Toxikologische Chemikalienbewertung

Abschätzung des Gefährdungspotenzials für Mensch, Tier und Umwelt

Wie gefährlich ist eine Substanz? —> Harzard assessment

1. Einstufung in Gefahrenklassen und Kennzeichung

2. Vorschriften für Lagerung, Transport, Umgang, Verwendung und Entsorgung

3. Herstellungs-/Verwendungsverbote

4. Treffen von angemessenen Schutzvorkehrungen

   • Vermeidung von Freisetzung

   • Schutz vor Kontakt

5. Sicherheitsbeurteilung (safety assessment)

6. Risikoabschätzung (risk assessment)

• Gesundheitsgefahr

  • akute Toxizität

  • spezielle toxische Eigenschaften

• Brand- und Explosionsgefahr

  • physikalische-chemische Eigenschaften

• Umweltgefahr

  • z.B. für TIere, Pflanzen, Gewässer, Boden, Ozonschicht

• systemisch: sehr gifitig, gifitig, gesundheitsschädlich

• lokal: ätzend, reizend

Alle Ding’ sind Gift und nichts ist ohn’ Gift. Allein die Dosis macht, das ein Ding kein Gift ist.

Global harmonosiertes System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien

Dosis, bei der nach einmaliger Gabe 50 % der Versuchstiere sterben

• höchste Toxizität

• <5 mg/kg

• Gefahrensymbol: Totenkopf

• Signalwort: Gefahr

• <5 - <50 mg/kg

• Gefahrensymbol: Totenkopf

• Signalwort: Gefahr

• kein Gefahrstoff

• <50 - <300 mg/kg

• Gefahrensymbol: Totenkopf

• Signalwort: gifitg

• geringste Toxizität

• <300 - <2000 mg(kg

• Gefahrensymbol: Ausrufezeichen

• Signalwort: gesundheitsschädlich

• Explosiv

• Entzündbar

• Brandfördernd

• Gase unter Druck

• Gifitg

• Ätzend/korrosiv

• Ernsthafte Gesundheitsgefahr

• Gesundheitsgefahr

• Umweltgefährlich

Tödliche Vergiftung:

Produkte können selbst in kleinen Mengen auf der Haut, durch Einatmen und Verschlucken zu schweren oder gar tödlichen Vergiftungen führen. Die meisten dieser Produkte sind Verbrauchern nur eingeschränkt zugänglich. Lassen Sie keinen direkten Kontakt zu.

Schwere Gesundheitsschaden, bei Kindern möglicherweise mit Todesfolge:

Produkte können schwere Gesundheitsschäden verursachen. Dieses Symbol warnt vor einer Gefährdung der Schwangerschaft, einer krebserzeugenden Wirkung und ähnlichen schweren Gesundheitsrisiken. Produkte sind mit Vorsicht zu benutzen.

Zerstörung der Haut oder Augen:

Produkte können bereichts nach kurzem Kontakt Hautflächen mit Narbenbildung schädigen oder in den Augen zu dauerhaften Sehstörungen führen. Schützen Sie beim Gebrauch Haut und Augen!

Gesundheitsgefährdung:

Vor allen Gefahren, die in kleinen Mengen nicht zum Tod oder einem schweren Gesundheitsschaden führen, wird so gewarnt. Hierzu gehört die Reizung der Haut oder die Auslösung einer Allergie. Das Symbol wird aber auch als Warnung vor anderen Gefahren, wie der Entzündbarkeit genutzt.

Gefährlich für die Tiere und Umwelt:

Produkte können in der Umwelt kurz- oder langfristig Schaden verursachen. Sie können kleine Tiere (Wasserflöhe und Fische) töten oder auch längerfristig in der Umwelt schädlich wirken. Keinesfalls ins Abwasser oder den Hausmüll schütten!

Entzündet sich schnell:

Produkte entzünden sich schnell in der Nähre von Hitze oder Flammen. Sprays mit dieser Kennzeichnung dürfen keineswegs auf heiße Oberflächen oder in der Nähre offener Flammen versprüht werden.

• Gefahrensymbol, Signalwort

• Hinweise auf Gefährdung (harzard): H-Sätze

• Sicherheitshinweise (precationary statements): P-Sätze

• Kennzeichnungspflicht für alle Gefahrstoffe durch den Hersteller bzw. Umfüller

• Fertige Arneimittel sind von der Kennzeichnungspflicht gemäß Gefahrstoffverordnung ausgenommen, nicht jedoch Arzneistoffe

• Gewässerschutz

• Trinkwasser

• Brandschutz (Einsatz brennbarer Stoffe in Gebäuden)

• Holzschutz

• Gefahrgütertransport im Straßen- und Schienenverkehr

• Anwendung von Chemikalien

• …

• H317 Kann allergische Hautreaktionen verursachen.

