Dr Maciej Stępnik

Pracownia Toksykologii Molekularnej

Zakładu Toksykologii i Kancerogenezy

Instytutu Medycyny Pracy w Łodzi

e-mail: mstep@imp.lodz.pl

Przeprowadzenie procesu analizy ryzyka zdrowotnego po narażeniu na substancję chemiczną wymaga wysoko specjalistycznej wiedzy z wielu dziedzin nauk biologicznych, m.in. toksykologii. Dostępnych jest wiele źródeł literaturowych oferujących szczegółowe informacje nt. efektów toksycznych substancji chemicznych. Źródła użyteczne przy sporządzaniu oceny bezpieczeństwa kosmetyku można skatalogować w poniższy sposób:

• Dokumenty wymagane przez „Dossier kosmetyku”
• Informacje oficjalne:

- SCCNFP/SCCP/SCCS reports on specific cosmetic ingredients
http://ec.europa.eu/health/scientific_committees/consumer_safety/index_en.htm

- CIR Reports (Cosmetic Ingredient Reviev)

http://www.cir-safety.org/

- IARC Reports (International Agency for Research on Cancer)
http://www.iarc.fr/
- IPCS Reports (International Program on Chemical Safety)
http://www.who.int/ipcs/en/
- US National Toxicology Program Reports
http://ntp-server.niehs.nih.gov/

• Piśmiennictwo światowe i internetowe bazy danych

- Consumer Products Safety & Quality, http://ecb.jrc.ec.europa.eu/

- PubMed, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?cmd=search&db=pubmed

- PubChem, http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/

- TOXNET, http://toxnet.nlm.nih.gov/

- HSDB, http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/htmlgen?HSDB

- CHEMINFO, http://ccinfoweb.ccohs.ca/cheminfo/search.html

Do etapów oceny ryzyka należą:

• Identyfikacja zagrożenia - określa się potencjalny szkodliwy wpływ danej substancji na zdrowie ludzi na podstawie wyników testów in vivo, in vitro, badań klinicznych, epidemiologicznych, przypadkowych zatruć, itp.
• Ocena zależności dawka-odpowiedź – określa się zależność pomiędzy narażeniem, a efektem toksycznym substancji; wyznaczenie NO(A)EL lub LO(A)EL dla efektów progowych oraz deskryptorów dawki (dose-descriptor, np. TD50, BMD, T₂₅) dla efektów bezprogowych (kancerogennych)
• Ocena narażenia - określa się wielkość oraz częstość narażenia ludzi (włączając grupy ryzyka, np. dzieci, kobiety ciężarne)
• Charakterystyka ryzyka – określenie prawdopodobieństwa z jakim dany związek chemiczny może wywołać szkodliwy efekt. Dla efektów progowych wylicza się margines bezpieczeństwa, dla bezprogowych (rakotwórczych) wylicza się ryzyko zwiększonego wystąpienia nowotworów w określonym narządzie o określony procent (np. T₂₅)

Podstawowymi pojęciami używanymi dla potrzeb oceny ryzyka są:

Dawka (dose) - Ilość substancji chemicznej podana, pobrana lub wchłonięta do organizmu określoną drogą; (mg/kg masy ciała/dzień, mg/cm² skóry, stężenie w diecie ppm lub mg/kg paszy)

Dawkowanie (dosage) – opisywane przez dawkę, częstość oraz długość jej podawania (mg/kg m.c./dzień)

Efekt szkodliwy (adverse effect) – zaburzenie biochemiczne, czynnościowe, lub zmiana patologiczna, które upośledza ogólną wydajność organizmu i zmniejsza jego zdolność do odpowiedzi na dodatkowe, szkodliwe bodźce

Efekt znaczący biologicznie (biologically significant effect) – odpowiedź organizmu, którą uważa się za wywierającą znaczący efekt (pozytywny lub negatywny) na dobrostan organizmu. Należy go odróżnić od statystycznie znamiennego efektu, który może być znaczący dla ogólnego stanu zdrowia organizmu

Efekty adaptacyjne (adaptive effects) – zwiększają wydajność organizmu jako całości i/lub jego zdolność do odpowiedzi na bodźce (np. zwiększenie masy gładkiej siateczki endoplazmatycznej wątroby w przypadku metabolizmu redukującego toksyczność substancji)

Efekt krytyczny – a) pierwszy efekt szkodliwy, który się pojawia gdy zostanie osiągnięte stężenie krytyczne w narządzie docelowego działania u danego osobnika, b) efekt(y) szkodliwy(e) uznany za najbardziej odpowiedni do oceny ryzyka zdrowotnego

Przy wstępnej ocenie wyników badań toksykologicznych należy odpowiedzieć na następujące pytania:

1. Czy istnieje RÓŻNICA w efekcie w porównaniu do kontroli?
2. Czy ta RÓŻNICA jest EFEKTEM narażenia?
3. Czy ten EFEKT jest SZKODLIWY?

