Bekæmpelsesmiddelforskning fra Miljøstyrelsen, 90 – Hudpenetration af pesticider

Hudpenetration af pesticider

Sammenfatning og konklusion

Projektets formål
Hjælpestoffers egeneffekt
Kombinationseffekter
Handskers beskyttelsesevne mod hudpenetration
Penetration af pesticider gennem lettere beskadiget hud
Konklusioner
Problemstillinger og perspektiver for fortsatte studier

Projektets formål

Formålet med projektet var at tilvejebringe viden om

hjælpestoffers effekt på hudpenetration af aktivstoffer
udvalgte aktivstoffers kombinationseffekter på hudens barrierefunktion
forskellige handskematerialers indflydelse på aktivstoffers hudpenetration
betydningen af lettere beskadiget hud for hudpenetration af pesticider

Projektet har taget udgangspunkt i de aktivstoffer, der anvendes i Danmark. De koncentrationer af aktivstoffer, der er anvendt i de enkelte delstudier, har været umiddelbart sammenlignelige med de anbefalede koncentrationer af aktivstof ved anvendelse i gartneri/landbrug. De udvalgte pesticider var methiocarb og pirimicarb, der begge er carbamater, samt svampemidlet prochloraz, væksthæmmeren paclobutrazol, samt insektmidlet dimethoat. Endvidere anvendtes salgsformuleringerne af methiocarb (Mesurol fra Bayer) og pirimicarb (PirimorG fra Zeneca).

Projektets anvendelsesmæssige mål var at generere konkrete data med umiddelbar anvendelighed i farlighedsvurderingen af de undersøgte hjælpestoffer og relevante blandinger. Denne information kan bruges som basis for substitution til mindre skadelige hjælpestoffer og ved udarbejdelse af sikkerhedsanvisninger omkring brug af beskyttelseshandsker. Endvidere skulle projektet give viden om interaktioner mellem aktivstoffer. Det afsluttende delprojekt omkring lettere beskadiget hud har relevans for den del af regelsætningen vedrørende pesticider, der måtte basere sig på lag-time og flux – to faktorer som en lettere beskadigelse af huden potentielt vil kunne påvirke.

Projektet har således haft både grundvidenskabelige og anvendelsesorienterede mål.

Hjælpestoffers egeneffekt

Tre hyppigt anvendte hjælpestoffers effekt på hudens barrierefunktion er undersøgt og sammenlignet med såvel positive som negative kontrolstoffer. Hverken ethylenglycol, propylenglycol eller lignosulfonsyre ødelagde hudens integritet efter 48 timers eksponering for op til 10 mM af stofferne.

Kombinationseffekter

De tre anvendte hjælpestoffer synes generelt at nedsætte den samlede penetration af de udvalgte pesticider over 48 timer, om end effekten er begrænset. De observerede små effekter er betinget af en kombination af en lettere nedsat maksimal flux af de testede pesticider sammen med en til tider svagt nedsat lag-time.

To udvalgte pesticiders penetrationskarakteristika i salgsopløsninger er inddraget. Penetrationen af pesticiderne i salgsopløsninger afviger klart fra de rene stoffers penetrationsegenskaber. Mest markant er en signifikant nedsat lag-time. Både Mesurol (aktivstof – methiocarb) og PirimorG (aktivstof – pirimicarb) har en lag-time på 2 timer i modsætning til de rene aktivstoffers lag-time på omkring 10 timer. Samlet ses en signifikant større penetration af aktivstofferne i salgsopløsning over 48 timer i forhold til aktivstofferne alene. Det er imidlertid ikke denne forskel, der ud fra et praktisk synspunkt er mest interessant. Det er derimod den ganske betydelig kortere lag-time, der betyder, at man under normale arbejdsbetingelser vil risikere absorption af methiocarb eller pirimicarb langt hurtigere end oprindeligt antaget på basis af undersøgelse af aktivstoffet alene. De fundne resultater vurderes at have umiddelbar anvendelse i relation til råd og vejledning omkring hygiejne og anvendelse af handsker ved omgang med disse pesticider.