• H318 Verursacht schwere Augenschäden.

• H319 Verursacht schwere Augenreizung.

Weitere:

Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar.

Giftig bei Verschlucken.

Schädigt die Augen - Erblindungsgefahr.

• P262 Nicht in die Augen, auf die Haut oder auf die Kleidung gelangen lassen.

• P263 Kontakt während der Schwangerschaft/Stillzeit vermeiden.

Weitere:

Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten.

An einem gut belüfteten Ort lagern.

Schutzhandschuhe/Schutzkleidung tragen.

Bei Berührung mit der Haut: Mit reichlich Wasser und Seife waschen.

Bei Verschlucken: Sofort Giftinformationszentrum oder Arzt rufen.

• Name und Produktidentifikation

• H-Sätze Anzahl durch GHS-VO vorgegeben

• P-Sätze maximal 6

• Signalwort

• Symbol

• Nennmenge, wenn Stoff oder Gemisch der breiten Öffentlichkeit zugänglich gemacht wird

• Name, Anschrift, Telefonnummer des Liferanten

• Über Einstufung, Verpackung und Kennzeichnung gefährlicher Stoffe und gefährlicher Zubereitungen —> Chemikaliengesetz

• Über Beschränkungen des Inverkehrbringens und der Verwendung gewisser gefärhlucher Stoffe und Zubereitungen —> Chemikaliengesetz

• Über den Schutz der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch chemische, physikalische und biologische Arbeitsstoffe bei der Arbeit —> Arbeitsschutzgesetz und Chemikaliengesetz

• Chemikalienverbotsverordnung

• Gefahrstoffverordnung —> Technische Regeln für Gefahrstoffe (TRGS)

• Biostoffverordnung

REACh-Verordnung (Verordnung der Registrierung, Bewertung und Zulassung chemischer Stoffe in Europa)

• Physiko-chemische Eigenschaften

• Akute Toxizität

• Reizende und ätzende Eigenschaften

• Sensibilisierende Eigenschaften

• Ökotoxizität

• Anhaltspunkte für krebserzeugende/erbgutverändernde Eigenschaften (Mutagenität)

• Physiko-chemische Eigenschaften

• Akute Toxizität

• Subakute Toxizität

• Reizende und ätzende Eigenschaften

• Sensibilisierende Eigenschaften

• Ökotoxizität

• Anhaltspunkte für krebserzeugende/erbgutverändernde Eigenschaften (Mutagenität)

• Anhaltspunkte für Fortpflanzungsgefährdende Eigenschaften

• Physiko-chemische Eigenschaften

• Toxizität, wiederholte Gabe (sub-/chronisch)

• Kanzerogenität

• Mutagenität

• Fortpflanzungsgefährdende Eigenschaften

• Toxikokinetische und biotransformatorische Eigenschaften -> Grundeigenschaften

• Ökotoxizität

• Physiko-chemische Eigenschaften

• Toxizität, wiederholte Gabe (chronisch)

• Organ- und Systemtoxizität

• Verhaltensstörende Eigenschaften

• Kanzerogenität

• Mutagenität

• Fortpflanzungsgefährdende Eigenschaften

• Peri- und postnatale Wirkungen

• Toxikokinetische und biotransformatorische Eigenschaften

• Ökotoxizität

• Schmelz-/Gefriertemperatur

• Siedetemperatur

• Relative Dichte

• Dampfdruck

• Wasserlöslichkeit

• Flammpunkt

• Entzündlichkeit

• Explosionsgefahr

• …

• In-vitro Experimente:

  • Toxizitätstests

  • Mechanismen (zellulär, molekular)

• Tierversuche:

  • Toxizitätstests

    • Prüfungsrichtlinien (OECD, EU)

  • Grundlagenforschung

• Epidemiologie/Umweltbeobachtung

Die führende Stelle zur internationalen Abstimmung von Prüfrichtlinien zur Chemikaliensicherheit ist die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD)

• oral: einmalig mit 14 oder mehr Tage Beobachtung, Schlundsonde

• inhalativ: 4 Stunden mit 14 oder mehr Tage Beobachtung

• dermal: 24 Stunden mit 14 oder mehr Tage Beobachtung, unter Verband

• nicht mehr empfohlen!

