林斯（Gail Prins）利用人体干细胞和小鼠组织培养出的一种类似前列腺的腺体。她把这种腺体移植到年轻的小鼠体内，并给它们喂食极低剂量的BPA。随着小鼠年龄增加，普林斯还给小鼠喂食低剂量的雌二醇。雌二醇是一种自然产生的激素，它对男性的影响会随着年龄增加而加强，是导致前列腺癌的一个已知风险因子。喂食BPA和雌二醇的小鼠，患前列腺癌的比例大约为35%至40%；而只喂食雌二醇的小鼠则只有10%患前列腺癌。她认为，BPA与前列腺干细胞中的雌激素受体结合，会影响基因表达，使细胞对雌二醇更加敏感。普林斯说：“值得我们注意的是，实验中，我们使用的BPA剂量很低，绝对在日常生活所能接触到的剂量范围内。”她打算收集更多数据，在2013年初发表她的结果。

这类激素受体间的相互影响，会产生异常的“剂量－反应关系”，其中很多关系，科学家还在努力阐明。2012年10月初，萨尔在密苏里大学的研究小组首次发表了一种广泛使用的塑料成分——DEHP［di(2-ethylhexy) phthalate］的非单调“剂量-反应曲线”。这个研究小组对78只怀孕小鼠施加不同剂量的DEHP，然后监测不同剂量的影响。这次实验使用的剂量跨度极大，从0.5微克/千克体重/天直到50万微克/千克体重/天。

实验发现，根据DEHP施加剂量的不同，小鼠的睾酮水平及其性发育会出现令人惊讶的变化。举例来说，雄性小鼠的实验曲线看起来像起伏的山峦。在0～0.5微克的剂量之间，小鼠血清中的睾酮水平随剂量的增加上升，但到1微克的剂量时，小鼠血清中的睾酮水平则稍微下降；接着从5～500微克之间，又呈上升趋势；当DEHP的剂量达到5万微克时，睾酮水平又开始下降；在50万微克剂量时，则开始迅速下降。实际上，最高剂量下的睾酮水平与未施加DEHP的对照组水平相同。为避免遭到质疑，萨尔对实验数据进行了吻合度（goodness of fit）的统计分析，结果证实非单调曲线最符合实验数据。

DEHP的怪异曲线背后，隐藏着一个未知的生化机理，要阐明这个机理还有待进一步研究。不过，研究人员已经找到了其他非单调曲线的确切成因。其中，科学家了解得最透彻的一个例子并非污染物，而是一种药物——他莫西芬（tamoxifen）。这种化疗药物会与乳腺细胞中的雌激素受体结合，“剂量－反应曲线”呈倒U形。极低剂量的他莫西芬不仅不会抑制癌细胞，而且随着药物在乳腺细胞中慢慢累积，还会刺激肿瘤生长，导致病人进入一个痛苦的爆发期。当他莫西芬在组织中的浓度进一步增加，直到足以与其中所有的雌激素受体结合，才会开始抑制癌细胞的生长。美国马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校的托马斯·策勒（Thomas Zoeller）说：“内分泌学家对这个过程十分了解，非单调剂量反应是一个无可争辩的事实。”

2009年，美国内分泌学会发表的一份科学声明，标志着该研究领域的一个转折点。这是该学会在其95年的历史中，发表的第一份科学声明。其中指出，“内分泌干扰物是公共卫生的一个重大隐患”，该学会支持加强管制，认可非单调剂量反应，并表明“即便是极微量的接触，只要有接触，内分泌干扰物就有可能导致内分泌或生殖异常”。2011年，另外7个科学团体与内分泌学会一起，在《科学》杂志上发表一封联名信，表达对该问题的关切。加利福尼亚州立大学欧文分校的分子生物学家布鲁斯· 布隆伯格（Bruce Blumberg）说：“这份声明肯定了内分泌干扰物研究的主流地位，从根本上转变了该领域的命运。”

巨大的分歧

然而，科学评论家却认为，非单调反应和低剂量效应存在与否并非问题的关键，最重要的问题是，它们对人体健康到底有多大影响。美国FDA食品安全和应用营养学中心（Center for Food Safety and Applied Nutrition）的毒理学家杰森·昂斯特（Jason Aungst）认为：“非单调性确实存在，但问题是它是否真的具有毒理学意义。”他和一位在EPA工作的资深毒理学家厄尔·格雷（Earl Gray）认为，萨尔、索托和其他研究者所发现的低剂量效应，还是一个相对罕见的现象，不足以确定该现象与主要健康问题的关系。根据格雷所说，那些在低剂量下就能导致明显危害（如器官畸形）的化合物，其毒理曲线通常呈单调性，且能够通过目前的监管测试加以辨别。他还谈到：“你不能说非单调性不存在，但目前，我们还没有在高质量研究中看到这种反应与健康风险的相关性。”

