内分泌干扰物研究引发科学范式变革

在11月15日的IPEN全球大会上，来自德克萨斯大学奥斯丁分校的Andrea C. Gore博士和北卡罗来纳州立大学的Heather Patisaul博士，在为与会者介绍过内分泌干扰物（endocrine-disrupting chemicals，简称EDC）对人类现实威胁后，又重点分析说明唯有更新现有的化学品毒性测试研究以及风险研究科学的理论和方法，才可能有效回应内分泌干扰物污染防治的现实。这一部分的介绍实际在她们所属的国际内分泌学会（Endocrine Society）与IPEN合作发布的《内分泌干扰物简介——一份为公共利益团体和政策制定者编制的指南》（Introduction to EndocrineDisrupting Chemicals (EDCs): A Guide for Public Interest Organizations andPolicy-Makers）中有更详尽的论述，此文试做译介。

然而，对于绝大多数人而言，内分泌干扰物暴露的特点是剂量低、可疑污染物混杂，而且需要考虑作用时间段的差异，因此想要确定某种成人疾病——例如Ⅱ型糖尿病——与某些内分泌干扰物暴露，特别是关键生长发育阶段暴露的直接关联难度很大。因此，若要让评估一般人群内分泌干扰物暴露与长期生活质量受损、慢性疾病以及癌症风险的关系成为可能，需更新我们对环境健康科学研究理论和方法的认识。

唯有更新科学范式才能推进内分泌干扰物风险研究

但我们现在很清楚，以上传统毒理测试和通过标准毒性风险评估确定剂量范围的方法对于内分泌干扰物风险评估而言往往不准确。这些有缺陷的“旧科学”是建立在一系列假设，以及一些尚未得到客观实际有效验证的毒性测试规则基础上的。例如，大多数毒性测试都作用于成年动物（例如鼠类），施用的是单一化学品的急性暴露剂量。然而，所有的人和动物在其实际的生命过程中，始终暴露于多种内分泌干扰物，剂量水平不一，混合程度不一。因此，即便传统毒理学方法是有用的，也必须对其进行改善，以有充分能力鉴别内分泌干扰物对健康造成的真实危害。

过去二十年间，野生动物健康状况、人类流行病学、以及实验动物领域研究的长足进展为了解内分泌干扰物如何促发生物学病变并最终导致各种疾病的产生，提供了越来越坚实的科学证据。我们现在知道，个人对内分泌干扰物的直接暴露会引发一系列的行为、内分泌和神经系统健康效应。这一现象要求科学家在开展风险评估时需转换研究范式。旧范式仅局限于单一化学品暴露、只针对纯净化合物进行剂量-反应研究，新风险评估方法追求的则是要尽可能地模拟自然状态下的客观实际，即多种化合物同时存在并具有复合效应的情况，以及根据内分泌干扰物在不同生理阶段的不同作用，评估符合暴露人群实际生长发育时段，尤其是脆弱敏感时段的健康风险。举例来说，针对成人的内分泌干扰物实验研究所得的结论无法适用于处在生长发育早期的胚胎和婴儿。

发育暴露和敏感窗口

激素控制着人体发育的方方面面，小到一个受精卵细胞，大到构成人体血液、骨骼、大脑和其他组织的数以百万计的有特定功能的细胞。这类内源化学物，一开始来自于母体、胎盘、及发育中的胚胎自身，然后以在非常低的浓度水平——基本是在万亿分之一（ppt）至十亿分之一（ppb）量级——在人体内循环。激素指挥着细胞该何时活跃，何时休眠；过多或过少的激素水平都会导致疾病和病变的产生。一个多世纪的生物学研究已经证明，生命活动的正常调控离不开在特定时间、特定量激素的作用，同时，所有人体器官或组织在一个人的一生当中，会不断发生变化，而这些变化都是受到激素调控的。