-> 1. Grund: Interlaborvariabilität beim LD50-Test

-> 2. Grund: Tierschutz

Alternative: Acute Toxic Class Method (OECD TG 423)

• Replace: Prüfe, ob die wissenschaftlichen Erkenntnisse oder die nötigen Risikoeinschätzungen nicht auch ohne Tierversuch gewonnen werden können.

• Reduce: Prüfe, ob der notwendige Tierversuch oder die zu anstehenden Proben- und Organentnahmen nicht mit weniger Tieren durchgeführt werden können.

• Refine: Prüfe, ob die notwendigen Tierversuche nicht mit geringerer Belastung für die Tiere durchgeführt werden können.

???

• Hautreizung

• Augenreizung

• Exposition: 4 Stunden (unter Verband)

• Beobachtung: 1,2 und 3 Tage -> Rötung, Ödeme, Nekrosen

• 14 Tage Nachbeobachtung (Reversibilität?)

  • irritierend/reizend

  • ätzend/korrosiv (irreversibel)

• 5 Schweregrade

• “Draize-Test”

• 100 Mikroliter Prüfsubstanz in Bindehautsack (1-3 Kaninchen)

• 24 Stunden Expopsition, dann auswaschen

• Beobachtung: 1h; 1, 2 und 3 Tage

  • Bindehaut: Rötung, Ödeme

  • Hornhaut: Vertrübung, Verätzung

  • Iris: Entzündung

• 5 Schweregrade

• Stoff reagiert in Lösung stark sauer (pH < 2) oder stark alkalisch (pH > 11,5)

• Stoff erweist sich bei der Prüfung an der Haut als stark hautreizend

• Stoff erweist sich in einem validierten in-vitro-Test als stark reizend:

  • Isolierte Cornea vom Rind

  • Isoliertes Hühnerauge

  • Isoliertes Kaninchenauge

  • Bebrütetes Hühnerei

  • In-vitro Skin Corrision: Human Skin Model Test

Hühnerei-Test an der Chrionallantoismembran

1. bebrütetes Hühnerei

2. geöffnet am stumpfen Pol + Lösung der Prüfsubstanz

3. Betrachtung unter Mikroskop bzw. Lupe

• OECD Guidlines for Testing of Chemicals

• Test No. 431: In Vitro Skin Corrosion: Human Skin Model Test

• dreidimensionales menschliches Hautmodell mit Stratum corneum

• geeignet für Test für Ätzwirkung auf die Haut, Hautreizung und Phototoxizität

• Dauer: 14-28 Tage

• Spezies: Nager

• Tierzahl (pro Dosisstufe und Geschlecht): 5

• In der Regel drei Dosisstufen und Kontrolle

• Dauer: 90 Tage

• Spezies: Nager/Hund

• Tierzahl (pro Dosisstufe und Geschlecht): >10

• In der Regel drei Dosisstufen und Kontrolle

• Dauer: 12-24 Monate

• Spezies: Nager/Hund

• Tierzahl (pro Dosisstufe und Geschlecht): 30-50

• In der Regel drei Dosisstufen und Kontrolle

• Hämatologie

• klinische Chemie

• klinische Untersuchung

• Harnuntersuchungen

• pathologische Untersuchungen

• toxisches Wirkungsprofil

• toxische Potenz (NOAEL, LOAEL, ED50)

• rotes/weißes Blutbild

• Hämoglobin

• Blutgerinnung

• blutbildendes Knochenmark

• Leberfunktionsprüfungen (z.B. Transaminasen)

• Nierenfunktionsprüfungen (z.B. Harnstoff, Kreatinin)

• Blutglukose

• Lipide

• Elektrolyte (Natrium, Calcium, Kalium, Chlorid)

• Gesamteiweiß

• Eiweißelektrophorese

• Körpergewicht

• Futteraufnahme

• Wasseraufnahme

• Verhalten

• Reflexe

• Körpertemperatur

• Kreislaufuntersuchungen (z.B. EKG)

• Volumen

• pH

• spezifisches Gewicht

• Eiweiß

• Glukose

• Blut

• Elektrolyte

• Sediment (mikroskopisch)

• Makroskopie

• Organgewichte

• Mikroskopie der Organe

• Lowest-Observed-Adverse-Effect-Level

• ist die höchste Dosis (Expositionskonzentration), bei der keine schädlichen (toxischen) Befunde beobachtet werden

