Přehodnocení přípustného denního příjmu (TDI)

Konzultace WHO 25. - 29. května 1998, Ženeva, Švýcarsko Evropské centrum pro životní prostředí a zdraví při WHO. Mezinárodní program pro bezpečnou chemii

Obsah

go Úvod
  Expozice
go Environmentální expozice
go Vystavení při nehodách
go Vystavení v zaměstnání
go Mechanizmus působení
go Toxikokinetika
go Tabulka 1. Nejcitlivější účinky 2,3,7,8-TCDD na zvířata
  Účinky na laboratorní zvířata
go Nekarcinogenní účinky
go Karcinogenní účinky
  Účinky na člověka
go Poznatky o karcinogenitě pro člověka
go Nekarcinogenní účinky u dětí
go Nekarcinogenní účinky u dospělých
go Tabulka 2. Odhadované tkáňové koncentrace u lidských populací vystavených dioxinům a příbuzným látkám
  Modelování vztahu mezi dávkou a účinkem
go Rakovina u člověka
  Experimentální studie rakoviny
go Mechanický model
go Regresivní Model
go Modely pro nerakovinotvroné účinky
go Adekvátnost konceptu TEF
go Tabulka 3. Faktory ekvivalentní toxicity stanovené WHO pro vyhodnocení rizika pro člověka na základě závěrů setkání WHO ve Stockholmu ve Švédsku, 15. - 18. června 1997 (Van den Berg et al., 1998).
  Vyhodnocení a závěr
go Vystavení
go Toxikokinetika
go Zdravotní účinky
go Tabulka 4. Tělesná zátěž TCDD u zvířat a odhadovaný denní příjem (EDI) pro člověka
go Stanovení TDI
go Kojení

Úvod

Polychlorované dibenzodioxiny (PCDD), polychlorované dibenzofurany (PCDF) a polychlorované bifenyly (PCB) tvoří skupinu chemických sloučenin, které jsou perzistentní v životním prostředí. Mnoho kongenerů dioxinů a furanů a také některých ko-planárních PCB se vyznačuje širokou škálou toxických účinků podobných těm, které jsou typické pro nejtoxičtějšího člena této skupiny: 2,3,7,8-tetrachlordibenzo-p-dioxin. Mezi tyto účinky se řadí kožní onemocnění, poruchy imunitního a reproduktivního systému, teratogenita, karcinogenita a poruchy hormonální činnosti.

V posledních letech koordinuje Evropské centrum pro životní prostředí a zdraví při Světové zdravotnické organizaci (WHO-ECEH) ve spolupráci s Mezinárodním programem pro bezpečnou chemii (IPCS) obsažný program zabývající se PCDD, PCDF a PCB. Tento program se zaměřuje na zhodnocení možných zdravotních rizik, prevenci a snížení vystavení veřejnosti těmto chemikáliím.

Doposud bylo uspořádáno již několik schůzí WHO zaměřených na vyhodnocení zdravotních rizik dioxinů a jim příbuzných látek. Na setkání v Bilthovenu v Holandsku v prosinci 1990 byl stanoven přípustný denní příjem (TDI—tolerable daily intake) ve výši 10 pg na kg hmotnosti a den pro TCDD. Od té doby se objevily nové toxikologické, epidemiologické a fyziologické poznatky, obzvláště o vlivu dioxinů na neurologický vývoj a reproduktivní a hormonální systém. Proto WHO-ECEH a IPCS uspořádaly společnou konzultaci na téma Vyhodnocení zdravotního rizika dioxinů: přehodnocení přípustného denního příjmu (TDI). Tato konzultace proběhla 25. - 29. května 1998 v centrální pobočce WHO v Ženevě ve Švýcarsku za účasti 40 expertů z Austrálie, Belgie, Kanady, Dánska, Finska, Německa, Itálie, Japonska, Holandska, Nového Zélandu, Španělska, Švédska, Spojeného království a Spojených států amerických. Konzultace se také zúčastnili experti z Programu pro životní prostředí OSN (UNEP), Mezinárodní agentury pro výzkum rakoviny (IARC), Mezinárodního programu pro bezpečnou chemii (IPCS) a Evropského programu pro životní prostředí a zdraví při Světové zdravotnické organizaci (WHO-ECEH). Dr. John Christian Larsen byl zvolen předsedajícím a dr. William Farland spolupředsedajícím. Dr. Mark Feeley a profesor Dieter Schrenk byli zvoleni zapisovateli a Dr. F.X. Rolaf van Leeuwen a dr. Maged Younes vědeckými tajemníky. Ministerstvo životního prostředí SRN, Ministerstvo zdravotnictví a sportu Holandska a organizace Health Canada poskytly finanční podporu.