学者对于该问题的意见分歧如此之大，一定程度上是由于研究人员与风险评估机构采用了不同类型的测试方法。制药厂商为获得上市批准，通常会雇用私营检测机构测试新产品，但这类实验室通常没有能力检测极低浓度的化学物质。这些私营机构通常不会检测药物引起的复杂生化改变，例如蛋白质水平的变化，而这正是策勒、索托及萨尔的实验室所做的常规检测之一。相反，监管机构规定的标准化检测，要求检测方法更简单、更容易重复；检测更多实验动物；针对更明显的健康问题，如急性毒性、癌症和身体畸形。发育毒理学家罗谢尔·泰尔（Rochelle Tyl）任职的 RTI国际（RTI International）是一家专门为监管机构和化学制造商提供研究服务的公司。泰尔谈到：“我们会对研究结果进行多次核实，但基础研究人员却不会。那并不表示他们是错的，只是意味着他们的研究结果没有经过核实。”

然而，就算政府机构和工业界的科学家想要找到低剂量效应，通常也一无所获。例如，泰尔和格雷就对BPA的低剂量效应进行了研究，但并没有发现萨尔、普林斯和其他研究者所证实的严重发育影响。萨尔与其同僚则反驳，泰尔和格雷的研究没有发现BPA的低剂量效应，是因为他们施与阳性对照动物的雌二醇剂量过高。这两派对立的科学家，在各种学术会议上针锋相对，并发表言辞尖锐的论文，展开无休止的论战。他们之间的激烈辩论不断升级，以致泰尔停止了对BPA的研究工作。她说：“我放弃BPA的研究，因为这已经不再是学术辩论，而变成了人身攻击。这场论战已经变成了一场狂热的政治谩骂。”

由于泰尔和格雷的研究结果不理想，FDA和EPA都没有更改它们对BPA的风险评估。FDA仍然坚持50毫克/千克体重/天的BPA剂量对人体没有不良影响，而萨尔却认为BPA的安全剂量范围应该比这低200万倍，即25毫微克以下。然而，目前这两个监管机构正合作展开一项大规模的研究，以解决这场纷争。这个由NIEHS和FDA国家毒理研究中心牵头的新项目，耗资2 000万美元，它是迄今为止，针对非单调剂量－反应毒理曲线进行的规模最大的研究。2012年9月，研究人员开始给大约1 000只小鼠喂食5个不同剂量的BPA，测试范围从2.5微克/千克体重/天，到2.5万微克/千克体重/天，并采用了两个阳性对照组（所施与的雌二醇量远低于泰尔或格雷所采用的）和一个阴性对照组。萨尔、策勒和其他学者将会参与组织分析，测量一系列标准监管测试中没有检测的健康影响，例如前列腺和乳腺组织生理代谢的变化。

但这项大型BPA研究至少在未来5年内还无法完成，因此将非单调低剂量效应纳入法规修订的考虑范畴，还需要等待很长时间。欧盟限定其成员国在2013年12月之前起草首个政府标准，对内分泌干扰物进行管制。英国布鲁内尔大学的毒理学家安德烈亚斯·科腾康普（Andreas Kortenkamp）是向欧盟提供意见的专家之一。他预计，由于在该问题上还没有一个科学共识，这个标准很可能最终只会针对较高剂量进行限制。同时，美国的EPA和FDA组织了一个共同工作小组，来审核学术文献中相关证据，但美国EPA的资深科学顾问里塔·舍尼（Rita Schoeny）谈道：“不仅最后结论有待分晓，现在评审们还没有机会看到这些所谓的证据。”

这个研究领域的一些资深科学家决定不再等待，合力摆脱监管机构的束缚。他们合写了一篇论文，定于2013年1月在《绿色化学》（Green Chemistry）上发表。该文就如何检测新合成的药物对内分泌的影响，以及如何检测这些在低剂量下的非单调“剂量－反应曲线”，向工业界的化学家给出详尽的建议。论文还附有一个相关的网站，它致力于避免可能有害的内分泌干扰物流入市场。

萨尔希望这项举措有助于给监管机构施加压力，限制市场上的有害化学物质。他解释道：“我们只是要告诉制造商，如果你们希望研制安全的化合物，就应该这样做。我想这无可非议。”

本文作者

丹·费金 （Dan Fagin）是纽约大学的科学新闻教授，他所撰写的《科学的救赎》（Tom River: A Story of Science and Salvation）将于2013年3月出版。