来源：环球科学
作者：丹・费金（Dan Fagin）翻译 吴少伟 吕鹏
香烟、DDT（又称滴滴涕，一种杀虫剂）、石棉和臭氧空洞是否会危害人类健康，曾引发过激烈争论；一场同样关乎健康的争论，也已持续了很长时间：是否应该向饮用水中添加含氟化合物。从上世纪50年代开始，美国数百家社会团体卷入了这场空前激烈的论战中。隶属政府及工业部门的科学家组成拥护联盟，主张向饮用水添加氟化物以预防龋齿；反对者却认为，对氟化作用的研究才刚刚起步，尚不清楚氟是否会危害健康，而且这种行为等于强制实行药物治疗，侵犯了公民的权利。
氟化物的拥护者笑到了最后。如今，饮用含氟自来水的美国人遍及46个大城市，约占全美人口的60％；在加拿大、英国、澳大利亚、新西兰等国家，含氟饮用水也已走进人们的生活。在这些国家，反对在饮用水中加氟的人，境遇并不比他们的美国同行好：对于他们提出的意见，主流科学家和公共卫生机构根本不予理睬。美国疾病控制与预防中心甚至把含氟饮用水与疫苗、计划生育一起列为20世纪10项最伟大的卫生成就。
氟化物可以预防龋齿，存在于许多食物、饮料、牙膏等产品中，因此很多人都可能摄入了过量氟化物，尤其是儿童。
但是，科学界对含氟饮用水的态度正发生转变。美国国家研究委员会（National Research Council，NRC）花费两年多时间，回顾了过去几百项研究，并进行多次讨论后，在2006年发表了一篇报告，肯定了“氟反对者”长期坚持的某些主张。报告提出，为了保护儿童及成年人健康，美国环境保护局应该降低氟化物在饮用水中的含量标准（目前为4毫克/升）。儿童时期是恒牙替代乳牙的关键阶段，如果在这一阶段长期饮用氟含量为4毫克/升的水，刚刚长出的恒牙就会受到影响----颜色和形状出现异常，变成氟斑牙；而对于成人来说，4毫克/升的氟含量同样会影响身体健康：骨折几率升高，甚至可能患上中度氟骨症（伴随着剧烈疼痛的关节硬化疾病）。虽然大多数饮用水中的氟含量远低于4毫克/升，但实际情况仍让人不安，因为我们无法确定人们还从食物、饮料、牙膏等日常用品中吸收了多少氟化物。NRC的专家还注意到，氟化物可能引发更多更严重的健康问题，比如骨癌、大脑及甲状腺损害等。
为了确认氟对人体健康的危害，美国艾奥瓦大学牙医学院的史蒂文・M・利维（Steven M. Levy）从1992年开始，就开展了一项规模空前的研究。他跟踪调查了700名艾奥瓦州儿童的健康状况，希望发现氟化物可能产生的微妙影响，尤其是被以往研究忽略的。与此同时，另一项大规模研究也在利维的带领下有条不紊地进行着：测定上千种产品（食物、饮料、牙膏等）中的氟化物浓度，估算人们在日常生活中的氟化物摄入量。
这是一项极其复杂的研究，因为人们的饮食习惯、刷牙方式和水中的氟化物浓度差异较大，而基因、环境甚至文化因素，使某些人更容易受到氟化物的影响（有些是有益的，有些则不然）。尽管有太多不确定因素，利维及其他科学家仍认为，一些儿童实际摄入的氟化物量可能超过了正常水平。在大部分科学家看来，在饮用水中加氟是防治龋齿的有效方法，特别是对于口腔卫生较差的人群，但对于生活条件较好、很注意口腔卫生的人来说，加氟可能会适得其反。利维说：“我们需要找到一个平衡点，而不是盲目地让人们摄入更多的氟化物。”
为了防治龋齿，氟化物开始出现在饮用水、牙膏及各种食品饮料中。让科学家始料不及的是，氟很快表现出了两面性：龋齿患者越来越少，氟斑牙患者却越来越多。氟化物对人体还有哪些影响，成了科学家必须面对的新问题。
