广告

一只非常强壮的老鼠对人类健康构成巨大风险吗?

负责检测环境化学品的啮齿动物可能过于强壮,不适合它们的工作。

Google NewsGoogle News Preferred Source
图片:iStockphoto

新闻简报

注册我们的电子邮件新闻简报,获取最新的科学新闻

注册

多年来,一项雄心勃勃且备受争议的联邦科学项目的成败,可能取决于一种名为 Sprague Dawley 的一磅重白化小鼠的脆弱肩膀。美国环境保护署 (EPA) 以一项备受争议的举措,选择这种不起眼的啮齿动物作为一项极其复杂和全面的新化学品评估计划的主要实验动物。该计划旨在调查当今许多最棘手的公共健康问题:您在塑料容器中微波食物时,是否会危及自己、孩子,甚至您孩子的孩子的健康?是什么导致了激素相关杀手,如乳腺癌、子宫癌和睾丸癌?您用来去除杂交茶玫瑰蚜虫的普通花园喷雾剂——是否会影响您未出生婴儿的大脑发育?

广告

EPA 的这项名为“内分泌干扰物筛选计划”的倡议,将开始检测联邦专家小组确定的 87,000 种可能干扰人体内分泌系统(或称激素系统)的化学品。激素是人体的化学信使,在调节新陈代谢、生殖和大脑发育等生物过程中起着至关重要的作用。女性卵巢、男性睾丸以及脑下垂体、甲状腺和肾上腺都是这个复杂系统的一部分。内分泌干扰物可以模仿天然激素或阻断其正常作用,导致身体产生过多或过少的激素,或扰乱激素信号,例如让身体误以为应该流产,或产生过多的胰岛素。如果当今成千上万种常用化学品中的任何一种对人体激素系统产生不利影响,EPA 的测试计划应该能够发现它们——但前提是 Sprague Dawley 能先发现它们。而争议就存在于此。

自第二次世界大战以来,这种红眼睛、白毛的啮齿动物一直是行业中最常用于测试新药和化学品上市前安全性的实验室老鼠。该动物的效用毋庸置疑;它不仅帮助研究人员研究药理学和毒理学,还研究了从癌症和艾滋病到肥胖和衰老等各种问题。然而,在这种情况下,它可能不是适合这项工作的“老鼠”。批评人士认为,Sprague Dawley 是一种“超级啮齿动物”,其强健的体质可能不会像普通人类那样产生反应。如果真是这样,这种动物可能会给实际上对人类福祉构成真正威胁的化学品“健康通行证”。

去年春天,EPA 召集了一个科学咨询小组,对拟议的测试计划进行最后调整。小组成员之一是大卫·弗洛(David Furlow),他是加州大学戴维斯分校的内分泌学家,在老鼠品系差异及其对实验室结果的影响方面拥有丰富的经验。他一再试图就 Sprague Dawley 提出警告。“我从 20 世纪 80 年代还是本科生时就知道了这些差异,”弗洛说,并引用科学文献表明它比其他老鼠品系更能抵抗内分泌干扰化学品。他说,他的担忧被淡化了。

Sprague Dawley 的独特性质几十年来一直很明显。1946 年,物理化学家罗伯特·道利 (Robert Dawley) 的公司致函美国国立卫生研究院 (NIH),详细说明了他通过选择性繁殖培育出一种性情温顺、活力充沛且泌乳率高的老鼠(Sprague 是他第一任妻子的娘家姓)。但 Sprague Dawley 的优良基因——更不用说其繁殖力——可能对人类产生不良后果:多产的繁殖者可能不是导致不孕和其他生殖问题的化学品的最佳测试对象。致 NIH 的信中还提到,该品系的老鼠经过“高抗三氧化二砷”的选育,“三氧化二砷”是一种用于杀虫剂和除草剂的有毒物质,如今已知是一种内分泌干扰物。

“这是一个重大问题,”美国国家环境健康科学研究所国家毒理学项目 (National Toxicology Program) 宿主易感性部门 (Host Susceptibility Branch) 的代理主管杰夫·弗伦奇 (Jef French) 说(弗伦奇强调他仅代表个人发言,而非政府)。“由于 Sprague Dawley 的(基因)选择,可能对人类有害的化学品可能会被判定为对老鼠无害,”他说。

