|
Transport af bekæmpelsesmidler over moderkagen, analogier til percutan transport og modellering 1 IndledningAkutte forgiftninger med bekæmpelsesmidler ses efterhånden yderst sjældent. Det er lave doser, der er relevante, og det er de særligt sårbare grupper, som fokus i risikovurdering bør rettes imod. Fostre er en særlig sårbar gruppe, idet det ufødte barn har et endnu ufuldstændigt metaboliseringssystem og har vanskeligt ved at eliminere fremmedstoffer, ligesom for eksempel nervesystemet er under fortsat udvikling specielt under den sidste del af graviditeten. Dyreeksperimentelle undersøgelser har vist, at adskillige bekæmpelsesmidler kan påvirke fostrets udvikling (Andersen, 2000). Nogle effekter skyldes en påvirkning af moderen, medens andre effekter er betinget af en transplacental transport og absorption i fostret. Epidemiologiske studier har vist en sammenhæng mellem eksponering for visse bekæmpelsesmidler og forekomst af reproduktionstoksiske effekter (Hanke, 2004). Materialet er dog ikke entydigt og mekanistisk er det svært at skelne mellem følgerne af en toksisk effekt på moderen og en effekt som følge af transplacental transport. Hidtidig human risikovurdering omkring bekæmpelsesmidlers fosterskadelige effekter er primært baseret på dyreeksperimentelle data. Den forskellige struktur og udvikling af placenta i gnavere og mennesker har været et tilbagevendende kritikpunkt ved humane fare- og risikovurderinger baseret på dyreeksperimentelle studier (Carney, 2004; Malassine, 2003). På grund af forskel i strukturen på placenta fra dyr og mennesker kan overførslen af stoffer være forskellig. Derudover er der forskel i den maternelle-føtale pH-gradient, hvilket kan have betydning for transport af ladede stoffer. Der kan desuden være stor variation i elimination og metabolisme af stoffer i mellem dyr og mennesker, og den aktuelle eksponering af fosteret kan derfor være forskellig. Der foretages ofte en ekstrapolering fra den mest sensitive dyreart til mennesker, men dette kan ofte vise sig at være for konservativt. Mere viden om kinetik og systemisk toksicitet hos mennesker er derfor nødvendig for en mere præcis risikovurdering (Zaretsky, 2004). Der er derfor et klart og identificeret behov for mere viden om den transplacentale transport, specielt over den humane placenta. Trofoblast cellelaget i den humane placenta fungerer som en membran og regulerer transporten af stoffer mellem det maternelle og det føtale blod-kammer. Transplacental transport af fremmedstoffer kan ske ved aktiv eller faciliteret transport samt ved passiv diffusion (Carney, 2004). Passiv diffusion anses for den væsentligste transportmekanisme hos både mennesker og gnavere for fremmedstoffer med relativ lille molekylvægt som for eksempel bekæmpelsesmidler (Audus, 1999). På den vis er der klare paralleller til den dermale absorption af fremmedstoffer, hvor den primære barriere for penetration ligger i hornlaget. Der er grund til at antage, at de fysisk-kemiske forhold i form af opløselighed og molekylevægt, der er medbestemmende for hudpenetrationen, har lignende betydning for den passive diffusion over placenta. Det er derfor oplagt at få den mulige analogi belyst gennem sammenlignende studier. Her har man den fordel at kunne anvende allerede eksisterende data fra hudpenetration for bekæmpelsesmidler og fremmedstoffer ((Nielsen, 2004), MST projekt 7041-0334, som omfattede stofferne benzoesyre, caffein, glyphosat, methiocarb, dimethoat). Disse data suppleres med nye stoffer (tebuconazol, bisphenol A, antipyrin og miconazol), således at data på 9 stoffer med et bredt opløseligheds- og molvægtsspektrum opnås. Det stadigt stigende antal nye stoffer på markedet og ønsket om hurtige og valide metoder til fareidentifikation har øget interessen stærkt for udvikling af (Q)SAR modeller ((Q)SAR – (Quantitative) structure activity relationships – computermodeller, som bruges til forudsigelse af kemiske stoffers egenskaber (Miljøstyrelsen, 2007)). QSAR har også en fremtrædende rolle i EU’s nye kemikalieregulering REACH (Lilienblum, 2008). Et datasæt indeholdende både percutan og transplacental transport af de samme stoffer giver en