在利维的会议室里，挂着一幅半个世纪前的牙膏宣传海报，上面写着两条广告语----“你有口气吗？”“高露洁叶绿素牙膏助你消灭口臭！”叶绿素牙膏是“氟时代”之前的产物，当时蛀牙（龋齿）很普遍，牙膏厂商就是用这些不太科学的口号来打开市场。
氟化物的使用改变了一切。1945年，美国密歇根州大急流市（Grand Rapids）首先在供水系统中添加氟化物；10年后，宝洁公司推出第一款加氟牙膏佳洁士，内含氟化亚锡；高露洁－棕榄公司紧随其后，在1967年对高露洁牙膏进行改良，添加单氟磷酸钠（sodium monofluorophosphate）----目前最主要的防龋齿物质。但是，大多数水厂并未使用添加在牙膏里的、备受牙科医生青睐的氟化盐，而是使用价格低廉的氟硅酸盐，比如化肥生产过程中的副产品六氟硅酸（hexafluorosilicic acid，肥料生产过程的副产品，由磷酸盐矿石经硫酸处理后得到）。
上世纪七八十年代，美国充斥着各种各样的氟化物，而且在大多数以英语为母语的国家，饮用水加氟已成为预防牙科疾病的基本措施。这段时期，龋齿发生率究竟下降了多少，为什么会下降，依旧是科学界激烈争论的焦点。不过，很多牙科医生坚持认为，氟化物是龋齿发生率显著下降的最大功臣。
正是在上述背景下，利维于上世纪80年代中期开始了公共口腔卫生方面的研究。而为他提供早期研究资金的高露洁公司，取得了很好的广告效益：越来越多的人选择含氟牙膏。但是，当年轻的龋齿患者越来越少，氟斑牙患者却越来越多时，利维开始考虑，对于孩子们摄入的含氟物质是否超过了他们的健康承受能力。“我的想法开始转变。以前一直认为‘氟化物越多越好’，但我现在开始考虑，在‘龋齿’和‘氟斑牙’之间，哪里是恰到好处的平衡点？”
氟化物为什么会有这种“两面性”？根本原因在于，含钙组织对氟离子有强大的吸引力。进入人体后，99％的氟化物都会滞留在骨骼及牙齿内，而不是被排出体外。它能通过两种相互独立的机制防治龋齿：接触到釉质（牙齿外层白色坚硬部分）的氟化物会嵌入羟基磷灰石（hydroxylapatite）的晶体结构内，与釉质上某些羟基磷灰石分子的羟基发生交换，增强牙齿的耐酸能力（当口腔细菌分解食物当口腔细菌分解食物残渣时，会分泌一些酸性物质，而酸性物质会与羟基磷灰石分子发生反应）；牙齿表面的氟化物还可作为一种催化剂，促进钙及磷酸盐的沉淀，“修补”被细菌破坏的釉质。
然而对于牙齿尚未长全的低龄儿童来说，大量摄入氟化物则会导致另一种结果。牙齿形成早期，釉原蛋白（amelogenin）扮演着非常关键的角色----调控羟基磷灰石晶体的形成。完成任务后，釉原蛋白就会被分解，并从成熟的釉质上脱落。如果儿童摄入过多氟化物，被消化道吸收后，血液就会将这些化合物运送至发育中的幼牙，发出错误的生化信号，延长釉原蛋白在幼牙内的滞留时间，导致釉质的晶体结构出现缝隙。由于牙齿上的缝隙会折射外界光线，当一枚氟化牙齿发育成形时，牙齿表面就会呈现出不均一的颜色（某些部分更白一些）。如果氟化程度更严重，牙齿表面甚至会出现凹痕和黄褐色斑点。虽然营养与遗传因素对氟中毒的发生都有影响，但目前最重要的因素还是氟化物的摄入量。
在美国国立口腔与颅面研究所（National Institute of Dental and Craniofacial Research）的资助下，利维开始对儿童的氟化物摄入量、氟化物如何影响牙齿与骨骼健康展开了研究。虽然到目前为止，并没有普遍认可的氟化物日均最佳摄入量标准（即摄入的氟化物既能预防龋齿，又不会危害人体健康），但在学术界有一个不成文的标准：每千克体重每天摄入0.05～0.07毫克氟化物。上世纪90年代初，当受试者们还是婴儿时，利维就发现在这些孩子中，超过1/3的人摄入了过多氟化物（主要来源于冲调奶粉的水、婴幼儿食物及饮料），也就是说，他们出世不久就面临慢性氟中毒的危险。即便随着年龄增大，在蹒跚学步时期（恒牙釉质形成的关键期），孩子的食谱发生了改变，氟中毒的几率也只会稍微下降，因为牙膏取代配方奶成为氟化物的重要来源。一般认为，儿童和成人在刷牙后会吐出牙膏泡沫，但利维却在早期研究中发现，初学走路的孩子在刷牙时，竟会吞下一半以上的牙膏！