Účastníci si připravili podklady pro diskusi na téma: zdravotní rizika pro kojence, rakovinotvorné a nerakovinotvorné následky pro lidi a zvířata, fyziologické aspekty, toxikokinetika, modely, vystavení, platnost konceptu ekvivalentní toxicity (TEQ) a přístupy k vyhodnocování rizik spojených s dioxiny v různých zemích.

Schůze byla otevřena projevem dr. R. van Leeuwena z WHO-ECEH, který přivítal všechny účastníky a představil hlavní cíl tohoto setkání: vyhodnocení zdravotních rizik dioxinů s ohledem jak na klasické způsoby vyhodnocování tak na nové statistické způsoby se zaměřením na stanovení hodnoty přijatelného denního příjmu (TDI) pro dioxiny. Dr. van Leeuwen pak poukázal na důležitost důkladného vědeckého zhodnocení všech dostupných poznatků a na potřebu průhlednosti při stanovování TDI.

Dr. M. Mercier (předseda IPCS) přívítal účastníky v prostorách centrálního pracoviště WHO a ocenil blízkou spolupráci mezi WHO-ECEH a IPCS. Poznamenal, že vyhodnocení zdravotních rizik spojených s dioxiny není jen evropská záležitost, o čemž ostatně svědčil geografický původ přítomných expertů, a vyjádřil důvěru ve schopnosti a vědeckou kvalifikovanost přítomných expertů splnit zadaný úkol.

Expozice

nahoru

Environmentální expozice

Člověk může být PCDD, PCDF a PCB vystaven buď v životním prostředí (environmentální expozice) anebo při přímé kontaminaci v zaměstnání a při nehodách.

Odhaduje se, že přes 90 procent environmentální expozice má svůj původ v potravě, obzvláště pak v těch složkách potravy, které pochází ze živočišné výroby. Do potravy se PCDD a PCDF dostávají především emisemi a následnou depozicí těchto látek z různých zdrojů (např. spalováním odpadu, chemickou výrobou) do životního prostředí. PCDD a PCDF se tak dostávají do půdy a vody, v nichž dochází k bioakumulaci v potravním řetězci. Mezi dalšími zdroji kontaminace potravin figurují kontaminované krmné směsi pro dobytek, drůbež a ryby, nesprávné použití čistírenských kalů, zaplavování pastvin, odpadní vody a určité typy výroby potravin. Z dostupných informací z různých studií závažnosti environmentální expozice obyvatel průmyslových zemí vyplývá, že průměrná hodnota vystavení se pohybuje mezi 50 až 200 pg I-TEQ/osobu/den, nebo 1-3 pg I-TEQ/kg hmotnosti/den pro dospělého člověka vážícího 60 kg. Toto představuje průměrnou hodnotu vystavení pro člověka v rozmezí 10 až 30 pg I-TEQ/g lipidů, což se rovná zátěži 2 až 6 ng I-TEQ/kg hmotnosti. Kdyby se do těchto hodnot započítal také vliv dioxinům podobných PCB (non-ortho a mono-ortho PCB), denní příjem v TEQ by mohl být řádově 2- až 3-krát vyšší. Zvláštní konzumační návyky, obzvláště takové, které obsahují malé množství živočišného tuku, nebo naopak vysoká konzumace kontaminovaných potravin mohou vést k nižším nebo vyšším hodnotám denního příjmu. Denní příjem PCDD/PCDF a PCB se zvyšuje během dospívání a stabilizuje se u dospělých jedinců kolem 20. roku. Denní příjem v přepočtu na hmotnost však klesá během stejného období přímo úměrně rostoucí hmotnosti jedince. Přes rozdíly v absolutních hodnotách environmentální expozice PCDD/PCDF/PCB, jeho složení zůstává víceméně stejné. Nejnovější studie ze zemí, kde byla koncem 80. let přijata opatření ke snížení emisí dioxinů (např. Holandsko, Velká Británie a Německo), jasně dokazují snížení koncentrací PCDD/PCDF a PCB v potravě a jejich následného příjmu téměř o polovinu za posledních 7 let.

