Bekæmpelsesmiddelforskning fra Miljøstyrelsen, 109 – Hudoptagelse af pesticider - betydning af lag-time og reservoir-effekt

Hudoptagelse af pesticider - betydning af lag-time og reservoir-effekt

Sammenfatning

Projektet havde følgende overordnede formål:

Gennem anvendelse af en række modelstoffer at fastlægge et interval i forhold til lipofilicitet, hvor den mest effektive absorption kan forventes.
At beskrive den betydning den midlertidige ophobning i huden (reservoir-effekten) har i forhold til en forsinket absorption efter eksponeringsophør.
At vurdere hvorvidt man ved afvaskning efter endt eksponering kan fjerne en del af det på huden deponerede pesticid eller, om det fortsat skal henregnes som absorberet.
At vurdere den betydning en lettere beskadiget hud har for såvel absorption som midlertidig ophobning i huden.

Som modelstoffer udvalgtes ni stoffer, hvoraf 8 var bekæmpelsesmidler med anvendelse i Danmark på undersøgelsestidspunktet. Modelstofferne udvalgtes med baggrund i ønsket om at dække et bredt opløseligheds- og molvægts-spektrum. De anvendte bekæmpelsesmidler var glyphosat, dimethoat, pirimicarb, malathion, paclobutrazol, methiocarb, og prochloraz, medens de to andre modelstoffer var kaffein og benzosyre. Fire af stofferne blev anvendt som radioaktive isotoper og kunne kvantiteres som sådan, medens de resterende fem modelstoffer blev kvantiteret ved hjælp af HPLC. Som eksperimentel model anvendtes statiske diffusionsceller med human hud og en fremgangsmåde, der levede op til gældende OECD guideline for undersøgelser af dermal penetration af fremmedstoffer.

De planlagte eksperimentelle undersøgelser er gennemført, og de vurderes generelt at leve op til internationale OECD guidelines for denne type undersøgelser. For et enkelt modelstof, malathion, faldt de opnåede resultater klart ved siden af det forventede. Der er ikke fundet validerbare årsager til denne observation. Overordnet set er det imidlertid vurderingen, at de opnåede resultater muliggør diskussion og konklusion vedrørende de initialt opstillede mål, hvilket er sammenfattet i nedenstående afsnit.

Fastlæggelse af interval i forhold til lipofilicitet, hvor den mest effektive absorption kan forventes:

Resultaterne indikerer generelt en U-formet sammenhæng mellem Kp og logPow, således at hurtigst penetration opnås ved en logPow værdi mellem 1½ og cirka 4. Et enkelt af de ni modelstoffer (malathion) falder udenfor denne generalisering.
Der var ingen umiddelbar sammenhæng mellem molvægt og penetrationshastighed udtrykt som Kp.
For de i dette studie anvendte modelstoffer gælder, at den korteste lag-time kan forventes af stoffer med en vandopløselighed mellem 3g/L og godt 20 g/L.
Med stigende molvægt øgedes lag-time. Således var lag-time for det mindste modelstof med en molvægt på 122 gram nede på omkring 1½ time, medens lag-time ved molvægt over 350 gram oversteg 20 timer, hvilket er en ganske markant forskel, der også influerer på den mængde stof, der i løbet af en begrænset periode vil kunne absorberes dermalt. Igen adskiller malathion sig fra de øvrige modelstoffer.
For dermis ses en klart større relativ deponering af de lipofile stoffer, hvilket også var ventet, givet at dermis er et overvejende lipofilt matrix.

Delstudiet af hvorvidt en midlertidig ophobning af fremmedstof i huden (reservoir effekt) kan give anledning til forsinket absorption efter eksponeringsophør konkluderede:

Undersøgelsen viser, at absorption fra huden og ud i receptordelen fortsætter efter endt eksponering. For visse stoffer i over et døgn efter endt eksponering.
Der er derfor ingen tvivl om, at en vis del af den i huden deponerede mængde modelstof senere vil absorberes.
For et modelstof med en lang lag-time og en begrænset affinitet for den mere lipofile hudkompartment kan man ikke forvente nogen målbar absorption gennem huden efter kortere tids eksponering (i dette tilfælde under en tredjedel af lag-time), ligesom en midlertidig ophobning i huden heller ikke ses.
For de hydrofile stoffer kan nærværende data ikke give fyldestgørende svar på problemstillingen omkring betydningen af midlertidig ophobning i huden.
For de lipofile stoffer indikerer de nærværende, om end begrænsede data, at den nuværende anvendelse af data ved regelsætning for dermal absorption baseret på guideline-forsøg i en vis grad overestimerer den reelle absorberbare mængde fremmedstof ved at indregne alt stof ikke genfundet i donor som absorberet. Overestimatet er dog ikke voldsomt stort, og for de lipofile stoffers vedkommende synes den hidtil anvendte procedure pragmatisk anvendelig.

Undersøgelsen af hvorvidt afvaskning af huden efter endt eksponering fjerner en del af det på huden eller i stratum corneum deponerede pesticid gav følgende konklusioner:

En afvaskning efter 6 timer fjerner den altovervejende del af den administrerede mængde modelstof og nedsætter derved muligheden for senere huddeponering og absorption.
For de mest vandopløselige modelstoffer (glyphosat og caffein) nedsætter en afvaskning af huden efter 6 timers eksponering huddeponeringen med 80-90 %, medens reduktionen for de mere lipofile stoffer såsom malathion og methiocarb er omkring 35 %.
Den nedsatte mængde modelstof i huden betyder en mindre koncentrationsgradient mellem hud og receptorkammer, hvilket resulterer i en nedsat flux af modelstof.
Samlet kan det konkluderes, at en afvaskning efter endt eksponering signifikant nedsætter den samlede absorption. For de mest vandopløselige stoffer med omkring 67 % og for de mere lipofile modelstoffer med lidt mindre. Det er således muligt ved almindelig let afvaskning at fjerne ikke alene resterende fremmedstof på huden, men også en del af den stofmængde, der er trængt ind i huden.
Denne observation har klare forebyggelsesmæssige implikationer, og dokumenterer betydningen af afvask med sæbeopløsning efter endt arbejde, der har indebåret dermal kontakt til fremmedstoffer.

På basis af undersøgelsen af betydningen af en lettere beskadiget hud for fremmedstoffers dermale absorption og midlertidige ophobning i huden kunne følgende konkluderes:

En lettere beskadiget hud resulterer i en generel forøget penetrationshastighed for alle stoffer.
Forøgelsen er marginal for de stoffer, der allerede ved den intakte hud har gode penetrationsegenskaber.
Forøgelsen er signifikant for de mere lipofile stoffer, men den klart største effekt observeres ved eksponering for hydrofile modelstoffer.
Imidlertid vil en afvaskning af den beskadigede hud efter endt eksponering i meget høj grad kunne reducere den forøgede absorption såvel som huddeponering – dog kun til et niveau, der mængdemæssigt stadig er signifikant højere end efter afvaskning af intakt hud.
Den kraftigt forøgede penetration af specielt de mere hydrofile modelstoffer gennem lettere beskadiget hud kan have den konsekvens, at man reguleringsmæssigt er nødt til at forholde sig til, at den reelle situation blandt en stor del af ansatte med dermal eksponering og ikke-intakt hud er, at de absorberer ganske meget mere dermalt, end de traditionelle in vitro guideline-forsøg indikerer.