EPA 测试的结果可能在未来许多年内指导联邦对大量化学品的监管,因此对公众和化学品行业来说,风险都非常巨大。

影响深远的内分泌干扰物筛选计划可以追溯到 1996 年,当时国会命令 EPA 开始检测可能干扰人体内分泌系统的化学品。据一些说法,这项立法是受当年早些时候一本名为《我们被盗的未来》的书的出版所促动。《华盛顿邮报》称这本书为“一本环境惊悚小说”,由两位动物学家和一位环境记者合著,引起了环保主义者长期以来关注的问题:野生动物数量下降以及幸存动物后代出现奇怪的畸形。例如,在 1980 年佛罗里达州阿波卡湖发生农药泄漏后,鳄鱼大量死亡。后来的研究发现,即使在湖水测试显示似乎干净之后,幸存鳄鱼种群的后代也出现性器官畸形。大湖区(Great Lakes region)的明克养殖户在喂养他们的动物当地鱼类时,注意到雌性没有产崽,后来发现这个问题与多氯联苯 (PCB) 污染有关。在加利福尼亚州,研究人员发现了媒体所谓的“同性恋海鸥”:同性海鸥配对筑巢,保护蛋壳异常薄的蛋,而这些蛋中常常孵化出死雏。DDT 被怀疑是罪魁祸首。

由于基因选择,可能对人类有害的化学品可能会被判定为对老鼠无害。

面对这些发现,科学家们开始怀疑我们食物和水中存在的少量合成化学化合物——以及化妆品、塑料和杀虫剂等日常产品中的化学品——是否会破坏人类生育能力,削弱我们的免疫系统,或影响产前发育。当公众获悉潜在威胁并开始要求答案时,EPA 的内分泌干扰物筛选计划应运而生。

十二年和 7600 万美元之后,EPA 还没有筛选出任何一种化学品,以检测其干扰男性、女性和甲状腺激素的潜力。在正式开始筛选之前,该机构必须确保筛选所用的方案可靠且可重复。在此验证阶段,在多个实验室使用相同的方案进行了研究,然后比较结果以确保筛选在不同实验室之间是可复制的。在这个初步阶段,使用了包括 Long-Evans Hooded 和 Wistar 在内的几种老鼠品系,但 Sprague Dawley 始终是首选。

广告

在验证研究期间,Sprague Dawley 和其他品系被安置在带有金属盖的聚碳酸酯笼子中。在一些测试中,它们的寿命很短——大约六到八周。给幼年雄性注射化学品,然后将其斩首并进行检查。给青春期雄性和雌性注射了阿特拉津 (atrazine) 和许多其他化学品,然后取出卵巢进行研究,称量微小的睾丸,并检查肾脏和甲状腺是否有毒性作用。

一项由 EPA 委托撰写的2003 年白皮书指出,由于公司几十年来一直在 Sprague Dawley 上进行此类测试,因此积累了大量关于它们的数据库信息,而其他品系则缺乏这些信息。但白皮书的一份“审阅者附录”——其中一位独立科学家被要求评论该报告——认为 Sprague Dawley 可能不适合进行内分泌干扰物筛选,因为这种动物经过选育,能够抵抗已知的环境毒素。该附录由当时在加州大学戴维斯分校工作的研究遗传学家吉米·斯皮罗 (Jimmy Spearow) 撰写,他提供了证据表明,包括 Fischer 344 在内的其他老鼠品系比 Sprague Dawley 对更多的化学品更敏感。“与研究过的其他几种品系相比,对大多数内分泌干扰化学品敏感性最低的品系已被确定,而 EPA 正计划在筛选分析中使用它,”斯皮罗说,他现在是加州 EPA 的一名毒理学家;他强调这是他的个人观点,基于他在戴维斯进行的先前工作。2007 年,EPA 终于承认有理由相信 Sprague Dawley 可能对某些内分泌测试的敏感性较低,这让斯皮罗等批评者不禁想知道,在过去的那些年里,这种老鼠还错过了哪些其他毒性作用。

广告

在 EPA 的研究中使用哪种老鼠并不是唯一争论的焦点。化学品行业及其众多批评者之间就内分泌干扰物筛选计划本身展开了激烈斗争,一些行业代表甚至质疑内分泌干扰是人类健康风险这一基本前提。在一个近期由行业赞助、包括宝洁公司 (Procter & Gamble)、孟山都公司 (Monsanto)、美国化学理事会 (American Chemistry Council) 和陶氏化学公司 (Dow) 代表参加的关于内分泌干扰物计划的研讨会上,一位发言者反复在“内分泌干扰物”一词前加上“‘引述’‘引述’”的说法。