oplagt mulighed for udvikling af matematiske modeller for transporten af bekæmpelsesmidler over disse særdeles relevante barrierer. Antallet af stoffer, deres dækning af et bredt opløseligheds- såvel som molekyle størrelsesspektrum vil give særdeles gode muligheder for udvikling af kvantitative modeller, som på sigt vil forventes at reducere behovet for in vivo undersøgelser af fremmedstoffers føtotoksicitet (Hewitt, 2007; Nielsen, 2007). Den betydeligste pesticideksponering er dermal eller pulmonær med direkte blodtransport til placenta uden forudgående passage gennem leveren og metabolisering i denne. Dog kan der også foregå metabolisering i både hud og lunger inden stofferne transporteres til placenta ligesom metabolisering også kan ske direkte i placenta (Harbison RD, 1995), men denne metabolisering betragtes som begrænset i forhold til metaboliseringen i leveren. Længere tids eksponering kan derfor medføre, at placenta eksponeres for ikke alene udgangsstofferne, men også for metabolitter. Oral eksponering kan i enkelttilfælde efter utilsigtet eksponering være betydende, men denne eksponering vil i givet fald initialt føre til transport til leveren med mulighed for first pass metabolisme før det systemiske kredsløb nås. Metabolisering resulterer oftest i mere hydrofile stoffer med ændret molekylevægt samt ofte tab af funktionelle grupper og detoksificering af stoffet. Dog vil metabolisering i nogle tilfælde netop føre til toksiske stoffer som f.eks. i tilfældet med benz(A)pyren. Dette projekt vil fokusere på generering af generelle data på membranpenetration til anvendelse for modellering, en modellering der også vil forholde sig til penetration af metabolitter med andre fysisk-kemiske karakteristika end udgangsstofferne. Det er imidlertid af analysetekniske årsager ikke muligt at kvantitere alle metabolitterne. 1.1 Projektets målsætningProjektet har således følgende overordnede mål:
De opstillede mål søges nået gennem tre delstudier relateret til henholdsvis transplacental transport, dermal absorption samt modellering af penetrationsdata fra gennemførte dermale og transplacentale eksperimenter. 1.2 Projektets relevansTil risikovurdering omkring reproduktionstoksikologiske problemstillinger er viden om transport af bekæmpelsesmidler over den humane placenta en mangel. Kun ganske få laboratorier kan gennemføre disse undersøgelser. Ved kobling af erfaring, kendskab til analysekemi, og dermal penetration på SDU med den ved KU etablerede placentamodel, opnås en frugtbar synergi mellem erfaring og innovation. En fungerende matematisk model vil desuden stå stærkt, da den vil bygge på humant materiale og derfor ikke svækkes af usikre dyr-til-menneske ekstrapoleringer. Projektet forventes at generere ny viden omkring faktorer af betydning for transplacental transport, ligesom en bedre udviklet model for absorptionsprocesser på sigt forventes at kunne nedbringe behovet for dyreeksperimentelle undersøgelser. Der er derfor ikke alene et grundvidenskabeligt sigte med dette projekt i forhold til afdækning af faktorer af betydning for bekæmpelsesmidlers passage af membraner og etablering af matematiske modeller herfor, men også klare regulerings- og forebyggelsesmæssige aspekter i forhold til Miljøstyrelsens nuværende rådgivning og regelsætning. 1.3 Internationale samarbejdspartnereProjektgruppen har via to EU-projekter knyttet tætte forbindelser til en række Europæiske laboratorier, der foretager henholdsvis undersøgelser med humane placenta samt hudpenetrations-undersøgelser. Der er fortsat tæt kontakt til disse laboratorier, og vi vil vedligeholde disse kontakter med henblik på laboratorietekniske erfaringsudvekslinger. Placentaperfusions-metoden er etableret i Danmark som led i EU-projektet CHILDRENGENONETWORK, hvor Kirsi Vähäkangas i Finland har opbygget metoden og superviseret. Validering af metoden indgår i EU-projektet ReProTect (www.reprotect.com), hvor 4-5 stoffer vil blive testet af såvel den finske som den danske gruppe. Dette samarbejde er videreført i projektet NEWGENERIS (www.newgeneris.org) med risikovurdering af føtal udsættelse for genotoksiske og immunotoksiske fødevarekomponenter.
|