V porovnání s dospělými jedinci je denní příjem PCDD/F a PCB u kojených novorozeňat řádově 1-2 vyšší v přepočtu na hmotnost. Nejnovější studie WHO prokázala rozdíly v kontaminaci mateřského mléka PCDD/F a PCB mezi průmyslovými zeměmi, kde byly průměrné hodnoty vyšší (10-35 pg I-TEQ/g mateřského mléka) než v méně rozvinutých zemích (méně než 10 pg I-TEQ/g mateřského mléka). V jedné zemi byly zjištěny až pětinásobné rozdíly pro většinu kongenerů v závislosti na věku matky, počtu kojených dětí, době kojení a stravovacích návycích. Dlouhodobé průzkumy však prokázaly, že se koncentrace PCDD/F v mateřském mléce snížily téměř ve všech oblastech, pro které existují spolehlivá měření. Studie WHO dále ukázala, že největší snížení zaznamenaly oblasti, ve kterých byly původní koncentrace nejvyšší. Z nejnovějších výsledků měření z Německa vyplývá, že se koncentrace PCDD/F v mateřském mléce snížily v období 1989 - 1997 o 65%. Všechny tyto poznatky naznačují, že došlo k podstatnému snížení celkového příjmu PCDD/F v posledních letech.

Vystavení při nehodách

Známé příklady vystavení místních obyvatel PCDD/F a PCB při nehodách jsou průmyslová havárie v Sevesu a požáry elektrických zařízení obsahujících PCB. V Sevesu dosahovaly hodnoty koncentrací 2,3,7,8-TCDD v séru až 56000 pg/g lipidů se střední hodnotou 450 pg/g lipidů pro zónu A a 126 pg/g lipidů pro zónu B. Vysoká expozice může být také způsobena náhodně kontaminovanými potravinami. Známé jsou případy kontaminace stolního oleje, např. v Yusho (Japonsko) a v Yu-Cheng (Tchajwan). Skupina pacientů z Yusha byla zřejmě vystavena průměrným orálním dávkám PCB, PCDF a polychlorovaným kvartofenylům (PCQ) obsaženým v rýžovém oleji v hodnotách kolem 154 000 pg I-TEQ/kg hmotnosti/den, což je dávka řádově pětkrát vyšší než zjištěná hodnota environmentálního vystavení v několika zemích.

Vystavení v zaměstnání

Vystavení PCDD/F a příbuzným látkám může hrozit také v různých průmyslových procesech, kde tyto látky nechtěně vznikají, jako např. ve spalovnách odpadů, při výrobě pesticidů a jiných chemikálií. Zatímco mnohé z těchto potenciálních zdrojů již byly identifikovány a vystavení zaměstnanců bylo sníženo nebo mu bylo úplně zabráněno, zpětnou analýzou se odhaduje, že střední koncentrace 2,3,7,8-TCDD v krvi zaměstnanců zvlášť vystavených těmto látkám se pohybovala mezi 140 a 2000 pg/g lipidů. Tyto odhady jsou řádově 1-3 krát vyšší než pro veřejnost vystavenou pouze environmentálním dávkám. Zatížení těla dávkami PCDD/F a PCB se v těchto případech liší od běžného environmentálního vystavení. Typické pro vystavení při zaměstnání a nehodách je nerovnoměrné zastoupení kongenerů, ve kterém obvykle několik dominuje a zbytek se nachází jen ve stopových množstvích. Toto je způsobeno rozdíly mezi přímým a nepřímým vystavením přes potravní řetězec, ve kterém bioakumulace může změnit zastoupení kongenerů.

