Sammenfatning

Transport af bekæmpelsesmidler over moderkagen, analogier til percutan transport og modellering

Viden om absorption af bekæmpelsesmidler over den humane placenta er mangelfuld. Ex-vivo perfusion af den humane placenta er en metode til at studere stoffers passage af placenta. Resultater herfra kan indgå i senere risikovurdering omkring reproduktionstoksikologiske problemstillinger. Absorption over huden og placenta afhænger i høj grad af passiv diffusion. I dette studie er resultater fra 9 modelstoffers – heraf 5 pesticider – transport over placentabarrieren og huden anvendt med henblik på matematisk modellering af absorption i forhold til stoffernes fysisk/kemisk egenskaber.

Metoden med et dobbelt recirkulerende perfusionssystem til undersøgelse af absorption over placenta muliggør måling af modelstoffernes koncentration på den maternelle (C_M) såvel som føtale (C_F)side af placenta. Forholdet mellem C_F og C_M (FM-ratio) stiger lineært med tiden de første 30-60 minutters af forsøgene. Derefter flader kurven af, idet FM-ratioen nærmer sig en ligevægt. Den initiale hældning af FM-ratioen som funktion af tiden kaldes den indikative permeabilitetskoefficient (IPK). Denne parameter er et udtryk for transportshastigheden over placentabarrieren. Rapporten inddrager data fra nogle stoffer som allerede er undersøgt i et sammenligneligt modelsystem for hudpenetration, hvor parametre for hvert enkelt stof såsom lag-time, huddeposition og hudpenetration (Kρ) er målt. De undersøgte stoffer er benzoesyre, bisphenol A, caffein, samt antipyrin, der er kontrolstof for placentaperfusionerne, og bekæmpelsesmidlerne dimethoat, glyphosat, methiocarb, miconazol og tebuconazol.

Caffein og dimethoat transporteres over den placentale barriere ved passiv diffusion indikeret ved deres FM-ratio. Benzoesyre havde en lavere IPK end caffein, men nåede den samme steady state værdi udtrykt ved FM-ratioen. Transporten af glyphosat, bisphenol A, tebuconazol og methiocarb var begrænset gennem hele transportforløbet udtrykt ved både en lav IPK og FM-ratio. Miconazol blev ikke transporteret over placenta, men blev akkumuleret i placentavævet.

Der findes en sammenhæng mellem et stofs evne til at penetrere placenta / hastigheden, hvormed placenta passeres (IPK og FM-ratio_150min) og stoffets lipofilicitet beskrevet ved logKow; jo højere logKow desto lavere permeabilitetskoefficient. Dog ser det ud til, at stoffet glyphosat ikke passer ind i dette mønster. En lineær sammenhæng mellem IPK og logKow med r²=0,96 kan dannes, hvis glyphosat undlades i plottet. Sammenhængen mellem vandopløselighed og IPK kan beskrives ved en logaritmisk funktion, hvor en stigende vandopløselighed betinger stigende IPK-værdier.

I hudabsorptionsmodellen ses ikke en klar sammenhæng mellem molekylevægt og Kρ værdier(permeabilitetskoefficienten for diffusionen over huden). Ved stigende molekylevægt ses en stigende lag-time. Den relative deposition i huden er højest for lipofile modelstoffer.

For LogKow værdier mellem -3,5 og 2 ses en lineær sammenhæng mellem logKow og logKρ.

For flere af modelstofferne ses en betydelig lag-time ved transport over huden (bl.a. dimethoat, bisphenol A, tebuconazol). En sådan lag-time ses ikke i samme grad ved transplacental transport, idet en lille lag-time dog kan anes for stofferne bisphenol A, tebuconazol og methiocarb. Årsagen er sandsynligvis større mulighed for temporær deponering i huden i forhold til placenta.

For hovedparten af modelstofferne ses et sammenligneligt optagelsesmønster over de to barrierer, hvilket indikerer, at de samme fysisk-kemiske parametre har betydning for passagen af stoffer over både hud og placenta. Et stof, antipyrin, adskiller sig dog markant i dets absorption over henholdsvis hud og placenta. For dette stof ses ingen passage af huden, mens absorption over placenta bruges som intern markør for de andre modelstoffer idet antipyrin passerer placenta relativt uhindret. Den manglende absorption over huden skyldes formodentlig stoffets høje vandopløselighed (51,9 g/L). Dette indikerer, at et stofs vandopløselighed har større betydning for dets absorption over huden end for passagen af placenta. For et andet stof, miconazol, ses også en markant anderledes optagelse i forhold til de andre modelstoffer, idet miconazol passerer hverken hud eller placenta.

Projekt har demonstreret paralleller mellem hudoptagelse og placentatransport af fremmedstoffer. For både hud og placenta er vandopløselighed, lipofilicitet, samt størrelse betydende parametre. Disse paralleller kan tænkes anvendt således, at eksisterende viden om enkeltstoffers eller stofgruppers dermale penetration kan ekstrapoleres til en forventning om placentapassage. Der vil eksistere betydende forskelle for enkeltstoffers vedkommende, eksemplificeret også i dette studie, men simple kvalitative ekstrapolationer af dermale absorptionsgrader til placenta vil kunne forventes mulige, men næppe generaliserende og kvantitative.

Generaliserbarhed og validitet af ekstrapolationerne kan videreudvikles gennem flere parallelle datasæt mellem placental og dermal absorption, og sådanne data forventes at kunne indgå i fremtidige struktur/aktivitetsmodeller til prædiktion af stoffers optagelse/transport over barrierer. På lang sigt og med supplerende in vitro tests kan det forventes, at modelresultaterne vil kunne bidrage til en reduktion i anvendelse af forsøgsdyr til undersøgelser af fremmedstoffers absorption over biologiske barrierer.

Data er delvist afrapporteret i videnskabelige artikler og flere er planlagt.

Mose T, Kjaerstad MB, Mathiesen L, Nielsen JB, Edelfors S, Knudsen LE. Placental passage of benzoic acid, caffeine, and glyphosate in an ex vivo human perfusion system. J Toxicol Environ Health A. 2008;71(15):984-91.

Nielsen JB, Sørensen JA, Nielsen F. The usual suspects - influence of physico-chemical properties on lag-time, skin deposition and percutaneous penetration of nine model compounds. J Toxicol Environ Health. 2008b; In press.