Kombinationsforsøgene med aktivstoffer viser, at de to carbamater ikke i betydende omfang påvirker hinandens penetrationskarakteristika. Paclobutrazol synes heller ikke at påvirke penetration, flux, eller lag-time for de to carbamater, mens begge carbamater påvirker penetrationen af paclobutrazol. Samlet må det konkluderes, at kombinationseffekter eksisterer og kan resultere i såvel øget som nedsat penetration. Eftersom den nugældende regelsætning kun forholder sig til enkeltstoffer, antyder disse resultater, at området burde have mere bevågenhed.

Handskers beskyttelsesevne mod hudpenetration

Handskematerialers indflydelse på aktivstoffers hudpenetration er undersøgt med to pesticider (methiocarb samt pirimicarb). Tre forskellige handsker er undersøgt; to nitril-handsker samt en latex-handske. Fra handskeforsøgene rapporteres ”break-through-time”, der er den tid, det tager et stof at gennemtrænge såvel handsken som den underliggende hud og således på sin vis analog med lag-time fra de rene hud-forsøg. Herudover beregnes penetrationshastigheden.

Penetrationen gennem latex handsker og nitrilhandsker i de første 12 timer er ikke signifikant forskellig, hvorimod man ser klare forskelle ved senere måletidspunkter. Ingen af de undersøgte handskematerialer øgede tiden, inden pesticiderne kunne måles i receptorkammeret på undersiden af huden. Derimod nedsatte både nitril- og latexhandsker signifikant penetrationshastigheden af de to anvendte pesticider. Denne penetrationsbegrænsende effekt holdt sig hele forsøgsperiodens 48 timer for nitrilhandsker, mens beskyttelseseffekten ikke var betydende for latexhandsker efter 24 timer.

Penetration af pesticider gennem lettere beskadiget hud

Ved undersøgelse af fremmedstoffers penetrationsegenskaber gøres oftest en betydelig indsats for at sikre, at den undersøgte hud er intakt, ensartet og med optimale barriereegenskaber. Imidlertid kendetegnes virkeligheden hos den enkelte medarbejder ofte af en hudstatus der er markant ringere i forhold til intakte barriereegenskaber.

Lettere beskadiget hud fås ved forbehandling af intakt hud med natrium lauryl sulfat (SLS), der er kendt for at kunne inducere en delvis nedbrydning af hudens barrierefunktion via påvirkning af stratum corneum (7, 16). Forsøgene består således af en præbehandlingsfase på 3 timer, hvorunder huden udsættes for SLS, efterfulgt af eksponering for teststof i 24-30 timer.

En diskussion af den konceptionelle model for hudpenetration konkluderer, at en påvirkning af hudens barriereegenskaber ikke nødvendigvis påvirker både flux, lag-time samt reservoir.

På basis af de opnåede resultater kan det konkluderes, at man ved en lettere beskadiget hud opnår en markant nedsat lag-time. Konsekvensen heraf er en forøget penetration. For eksponeringsperioder af en varighed omkring den oprindelige lag-time for de to modelstoffer vil den relative forøgelse af mængden af penetreret modelstof kunne være ganske stor. For et stof med en lag-time på 6 timer ved optimal hud vil en nedsættelse af lag-time til 2/3 (4 timer), hvilket svarer til vore resultater, resultere i en fordobling af den penetrerede mængde stof i løbet af en 8 timers eksponeringsperiode. Dette resultat har klare implikationer for den vejledning, der gives omkring anvendelse af pesticider og handsker.

Konklusioner

Projektet har opfyldt dets hovedformål og leveret viden af både grundvidenskabelig og anvendelsesorienteret værdi.

Under anvendelse af en velvalideret eksperimentel model er det vist, at de udvalgte hjælpestoffer kun i begrænset omfang påvirker hudens barrierefunktion samt penetrationen af tre udvalgte pesticider.

Såfremt pesticiderne derimod anvendes i salgsopløsninger, ses i forhold til de rene stoffer en markant reduktion i den tid, der går, før pesticiderne kan måles på undersiden af huden. Salgsformuleringerne reducerer altså lag-time. Dette kan have konsekvenser for den regelsætning, der alene baseres på undersøgelser af rene stoffer. Endvidere indikerer det, at man ved alternative hjælpestoffer potentielt kan få produkter med sundhedsmæssigt mere fordelagtige penetrationsegenskaber. Formulering af salgsprodukter vil dog altid være en afvejning af tekniske såvel som sundhedsfaglige egenskaber.