NOAEL jest to najwyższy poziom narażenia, przy którym nie obserwuje się statystycznie lub biologicznie znamiennego wzrostu częstości lub ciężkości efektów szkodliwych pomiędzy populacją narażaną a odpowiednią grupą kontrolną. LOAEL zaś jest to najniższy poziom narażenia, przy którym obserwuje się statystycznie lub biologicznie znamienny wzrost częstości lub ciężkości efektów szkodliwych w populacji narażanej w porównaniu do grupy kontrolnej.

Etapy wyznaczania NOAEL dla substancji:

1. Dla wykładników toksyczności, które wykazują zmiany, określa się najniższą dawkę, która różni się (statystycznie znamiennie) od kontroli → LOAEL

2. Dla tych wykładników określa się dawkę poniżej LOAEL → NOAEL

3. Określa się najniższy NOAEL spośród wszystkich wykładników w danym badaniu → NOAEL badania

4. Określa się najniższy NOAEL dla wszystkich dostępnych badań → NOAEL dla danego związku.

Niestety podejście z wykorzystaniem NOAEL posiada pewne ograniczenia:

1. NOAELzależy od planu doświadczenia: zakresu dawek oraz liczby zwierząt (jego wartość wykazuje tendencję do wyższych wartości przy mniejszej liczbie zwierząt)

2. Powtórzenie bardzo podobnego badania, ale z użyciem innych dawek może doprowadzić do wyznaczenia innej wartości NOAEL

3. Podejście NOAEL nie wykorzystuje całej informacji o zależności dawka-odpowiedź (m.in. o nachyleniu krzywej zależności dawka-odpowiedź)

4. Nie można wyznaczyć NOAEL gdy obecne są efekty szkodliwe w całym zakresie dawek.

Problem ekstrapolacji danych z badań eksperymentalnych do małych dawek jest różnie rozwiązywany:

• Omijanie oceny ilościowej częstości nowotworów (ALARA – As Low As Reasonably Achievable dla kancerogenów genotoksycznych)
• Linearyzowany model wielostopniowy (model LMS) – oszacowanie dawki związanej ze specyficznym poziomem ryzyka, zwykle 10^-6
• obecnie coraz częściej stosuje się BenchMark Dose (BMD, Dawka Wyznaczająca) oraz deskryptor T25

BMD jest stosowanazarówno przy szacowaniu ryzyka dla efektów progowych (oryginalne zastosowanie), jak bezprogowych. Jest to wyliczona dawka związana z wystąpieniem określonego ryzyka (np. 1, 5, lub 10%), po wzięciu pod uwagę wszystkich danych toksykologicznych dotyczących danego efektu w danym badaniu.   Oszacowana dawka związana z 10% ryzykiem zwana jest BMD10, a jej dolna granica 95% przedziału ufności jako BMDL10.

BMD posiada wiele zalet, m.in.:

• charakteryzuje krzywą zależności dawka-odpowiedź biorąc pod uwagę wszystkie dane
• umożliwia spójność w ustalaniu punktu wyjścia do ekstrapolacji do małych dawek we wszystkich badaniach
• umożliwia spójne ustalanie punktu wyjścia do ekstrapolacji kiedy NOAEL nie może być ustalony.

Przy ocenie zależności dawka-odpowiedź dla efektów bezprogowych często stosuje się deskryptor T25. Proces wyliczaniaryzyka rozwoju nowotworu w ciągu życia T25 opiera się na podstawowych trzech etapach:

1. Wyznaczenie deskryptora dawki na podstawie badań na zwierzętach

T₂₅ – jest to dawka podawana przewlekle, która spowoduje powstanie nowotworu u 25% narażanych zwierząt w określonym narządzie, po skorygowaniu o częstość spontaniczną, w przeciętnym okresie życia danego gatunku zwierzęcia

2. Przekształcenie deskryptora ze zwierząt na ludzi (wyznaczenie HT₂₅) z następującego wzoru:

SED – dawka dzienna składnika kosmetyku w ciągu całego życia (mg/kg m.c./dzień)

Biorąc pod uwagę liczne standardy, WHO stoi na stanowisku, iż poziom ryzyka rozwoju nowotworu podczas całego życia równy 10^-6 jest akceptowalny w obecnej chwili, tj. ryzyko poniżej 10^-6 jest uznawane za bezpieczne.

Do podstawowych sposobów ekstrapolacji zależności dawka-odpowiedź do niskich dawek należą 1. ekstrapolacja liniowa przy użyciu różnych modeli statystycznych, oraz 2. wyznaczenie marginesu narażenia lub bezpieczeństwa.