男性科学家与女性科学家在小鼠试验中的差异现象

作者: 吴非

来源: 环球科学

发布日期: 2017-11-21

一位女性生物学家在进行小鼠试验时,发现男性同事做出的试验现象,自己和其他女性同事却无法复制。进一步的研究揭示,男性散发的某些特殊气味导致小鼠行为变化。这一发现引发了对实验室操作性别差异的讨论,以及现行生物学试验流程是否需要改革的思考。

一位女性生物学家在进行小鼠试验时,发现一个难以理解的现象:男性同事做出的试验现象,自己和其他女性同事却怎么也做不出来。进一步的研究揭开了真相——是男性散发的某些特殊气味,导致小鼠行为的变化。这项研究带出一个影响更为深远的问题:如果结论成立,实验室的操作男女有别,那么操作者的性别对哪些试验产生了干扰?现行的生物学试验流程是否需要进行改革?

2015年的一天,马里兰大学的女性神经生物学家 Polymnia Georgiou 正在实验室给一批小鼠注射药物。这些小鼠参与的,是一个研究氯胺酮抗抑郁机理的项目。氯胺酮是一种全身麻醉剂,在上世纪60年代被合成后,曾广泛应用于小型手术,目前在中低收入国家的手术室中仍然发挥着关键作用。与此同时,氯胺酮还有一个更加广为人知,而又令人生畏的名字:K 粉。

作为一类常见的毒品,K 粉会导致使用者出现神经中毒反应和精神分裂症状,同时对记忆和思维能力造成严重损害;但在实验室中,氯胺酮却与一些医学应用联系在一起。除了麻醉,近年来科学家发现氯胺酮能快速治疗抑郁症。相比于普通抗抑郁药物长达数周的起效时间,氯胺酮仅需两小时就能发挥作用。因此,这种危险的药物在某些极端情况下可能起到奇效。此前的研究已经表明,氯胺酮可以帮助具有严重自杀倾向的患者,预防自杀行为。

事实上,给小鼠注射本不是 Georgiou 的工作。负责这项工作的男实验员有事外出,他在临走前将完整的实验操作流程交给了Georgiou。作为一名经验丰富的生物学家,完成这套标准操作流程可谓驾轻就熟。她只需要向试验组小鼠注射药物,随后把小鼠丢进水箱中。小鼠坚持游动的时间长短,可以反映氯胺酮作为抗抑郁药的效果——抑郁的小鼠,会更早放弃抵抗。

在先前的试验中,Georgiou 的同事已经在试验组和对照组的对比中,观察到了明显的差异。Georgiou 丝毫不怀疑,她能为这项研究继续贡献一些意料之中的漂亮数据。然而,随后的试验结果却让她怀疑人生:两组小鼠的游动时间没有出现差异。也就是说,氯胺酮在Georgiou 手下失去了功效。Georgiou 排除了所有可能的干扰因素后,进行重复试验。但是,预期中的差异仍然没有显现。

这样的结果让Georgiou产生了一个大胆的想法:或许,影响试验结果的,是操作者的性别。

事实上,操作人员性别影响小鼠行为的观点,此前已有试验予以描述。早在14年的一篇 Nature Methods 文章中,就有科学家发现实验人员的性别,影响了小鼠及大鼠的痛觉。

在这项研究小鼠及大鼠痛觉的试验中,来自加拿大麦吉尔大学的研究人员向实验对象的脚踝注射酵母多糖(zymosan A),这种多糖物质使实验鼠产生炎症反应,从而出现痛觉。随后,研究人员分析了实验鼠与分别男性、女性研究人员共处一室时的疼痛程度。相比于女性,与男性共处一室的鼠类痛感下降了40%。在进一步的试验中,男性穿过的衣服,以及男性腋下大量分泌的气体分子,都能起到同样的效果。

而雄性的豚鼠、猫、狗等,也能让实验鼠的疼痛灵敏度下降。这些雄性哺乳动物有什么特殊魅力,能用他们的陪伴,让实验鼠统统忘掉疼痛?很遗憾,答案一点都不浪漫:雄性哺乳动物分泌的雄烯酮与雄二烯酮,让实验鼠血液中的一种应激激素——皮质酮浓度升高,直接体现就是,实验鼠的压力倍增,它们只顾着紧张,而痛感随之淡化。研究团队还证实了压力增加的另一个表现:这些实验鼠变得更加焦虑。

对 Georgiou 来说,他们实验室出现的奇特现象,能否用同样的方式予以解释?为了验证自己的想法,Georgiou 让实验室的男女各四位研究人员分别进行了标准试验操作,结果只有男性研究人员才能让抗抑郁药起效。为了证实是男性的某些特殊气味导致了这一现象,Georgiou 将注射试验转移至通风橱中进行,这时小鼠闻不到操作者的气味。

在嗅觉无用的情况下,无论男、女操作者,都做不出抗抑郁的效果;相反,当女实验员携带一件男性穿过的T恤进行操作时,注射了氯胺酮的试验组小鼠游得更久。值得一提的是,在随后对其他抗抑郁药物进行的类似试验中,性别差异却从未出现过。这一系列控制变量的试验,似乎暗含了一个从未被关注过的结论:氯胺酮只有与男性气味同时出现时,才能对小鼠起到抗抑郁的效果。

这一结论得到耶鲁大学 Ronald Duman 团队的支持,他们也在氯胺酮的小鼠试验中发现与马里兰团队一致的现象。

无论是麦吉尔大学已经发表的论文,还是马里兰大学正在进行的研究,都可能蕴含着更为深远的影响:当全世界的生物学家用小鼠进行各项试验时,通常没有人关注操作者的性别。但在一些研究中,男性或女性操作者特有的气味分子,却可能对试验造成不可估量的影响。

14年那项研究的领导者 Jeffrey Mogil 表示,在他们的试验中,“雄性动物散发的气味给实验鼠造成的压力是惊人的。因此,研究人员在报告试验数据时,应当将操作者的性别记录在案;在分析数据时,也应将操作者性别视为一个考量因素。” Todd Gould 也认为,在生物学试验中,还有很多科学家尚未理解的、影响试验可重复性的因素,而操作者的性别很可能正是其中之一。操作者的性别对小鼠试验的影响有多大?

在哪些试验中,我们需要将其视作变量并予以控制?对于这些问题,我们才刚刚窥见冰山一角。但毋庸置疑的是,会有更多研究人员开始重新审视小鼠及其他动物试验的流程。

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