Toxicological Profile for Plutonium

PLUTONIUM 
124 
3.  HEALTH EFFECTS 
3.6   TOXICITIES MEDIATED THROUGH THE NEUROENDOCRINE AXIS 
Recently, attention has focused on the potential hazardous effects of certain chemicals on the endocrine 
system because of the ability of these chemicals to mimic or block endogenous hormones.  Chemicals 
with this type of activity are most commonly referred to as endocrine disruptors.  However, appropriate 
terminology to describe such effects remains controversial.  The terminology endocrine disruptors, 
initially used by Thomas and Colborn (1992), was also used in 1996 when Congress mandated the EPA to 
develop a screening program for “...certain substances [which] may have an effect produced by a 
naturally occurring estrogen, or other such endocrine effect[s]...”.  To meet this mandate, EPA convened a 
panel called the Endocrine Disruptors Screening and Testing Advisory Committee (EDSTAC), and in 
1998, the EDSTAC completed its deliberations and made recommendations to EPA concerning endocrine 
disruptors
.  In 1999, the National Academy of Sciences released a report that referred to these same types 
of chemicals as hormonally active agents.  The terminology endocrine modulators has also been used to 
convey the fact that effects caused by such chemicals may not necessarily be adverse.  Many scientists 
agree that chemicals with the ability to disrupt or modulate the endocrine system are a potential threat to 
the health of humans, aquatic animals, and wildlife.  However, others think that endocrine-active 
chemicals do not pose a significant health risk, particularly in view of the fact that hormone mimics exist 
in the natural environment.  Examples of natural hormone mimics are the isoflavinoid phytoestrogens 
(Adlercreutz 1995; Livingston 1978; Mayr et al. 1992).  These chemicals are derived from plants and are 
similar in structure and action to endogenous estrogen.  Although the public health significance and 
descriptive terminology of substances capable of affecting the endocrine system remains controversial, 
scientists agree that these chemicals may affect the synthesis, secretion, transport, binding, action, or 
elimination of natural hormones in the body responsible for maintaining homeostasis, reproduction, 
development, and/or behavior (EPA 1997).  Stated differently, such compounds may cause toxicities that 
are mediated through the neuroendocrine axis.  As a result, these chemicals may play a role in altering, 
for example, metabolic, sexual, immune, and neurobehavioral function.  Such chemicals are also thought 
to be involved in inducing breast, testicular, and prostate cancers, as well as endometriosis (Berger 1994; 
Giwercman et al. 1993; Hoel et al. 1992). 
No studies were located regarding endocrine disruption in humans or animals after exposure to 
plutonium.  No in vitro studies were located regarding endocrine disruption of plutonium. 

---

PLUTONIUM 
125 
3.  HEALTH EFFECTS 
3.7   CHILDREN’S SUSCEPTIBILITY 
This section discusses potential health effects from exposures during the period from conception to 
maturity at 18 years of age in humans, when all biological systems will have fully developed.  Potential 
effects on offspring resulting from exposures of parental germ cells are considered, as well as any indirect 
effects on the fetus and neonate resulting from maternal exposure during gestation and lactation.  
Relevant animal and in vitro models are also discussed. 
Children are not small adults.  They differ from adults in their exposures and may differ in their 
susceptibility to hazardous chemicals.  Children’s unique physiology and behavior can influence the 
extent of their exposure.  Exposures of children are discussed in Section 6.6, Exposures of Children. 
Children sometimes differ from adults in their susceptibility to hazardous chemicals, but whether there is 
a difference depends on the chemical (Guzelian et al. 1992; NRC 1993).  Children may be more or less 
susceptible than adults to health effects, and the relationship may change with developmental age 
(Guzelian et al. 1992; NRC 1993).  Vulnerability often depends on developmental stage.  There are 
critical periods of structural and functional development during both prenatal and postnatal life, and a 
particular structure or function will be most sensitive to disruption during its critical period(s).  Damage 
may not be evident until a later stage of development.  There are often differences in pharmacokinetics 
and metabolism between children and adults.  For example, absorption may be different in neonates 
because of the immaturity of their gastrointestinal tract and their larger skin surface area in proportion to 
body weight (Morselli et al. 1980; NRC 1993); the gastrointestinal absorption of lead is greatest in infants 
and young children (Ziegler et al. 1978).  Distribution of xenobiotics may be different; for example, 
infants have a larger proportion of their bodies as extracellular water, and their brains and livers are 
proportionately larger (Altman and Dittmer 1974; Fomon 1966; Fomon et al. 1982; Owen and Brozek 
1966; Widdowson and Dickerson 1964).  The infant also has an immature blood-brain barrier (Adinolfi 
1985; Johanson 1980) and probably an immature blood-testis barrier (Setchell and Waites 1975).  Many 
xenobiotic metabolizing enzymes have distinctive developmental patterns.  At various stages of growth 
and development, levels of particular enzymes may be higher or lower than those of adults, and 
sometimes unique enzymes may exist at particular developmental stages (Komori et al. 1990; Leeder and 
Kearns 1997; NRC 1993; Vieira et al. 1996).  Whether differences in xenobiotic metabolism make the 
child more or less susceptible also depends on whether the relevant enzymes are involved in activation of 
the parent compound to its toxic form or in detoxification.  There may also be differences in excretion, 
particularly in newborns who all have a low glomerular filtration rate and have not developed efficient 

---