年满9岁时，孩子们的前恒牙完全长出。然而，婴幼儿时期接触的氟化物会在他们的牙齿上留下明显的印记。一开始就摄入高剂量氟化物的儿童，长出氟斑牙的几率是低摄入组儿童的两倍以上。孩子年龄增大后，随着食谱范围扩大，氟化物的来源也在扩大。利维的研究证明，许多果汁饮料和汽水含有充足的氟化物（大约为0.6毫克/升），一个3岁儿童每天只须饮用1升多的饮料，就能满足氟化物的需求量，这还不算其他日常饮品。
在利维测试过的其他数十种食物中，氟化物的含量更高：蔓越桔汁鸡尾酒中氟化物含量平均为0.73 毫克/升，冰棍为0.71 毫克/升，牛肉汤为0.99 毫克/升，罐装蟹肉为2.10 毫克/升。氟化物虽然能以多种方式进入食品本身，比如通过杀虫剂进入葡萄或葡萄干；通过骨粉等饲料进入鸡肉、鸡蛋；通过肥料、土壤进入茶叶，但多数情况下，氟化物来自烹饪或加工食物时添加的水分。
利维发现，饮用氟化水是氟中毒更直接的原因。在艾奥瓦州以氟化水为主要生活用水的地区，这里的儿童在9岁时，8颗前牙中至少两颗变为氟斑牙的几率，要比其他地区的儿童高出50%（前者为33%，后者为22%）。NRC的报告也给出了类似结论：在“氟化地区”，婴幼儿吸收的氟化物是应摄入量的两倍。NRC还发现，饮水量高于平均水平的成人（包括运动员和体力劳动者），摄入的氟化物量也超过了最佳摄入量。
但迄今为止，除了个别非常严重的病例，科学家并未发现牙釉质氟中毒（enamel fluorosis）有其他影响，最多会伤害患者的自尊：牙齿上的色斑有损形象，即使采取了修补措施，它们就是“不舍得”离开牙齿。氟中毒真的不会影响人体健康吗？美国加利福尼亚大学旧金山牙医学院长期从事氟化物研究的帕梅拉・登贝斯滕（Pamela DenBesten）说：“我们已经看到，氟化物能影响蛋白质与矿化组织之间的相互作用，那么在细胞水平上，它又有什么影响？氟化物作用巨大，需要人们认真对待。”
氟带来的疾病
氟斑牙只是氟化物对人们的一次警告，更可怕的是，长期摄入高剂量的氟化物，可能导致癌症、神经疾病以及内分泌系统功能失常！
由于氟化物主要存在于骨骼中，因此骨骼是科学家寻找氟化物印记的最佳组织。很多以骨质疏松症（osteoporosis）患者为对象的研究显示，高剂量氟化物能刺激造骨细胞（osteoblast cell）增殖，对于老年患者同样如此。其中的确切机制还不明晰，不过科学家推测，氟化物能通过提高酪氨酸磷酸化蛋白质（参与了向造骨细胞传递生化信号的过程）的浓度，从而产生上述效应。虽然氟化物可能增加骨容量，骨强度却明显降低了。流行病学研究与动物试验显示，长期摄入高剂量氟化物会让人们更易骨折，尤其是老年人和糖尿病患者。对于“氟化物危险论”，科学界尚存争议。即便如此，NRC专家组的12名成员中，有9人都认为，如果人们一生都在饮用氟含量超过4 毫克/升的水，发生骨折的几率肯定高于健康人群。他们还指出，低浓度的氟化物也可能增加骨折几率，只是目前没有足够的证据可以证明这一点。