nahoru

Mechanizmus působení

Široká škála poznatků především o TCDD ale i o dalších PCDD/F a jim podobným látkám ukazuje na klíčovou roli Ah receptoru při biologickém působení dioxinů. Tyto poznatky byly získány v experimentálních modelech působení dioxinů na různé živočišné druhy včetně člověka. Ačkoliv přesný princip molekulárního působení aktivovaného receptoru není ještě znám, přepokládá se, že důvodem pro toxicitu dioxinů jsou změny v biochemických a buněčných procesech, které aktivovaný receptor vyvolává. Farmakologické studie zaměřující se na vztah mezi chemickou strukturou a reakcí a genetické studie zkoumající reakce u myší a buněk chudých na Ah receptory na vystavení dioxinům potvrzují, že Ah receptor hraje klíčovou roli při biologickém působení TCDD. Např. u myší chudých na Ah receptory byly pozorovány menší nebo žádné toxické reakce než u normálních jedinců. Aktivovaný receptor způsobuje dvě hlavní změny: intenzifikaci transkripce skupiny genů vnímavých vůči dioxinům a okamžitou aktivaci tyrosinových kináz. Mezi geny, jejichž zvýšenou transkripci vyvolává aktivovaný Ah receptor, patří také geny vyvolávající syntézu enzymů, jako je cytochrom P4501A1, 1A2, 1B1, glutathion S-transferáza a UDP-glukuronosyltransferáza. Ah receptorem může být také přímo či nepřímo regulován projev dalších skupin genů. Aktivace receptoru může způsobit poruchy endokrinálního a parakrinálního systému a změny v buněčných procesech včetně růstu a dělení. Některé z těchto vlivů již byly pozorovány jak u zvířat tak u člověka, což naznačuje, že mechanizmus působení je stejný.

Toxikokinetika

Toxikokinetické determinanty dioxinů a dalších příbuzných látek závisí na třech hlavních vlastnostech: lipofilita, metabolizmus a schopnost vázání na CYP1A2 v játrech. Lipofilita se zvyšuje se stupněm chlorace a ovlivňuje absorpci a dělení tkáně.Metabolizmus určuje rychlost odbourávání. Perzistentní sloučeniny jsou pomalu metabolizovány a odbourávány a proto dochází k jejich bioakumulaci. Indukce CYP1A2, která je částečně ovlivněna aryl uhlovodíkovým receptorem (AhR), vede k oddělení TCDD v játrech. Indukční vztah mezi strukturou a biologickou reakcí se v tomto případě liší od vázání na CYP1A2. Pří vázání na tento indukovatelný jaterní protein dochází k nelineárnímu rozložení TCDD v tkáních: čím vyšší dávka tím nížší koncentrace v mimojaterních tkáních a tím větší koncentrace v játrech. Indukce tohoto proteinu je stejná pro zvířata i člověka a vyvolává zvýšení poměru obsahů TCDD mezi játry a tukovými tkáněmi. Tento proces má jen malý vliv na nevázané TCDD a na sérum TCDD v environmentálních koncentracích.

Základní determinanty farmakokinetického chování jsou identické u zvířat i člověka. Několik rozsáhlých klasických a fyziologických modelů popsalo kinetické chování vstřebaných látek a přispělo tak k lepšímu pochopení, že poločas odbourávání není pevně stanoven, ale naopak závisí na velikosti dávky, stavbě těla, věku a pohlaví.