• No-Observed-Adverse-Effect-Level

• ist die niedrigste Dosis eines verabreichten chemischen Stoffes, bei der eine toxische Wirkung im Tierexperiment nachgewiesen wurde

Effektive Dosis mit 50% des Maximaleffektes

• acceptable/tolerable daily intake) in mg/kg Körpergewicht

• NOAEL:100

• Dosis, die ein Mensch ein Leben lang täglich aufnehmen kann, ohne dass Gesundheitsschäden zu erwarten sind

• Mutagenität

• Kanzerogenität

• Reproduktions- und Embryotoxizität

• sensibilisierende Wirkung

• Mutationen in Keimzellen bzw. bei Nachkommen behandelter Tiere

• Chromosomenmutationen in Knochenmarkszellen behandelter Tiere

• Gen- bzw. Chromosomenmutationen in Säugerzellen

• Schädigung der DNA in Säugerzellen: DNA-Addukte, DNA-Strangbrüche

• Auslösung von DNA-Reparatur in Säugerzellen

• Genmutationen in Bakterien: Ames-Test

1. Testsubstanz Lösung, Bakterien-Suspension, Leberhomogenat mit flüssigen Agar mischen

2. Mischung auf festen Agar

3. Inkubieren 2 Tage bei 37°C

4. Auszählen der Bakterienkolonien auf den Platten

Häufig verwendete Bakterien:

• Histiding-abhängige Salmonellla typhimurium Mutantenstämme

• Spezies: Ratte/Maus

• Zahl der Tiere/Dosis: mindestens 50 männliche und 50 weibliche Tiere

• Dosierungen: mindestensdrei plus Kontrolle

  1. maximal tolerierbare Dosis

  2. mittlere Dosis

  3. Dosierung ohne Wirkung

  4. Kontrolle

• Zeitschema der Dosierung:

  • Beginn der Applikation spätestens im Alter von 6 Wochen

  • Ender der Applikation im Alter von 24 Monaten bei Ratten

• Untersuchungen: Organe und Gewebe aller Tiere werden histopathologisch untersucht

• Erhöhung der Anzahl der Tumoren …

• Auftreten von anderen Tumorarten oder Tumoren in anderen Organen …

• Verkürzung der Latenzzeit, d.h. früheres Auftreten von Tumoren …

… im Vergleich zu den Kontrolltieren

• ungeeignete Testspezies

• Bedeutung der Ernährung, Ernährungstatus der Tiere

• Kontaminanten in der Nahrung

• Kontaminanten in der Testsubstanz

• “Time to tumor formation”

• metabolische “Überfrachtung”

• Prüfung von “Reinsubstanzen”

• Prüfung der Fruchtbarkeit (Fertilität)

• Prüfung der Entwicklungstoxizität (Embryotoxizität)

• Multigenerationsstudie

Männliche und weibliche Tiere werden vor der Verpaarung, die weiblichen Tiere bis Mitte oder Ende der Trächtigkeit behandelt

-> Anzahl der Nachkommen, Wurfgröße

Trächtige weibliche Tiere werden während der Organogenese (Ratte: 6.-15. Tag) behandelt, kurz vor der Geburt getötet und die Feten untersucht

-> Tod, Missbildungen, Entwicklungsverzögerungen

Elterntiere und Nachkommen werden über mindestens zwei Generationen gleichartig behandelt

-> Toxizität für Eltern- und Jungtiere, Pathologie vor allem der Geschlechtsorgane, Paarungsverhalten, Fertilität, Embryotoxizität

Studien für chronische Toxizität deutlich teurer und aufwendiger als für akute Toxizität

• Grundlagenforschung

• Human- und tiermedizinische Forschung

• Überprüfung von Arzneistoffen bzw. Chemikalien auf ihre Unbedenklichkeit

• Prüfung von umweltgefährdenden Eigenschaften

• verboten sind inziwschen Tierversuche: zur Entwicklung von Kosmetika, Waschmitteln, Tabakerzeugnissen, Waffen und Munition

ca. 3 Millionen

• insgesamt: 11,5 Millionen Tiere

• Verwendungsgebiete: Medizin, Landwirtschaft (Pestizide und Düngemittel), Industrie, Umweltgifte, Lebensmittelzusatzstoffe, Kosmetika, Haushalt

• Geprüftes Gefahrenpotenzial: akute und subakute Toxizität, subchronische und chronische Toxizität, Hautreizung, krebserregend, Wasservergiftung, Erbgutschäden, schädlich für Fortpflanzung, Allergie-Sensibilisierung der Haut, entwicklungsschädigend