Kombinationsforsøg med 3 pesticider viser, at kombinationseffekter eksisterer og kan resultere i såvel øget som nedsat penetration. Da regelsætningen kun forholder sig til eksponering for enkeltstoffer, peger disse undersøgelser på et problemfelt, der kunne kræve større bevågenhed.

Ingen af de undersøgte handskematerialer øgede den tid, det tog, før pesticiderne kunne måles på undersiden af huden. Derimod nedsatte både nitril og latex signifikant penetrationshastigheden af de to pesticider. Denne penetrationsbegrænsende effekt holdt sig hele forsøgsperiodens 48 timer for nitrilhandsker, mens beskyttelseseffekten ikke var betydende for latexhandsker efter 24 timer.

På basis af de opnåede resultater med lettere beskadiget hud kan det konkluderes, at man ved en lettere beskadiget hud opnår en markant nedsat lag-time. Konsekvensen heraf er en forøget penetration. For et stof med en lag-time på 6 timer ved optimal hud vil en nedsættelse af lag-time til 2/3 (4 timer) resultere i en fordobling af den penetrerede mængde stof i løbet af en 8 timers eksponeringsperiode. Denne viden vil sammen med resultaterne fra undersøgelser af handskematerialer have betydning for de råd og den vejledning, der gives omkring anvendelse af såvel produkterne som værnemidler mod eksponering.

På basis af undersøgelser af fem modelstoffer konkluderes, at opløseligheden har betydning for stoffernes penetrationsegenskaber. De gennemførte undersøgelser viser, at både en for høj og en for lav lipofilicitet begrænser hudpenetrationen. Endvidere indikerer eksperimenterne med beskadiget hud, at den beskadigelse, der jo sker fra oversiden af huden, primært har effekt på passagen fra donor og ind i huden, hvilket illustreres ved de markant ændrede penetrationsforhold for den meget hydrofile dimethoat.

Man må endvidere forholde sig til, at en beskadiget hud potentielt giver anledning til en øget ophobning af stof i huden (reservoir effekt). Betydningen af denne deponering og hvorvidt den vil lede til en øget men forsinket penetration er hid til kun meget sparsomt belyst.

Projektet har således påpeget betydningen af reservoir-effekten samt tilstedeværelsen af hjælpestoffer i færdigformuleringer. Begge områder har betydning i relation til arbejdsmiljøforhold samt generel regelsætning på pesticidområdet, men den nuværende viden bør udbygges.

Problemstillinger og perspektiver for fortsatte studier

Et fremadrettet perspektiv vil være en nærmere undersøgelse af betydningen af såvel molvægt som opløselighed for reservoir-effekten. Dette indebærer analyse af den mængde modelstof, der persisterer i huden ved eksponerings- og forsøgsophør, og som efterfølgende fortsat vil kunne absorberes selvom den dermale eksponering er stoppet. Diskussioner med andre hudpenetrations-laboratorier viser, at dette er ganske vanskeligt at gøre reproducerbart uden brug af isotoper. Reservoir-effekten vil derfor lettest kunne belyses ved studier med radioaktivt mærkede modelstoffer. Her vil man af pris og leveringsmæssige årsager sandsynligvis som udgangspunkt anvende modelstoffer, der ikke er pesticider, men som repræsenterer samme fysisk-kemiske karakteristika i forhold til molvægt og opløselighed. Herved vil muligheden for analogi-slutninger over til relevante pesticider fortsat være mulig.

Et andet felt, der vil kræve fremtidig fokus, er effekten af hjælpestoffer på den dermale penetration. Nærværende undersøgelse understreger ikke alene betydningen af at anvende undersøgelser af salgsprodukter som vurderingsrundlag ved regelsætning, men også at revurderinger ved substitution af hjælpestoffer i allerede godkendte pesticider kræver en nærmere vurdering. I Miljøstyrelsens nuværende vurderingsgrundlag (fra 1999) står der ikke andet end at Miljøstyrelsen vurderer den dermale absorption, men ikke hvordan man gør. Baggrunden herfor er mangel på viden omkring hjælpestoffers effekt på den dermale penetration af aktivstoffer. En mangel på umiddelbar tilgængelig viden bør imidlertid ikke få Miljøstyrelsen til at ignorere denne problemstilling.