在一个人生命的早期，特别是胚胎和婴儿时期，是生长发育的脆弱期，此时任何不自然的干扰都有可能给人的机体和生理功能带来不良改变，有时甚至是不可逆的改变。而且，激素干扰作用的“时机”（timing），较于作用的“剂量”（amount），对于人体的正常发育来说更加重要。若内分泌干扰物对激素活动产生作用发生在发育敏感期，相关健康效应或会立即发生，或会滞后一段时间才发生。暴露时机的概念对于我们认识器官或组织受内分泌干扰物影响的规律非常重要。例如，一种器官在生长过程中受到的影响可能比已经完成生长过程要严重得多。

一些对激素活动的扰乱，可能不会导致明显的器官物理性变化，但可能会给人带来滞后发生的生理功能异常、疾病或机能障碍。诱发疾病的敏感窗口在医学上或被称为“成年疾病的胎儿期基础”（FeBAD），或被称为“健康和疾病的发育期根源”（DoHAD）。这种现象的存在已经得到许多研究者，特别是那些已经认识到儿童比成人更容易受到内分泌干扰物侵害的研究者的认可。他们分析背后的根本原因就是儿童处在身体的生长发育期，对内分泌干扰更敏感。其他一些原因包括：（1）儿童会因喝母乳或配方奶，摄入多种脂溶性污染物；（2）比起成人，他们咀嚼手指或不当吞食物品的频率更高；（3）他们更多地在靠近地面的空间活动、玩耍；（4）比起成人，他们的单位体重皮肤暴露面积更大。

除了胚胎、胎儿、婴儿、儿童这些敏感期，实际上人的一生当中在不同生理阶段都会对特定激素或内分泌干扰物有敏感反应。所以可以这样说，传统毒理测试科学抱持的基本观念是“剂量决定毒性”，由内分泌干扰物研究促发的新科学范式则强调“暴露时机决定毒性”。

阈值、低剂量和无安全剂量的观念

对于每一种化学品都存在“安全或可接受的暴露水平”的假设，逐渐演变成了一种信条，即任何一种化合物都存在“阈值”，且在阈值之下的暴露对人体健康而言是安全的。这些假设或信条其实都建立在“旧科学”的研究范式上，后者强调的是致癌物/生存指数、单一纯净化合物测试这类方法，忽视化学物的混合作用，预设的是在阈值剂量之下存在不可见有害效应（NOAEL）。

目前对单一化学品所谓安全计量的确定过程基本是这样的：毒性试验的对象一般是成年鼠，试验期为2年；在此期间，实验人员会对成年鼠施以不同剂量的单一化学物，以获取半数致死或者能够产生标靶疾病（通常是癌症）的剂量水平。然后，以此作为起点，通过不断测试，得出不能产生可见毒性（同样一般指的是癌症或器官损害）的最大剂量水平。这个剂量水平然后被主观地用一种“安全因子”（通常是一百分之一）稀释。对于那些实验数据还不够充分的化学物，安全因子可达到一千分之一。

由此可见，所谓的“安全”水平是通过只观察死亡或直接致死疾病的研究推导出来的，完全忽视了更低剂量水平也可以导致的其他严重健康效应。如果毒性测试研究不把那些有别于死亡或直接致死疾病，且不太明显的健康效应作为终点来观察，那就不可能弄清楚生物体内的激素是否受到了影响，以及这种影响是否能够改变机体的患病潜势。另外，由于某些内分泌功能异常所导致的健康后果无法在几周或几年内观察清楚，所以传统毒性测试无法及时地对不可见效应的剂量-反应关系做出量化判断，这也是旧健康风险评估科学的一大局限所在。

“安全暴露阈值”的观念是从1980年代开始遭到质疑的，原因就是当时不少科学家开始对自然激素和内分泌系统调控身体机能的规律有了更深刻的认识，特别是激素浓度水平、作用时机、作用标靶的细微差异即可导致内分泌系统紊乱和疾病这样的事实。举例来说，某种体内激素可能在某一时期应完全处于休眠状态，浓度甚至会降至零，而此时，哪怕是极低浓度的外源内分泌干扰物都会打破人体内原本的激素平衡。

以上科学认识的发展慢慢催化出来一种新的毒性测试研究方法，即基于生物活动现实的，而非理论假设的剂量-反应模型研究，新的方法可以实事求是地反映出生物机体是如何对激素变化和化学物干扰做出反应的。

红耳龟佐证“无安全剂量”