S ohledem na skutečnost, že se jedná o perzistentní bioakumulační látky, jak můžeme stanovit adekvátní velikost dávky, která by umožnila porovnání míry rizika pro různé živočišné druhy? Nevázané koncentrace v cílových tkáních by mohly sloužit jako adekvátní míra pro srovnávání. Avšak celková zátěž, která také závisí na koncentracích ve tkáních a séru, musí vzít v úvahu poločasy zadržování, které se druh od druhu liší. Např. mnohem vyšší denní dávky u potkanů vyvolávají stejnou tělesnou zátěž jako nižší dávky u člověka. Proto, abychom mohli porovnat rizika mezi zvířaty a člověkem, je nutné použít jako standard srovnávání celkovou zátěž těla. Je důležité si uvědomit, že měření koncentrací dioxinů v tukových tkáních v případech abnormálního vystavení může podcenit celkovou tělesnou zátěž díky ukládání dioxinů v játrech. Použití modelů PBPL umožňuje adekvátní vyhodnocení tělesné zátěže za použití měření koncentrací v tkáních či denní dávky jako vstupní data. Použití méně složitých modelů, které předpokládají stálou hodnotu vystavení a jsou založeny na kinetice prvého řádu, dává přibližně stejné výsledky pro případy běžného environmentálního vystavení.

Poločas zadržování se liší u jednotlivých PCDD/F a PCB. Celková toxicita (TEQ) je ale určena z velké míry jen malou podskupinou těchto látek. V případech environmentálního vystavení se může použít jako rozhodující poločas zadržování poločas typický pro TCDD, ale je nutno si uvědomit, že takový postup podcení denní dávky sloučenin s krátkým poločasem a naopak přecení vystavení látkám s poločasem delším než průměr. Při vystavení vysokým dávkám PCDD/F a PCB je důležité zahrnout do výpočtů farmakokinetické údaje o jednotlivých sloučeninách.

 

nahoru

Tabulka 1. Nejcitlivější účinky 2,3,7,8-TCDD na zvířata

Účinek

Druh

Vystavení

(LOEL nebo LOAEL)*
Tělesná zátěž matky (nadenvironmentální hodnoty)**

Negativní účinky

Vývojové poruchy

     

- neurotoxicita (schopnost rozpoznat objekty)

opice Rhesus

~160 pg/kg/d

42 ng/kg***

Reproduktivní poruchy

krysa

   

- snížená hladina spermatu

 

64,000 pg/kg****

28 ng/kg

- vaginální deformace

 

200,000 pg/kg****

73 ng/kg

Imunotoxicita

krysa

100,000 pg/kg****

50 ng/kg

Imunologické (citlivost na viry)

myš

10,000 pg/kg****

10 ng/kg

Hormonální (endometriosa)

opice Rhesus

~160 pg/kg/d

42 ng/kg***

Účinky, které mohou ale nemusí vést k negativním následkům

Biochemické účinky

     

-CYP1A1

myš

150 pg/kg/d

3 ng/kg

 

krysa

100 pg/kg/d

3 ng/kg

-CYP1A2

myš

450 pg/kg/d

10 ng/kg

-EGFR

krysa

100 pg/kg/d

3 ng/kg

-IL1beta

myš

300 pg/kg/d

~10 ng/kg

Účinky ovlivňující funkčnost

-oxidační stres

myš

450 pg/kg/d

10 ng/kg

-podskupiny lymfocytů

marmoset

~200 pg/kg/d

6-8 ng/kg



LOAEL—nejnižší hodnota, u které byl pozorován sledovaný negativní účinek (lowest observed adverse effect level)
*LOEL –nejnižší hodnota, u které byl pozorován statisticky významný účinek na testovaný organizmus (=lowest observed effect level)
** Environmentální tělesná zátěž u krys a myší je přibližně 4 ng/kg (TEQ)
*** Tělesná zátěž po ukončení vystavení
**** Jediná dávka

Účinky na laboratorní zvířata

nahoru

Nekarcinogenní účinky

Různé studie dokumentující vliv PCDD/F a PCB na organizmus objevily širokou škálu účinků. Největší množství informací existuje o vlivu 2,3,7,8-TCDD na zdraví; již méně informací je známo o vlivu dalších PCDD/F a PCB. Proto se následující zhodnocení účinků dioxinů na zvířecí organizmus zaměřuje právě na 2,3,7,8-TCDD.