当参与试验的儿童进入青春期后，利维希望通过分析他们的脊柱、髋部及全身骨骼强度，揭示氟化物摄入量和骨骼健康之间的联系。2007年，他收集到一些初始数据，然而根据受试者在幼儿期摄入的氟化物量，利维并未发现在这些11岁儿童的骨骼中，矿物含量有什么差别。不过他坚持认为，矿物含量的差别可能会随着年龄增大逐渐显现。
关于氟化物的更大争议是，发生在骨骼和牙齿上的生化反应，是否意味着氟化物还会影响其他器官的功能，引发更多疾病。目前，争论的焦点是骨肉瘤（osteosarcoma）----骨骼肿瘤中最常见的类型，在儿童中的发病率居所有儿童肿瘤的第6位。由于氟化物会促进造骨细胞的增殖，一些科学家因此认为，正是造骨细胞的大肆增殖才导致了恶性肿瘤。1990年，美国政府发起的毒理学计划（National Toxicology Program）中的一项研究显示，雄鼠饮用了一系列氟化物浓度不同的水后（所有试验用水中的氟化物含量，均高于正常饮用水中的含量），骨肉瘤发病率与氟化物浓度呈正比关系，即患病率随着剂量的升高而升高。但除了这项研究，很多动物试验以及人群流行病学研究得到的结果，都没有体现出如此明确的关联性。
最近一次有关氟化物与骨肉瘤关系争论的主角，是哈佛大学牙医学院的一对师生。伊莉斯・贝辛（Elise B. Bassin）是该学院的一名年轻研究人员，她分析了103位曾接触过氟化物的骨肉瘤患者与215名健康对照者的生活习惯后，认为氟化物是男孩患骨肉瘤的重要风险因子（对女孩是否也有这样的影响尚不明确）。2006年，贝辛在《癌症病因与控制》杂志（Cancer Causes and Control）上发表了她的研究报告。在同期杂志上，贝辛的导师切斯特・道格拉斯（Chester Douglass）也写了一篇评论文章，提醒读者要“特别注意”：贝辛并未发表更具说服力的数据，而这些数据与已发表数据相矛盾。很快，道格拉斯的文章就激起了氟化水反对人士和环保组织的愤怒，他们公开支持贝辛的研究结果，并要求哈佛大学调查道格拉斯----不仅因为他对贝辛的工作作出了错误评价，还因为他是高露洁公司赞助的一本牙医时事通讯的主编，有维护自身利益的嫌疑。
2006年年底，哈佛大学结束了调查，得出的结论称，道格拉斯并没有不正当行为。
在氟化物引发的众多争论中，最为激烈的可能要算氟化物是否具有神经毒性。上世纪90年代初，美国波士顿福塞斯研究所的菲利斯・缪伦尼克斯（Phyllis Mullenix）发表报告称，在小鼠身上进行的试验显示，氟化钠会在脑组织中聚集，从而影响动物的行为。缪伦尼克斯在试验中发现，如果在出生前就接触了大量氟化物（通过母鼠），幼鼠出生后会表现得极度活跃（尤其是雄鼠）；相反，假如是在出生后接触氟化物，小鼠会变得懒散（主要是雌鼠）。这篇报告刚在《神经毒理学与畸形学》杂志发表，就引发了激烈的讨论。很多科学家认为，缪伦尼克斯的研究方法有缺陷，她使用的氟化物剂量远高于正常水平。但是，在中国开展的一系列流行病学研究，却支持了缪伦尼克斯的发现：接触高剂量的氟化物会降低人类的智力水平。他们在研究中发现，氟化铝在人体内形成后，由于它与磷酸盐的结构类似，会影响大脑内多种酶的活性。其他研究也显示，氟硅酸盐（silicofluoride）会加强大脑对铅的吸收。
内分泌系统也会受到氟化物的影响。NRC专家组认为，氟化物会改变内分泌功能，尤其是甲状腺（分泌调节生长与代谢的激素）。科学家并不清楚氟化物如何影响甲状腺，而且这种影响还与饮食、遗传因素有很大的关系。美国堪萨斯大学医学中心药理学与毒理学名誉教授、NRC委员会主席约翰・道尔（John Doull）说：“甲状腺出现的变化的确困扰着科学家，我们必须要弄清楚这是怎么回事。”