更准确的化学品健康安全风险评估需建立在基于生物活动现实的毒性测试研究之上，但这样的研究往往受到资金成本的制约难以实际展开。但它的意义和价值已在1990年代的一些研究中显现，而且这些研究足以说明对于内分泌干扰物而言，可能不存在所谓的阈值。就以红耳龟的子代性别选择作为一例。

众所周知，人类子代性别决定于染色体X和Y的存在和组合，红耳龟这个物种则比较特别，它的子代性别由胚胎发育中期的周围环境的温度决定（26.6摄氏度时全部子代为雄性，31摄氏度时全部为雌性，29.2摄氏度时雌雄各占一半）。不过，本来应由自然温度变化决定的性别选择过程却可以受到内分泌干扰物的影响，甚至抵消。为了测试低剂量环境激素或内分泌干扰物会如何改变红耳龟子代性别选择进程，科学家曾经对2400枚红耳龟蛋进行过内分泌干扰物暴露实验。他们选用的实验化学品为类雌激素物质，如某种多氯联苯（PCB），因为它对于发育期动物的性别选择有很强的干扰作用。

实验结果显示，在应该完全生产出雄性红耳龟的温度下，因为多氯联苯内分泌干扰物的存在，子代的雌龟比例竟然可以超过雄龟，在极端的情况下，甚至全部都是雌龟。而且，后续观察还发现，不正常诞生的雌龟在生长发育完成后却不具有生育能力。

科学家本来假设，利用这个模型或许可以测试出存在不影响红耳龟自然性别选择的最高内分泌干扰物暴露剂量，但更多的研究表明，即使在外源类雌激素暴露剂量控制在最低的情况下，不正常诞生的雌龟比例还超过自然温度控制下应有比例的10%。此项研究是关于外源内分泌干扰物通过模拟内源激素影响内分泌系统运作可能不存在阈值的第一份科学证据。

红耳龟研究的重大意义至少有两点。一是终结了关于无法确定“阈值不存在”的争论，因为它无可争议地证明了相关阈值的不存在。二是某些物种的研究结果可以外推至其他物种，包括人类。就在红耳龟研究之后，又出现了大量的其他研究可以证明，即使在极端低的剂量下，内分泌干扰物的暴露仍会改变生物生长、发育过程，而且更为重要的是，低剂量暴露健康效应无法由高剂量暴露健康效应所预测。

混合作用

实验室研究强调的是严苛地控制实验环境，为的是让目标实验物可以在不受实验设计之外的因素干扰，从而得出可以衡量的结果。例如，一些实验所用的细胞系，需在完全同一的条件下均匀培养出来。又如，一些动物实验所用的实验鼠也是具有相同基因的，且在相同饲养环境和饲养方式下培育出来的。而传统毒理研究方法也是如出一辙，强调的是单一和纯净化学品在不受其他因素干扰下的作用。

但是，现实世界与实验室有很大的不同：每个人都有自己的基因独特性（相似程度很高的双胞胎只是极少数）；每个人都生活在彼此有差异的环境中；每个人都可能从一种环境转移到另一种环境；每个人都有自己的饮食特点……同样，每个人在不同的生长发育阶段会暴露于不同类别但混合在一起的内分泌干扰物，而且暴露模式可能是具有独一性的。

在认识到上述客观事实的基础上，关于内分泌干扰物的“新科学”这样看待它所要探究的客观世界：内分泌干扰物的暴露一般是长期和慢性的；内分泌干扰物无所不在，其环境流布是全球性的；内分泌干扰物可沿食物链被生物积累和生物放大。此外，除了职业暴露的情况外，内分泌干扰物的环境暴露很少只涉及单一和纯净的化合物。相反，暴露对象是混合化合物，也包括纯净化合物的降解副产物。因此，现代科学除了要研究单一化合物的健康效应外，更重要地是弄清各种单一化合物在混合情况下对人体内产生的加总或协同效应。

国际内分泌学会和IPEN联合发布的《内分泌干扰物简介》（英文）下载链接：
http://www.ipen-china.org/sites/default/files/documents/ipen-intro-edc-v1_9a-en-web.pdf

无毒先锋

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