“科学总会有不同的解读,”安吉丽娜·杜根 (Angelina Duggan) 说,她是 EPA 咨询小组的初始成员,现任化学品行业咨询公司 Exponent 的管理科学家。“这个问题最终是更多关于情感还是科学,还有待观察。”

在旧金山负责农药教育中心的医生马里恩·摩西斯 (Marion Moses) 看来,没有必要如此含糊其辞。“这已经演变成一场关于程序以及是否可以将动物研究外推到人类的争论,”她说。“这是一种闹剧,而且已经持续了 12 年。”在她看来,试图找到内分泌干扰对人类影响的无可辩驳的证据基本上是一项徒劳的任务。摩西斯曾治疗过因喷洒季节似乎相关的急性中毒、皮疹和哮喘的农场工人,她认为仅凭野生动物的数据就足以禁止某些农药。“我花了很多时间试图让这些可怕的化学品退出市场,”她在一家旧金山园艺用品商店里边走边说。她从货架上取下的蜗牛药、草坪除草剂和肥料、杀菌剂和驱虫剂都含有计划进行测试的化学品。

这份 2003 年的白皮书受到了斯皮罗的强烈批评,他称其“令人不安”和“误导性”,由 EPA 咨询小组成员罗谢尔·泰尔 (Rochelle Tyl) 共同撰写。泰尔在北卡罗来纳州的研究三角园 (Research Triangle Park) 经营着一家实验室,许多筛选和测试最终将在那里进行,她承认 Sprague Dawley 并非完美选择。尽管如此,她还是为该报告辩护,称例如 Fischer 344 是一种“糟糕”的实验动物,因为雄性有生殖问题。当被问及那些经过繁殖以提高繁殖能力的“超级繁殖”老鼠时,她不耐烦地挥了挥手。“我知道这是批评,Sprague Dawley 是优秀的繁殖者。但如果没有能产下像样幼崽的动物,你如何进行一项研究?”

广告

EPA 的高级环境科学家加里·蒂姆 (Gary Timm) 自该内分泌干扰物计划伊始就在此工作,他也认识到这个过程的复杂性。“我完全惊讶于它花了这么长时间,”他说。该机构在“保持简单”和“全面”之间感受到持续的拉扯。

“已经做出了妥协,”蒂姆继续说道。他也提到了 Sprague Dawley 活力的难题。“人们说,‘看,这些老鼠的精子减少了 50%,但它们仍然能繁殖。’他们说,‘如果你有一个精子减少 50% 的男人,他就不能生育了!’”当被问及如何回应这种批评时,他回答说:“这些只是我们必须考虑的一些事情。”

众议院监督与改革委员会 (House Committee on Oversight and Government Reform) 的代表亨利·沃克斯曼 (Henry Waxman) 等人并不确定。2007 年,该委员会致函 EPA 局长,表达了对 Sprague Dawley 的选择可能危及公众健康的担忧。EPA 回应说:“尽管 EPA 承认有理由相信该品系可能敏感性较低,但目前可用的数据显示,在筛选内分泌活性方面,它并不比其他品系差(或更好)。”

斯皮罗说,在某些方面,EPA 是正确的。没有哪一种老鼠品系对所有内分泌干扰化学品都最敏感。“然而,现有数据显示,与已研究过的其他品系相比,Sprague Dawley 老鼠品系对大多数内分泌干扰化学品的敏感性最低,”他说。“我并不是说它不适用于所有测试,但将其作为该计划中唯一的实验动物,意味着我们可能会严重低估某些种类化学品的影响。我们是确保它们对金刚狼安全?还是确保它们对你我以及小鹿斑比安全?”

广告

国会厌倦了 EPA 十多年的拖延,在 2008 年的拨款法案中规定,对潜在的内分泌干扰化合物的筛选应于去年夏天开始。首批化学品,包括除草剂 2,4-D 和阿特拉津以及杀虫剂马拉硫磷 (malathion) 的测试本应随后进行,但 EPA 再次推迟了其最后期限,至 2009 年初。

内分泌干扰,其原因和影响是弥散的,可能要过一代人才能显现,这是 21 世纪一个棘手的健康挑战。将有数千种化学品被测试,数百万美元将被花费。尽管如此,反对使用 Sprague Dawley 的人说,仍然有一个令人不安的问题:如果实验室里勤劳的“工作马”不适合这项任务,谁将成为真正的“小白鼠”?

广告

保持好奇

加入我们的列表

订阅我们的每周科学更新

查看我们的 隐私政策

订阅杂志

订阅可享封面价高达六折优惠 《发现》杂志。

订阅
广告

1篇免费文章