Z důvodu velkého množství různých účinků při různých dávkách jsou nejdůležitější účinky shrnuty v Tabulce 1. V této tabulce jsou uvedeny hodnoty LOEL a LOAEL. Účinky jsou označeny buď jako negativní (toxické) nebo jako biochemické a jako poruchy funkčnosti. Biochemické účinky pozorované na úrovni nejnižší tělesné zátěže či koncentrace v tkáních jsou pouze předzvěstí sledu účinků, které mohou ale nemusí vyústit v negativní následky pro organizmus jedince a jeho potomky.

Mezi nejzávažnější účinky (s ohledem na tělesnou zátěž) se řadí: endometriosa, poruchy kognitivního vývoje, poruchy reproduktivního systému (hladina spermatu, urogenitální deformace u žen) a imunotoxické účinky, jak u vyvíjejícího se tak u dospělého jedince. Nejzávažnější biochemické účinky zahrnují indukci CYP1A1/2, reducki EGF receptoru a oxidační stres (Tabulka 1).

Nejnižší dávky, u kterých byly pozorovány statisticky významné účinky, zvýšily tělesnou zátěž u vystavených zvířat na 3-72 ng TCDD/kg tak, že spodní hranice uvedeného intervalu se překrývá s hodnotami běžně naměřenými u obyvatel průmyslových zemí, kteří jsou vystaveni jen environmentálním koncentracím PCDD/F a PCB.

nahoru

Karcinogenní účinky

Dlouhodobé studie vlivu 2,3,7,8-TCDD na organizmus prokázaly jeho karcinogenitu pro mnoho druhů bez ohledu na pohlaví jedince. Krátkodobé studie neobjevily žádné přímé poškození DNA vlivem TCDD, včetně případů kovalentího vázání TCDD na řetězce DNA, což potvrzuje hypotézu, že TCDD není iniciátor rakoviny. Sekundární mechanizmy mohou ale hrát důležitou roli v pozorované karcinogenitě TCDD a příbuzných látek.

Účinky na úrovni LOAEL pro TCDD v Kocibově studii zahrnovaly tvorbu jaterních adenomů u krys při hodnotách 10 ng/kg hmotnosti/den. Nejnižší hodnota, při které žádné účinky pozorovány nebyly (NOEL), se pohybovala okolo 1 ng/kg/den, což představovalo tělesnou zátěž na úrovni 60 ng TCDD/kg hmotnosti. Taky je prokázáno, že TCDD způsobuje rakovinu štítné žlázy u samců krys. Mechanizmus vzniku takového nádoru je zřejmě spojen se změnou v metabolizmu hormonu vylučovaného štítnou žlázou a následnou obrannou reakcí (TSH), která vyúsťuje v chronickou stimulaci folikulárních buněk štítné žlázy.

Studie kožních poruch u myší potvrzuje hypotézu, že TCDD není iniciátor rakoviny, ale že pracuje jako její promotor. Z těchto studií také vyplývá, že na promoci tvorby kožních nádorů se podílí Ah receptor.

Podrobné studie promoce jaterních nádorů u samiček krys dále potvrzují hypotézu o ne-genotoxikém mechanizmu indukce jaterní neoplazmy vlivem TCDD. Schopnost TCDD podpořit tvorbu nádorů a snížit apoptotické procesy v centrálních jaterních nádorech také potvrzují domněnku o nepřímém mechanizmu karcinogenity TCDD.

Některé další PCDD/F a non-ortho a mono-ortho PCB jsou také promotory rakoviny.

nahoru

Účinky na člověka

Při vyhodnocování poznatků o vlivu PCDD/F a PCB byly brány v úvahy jen studie obsahující údaje o měření koncentrací těchto látek v séru a tukových tkáních.

Poznatky o karcinogenitě pro člověka

Mezi nejlepší zdroje informací pro vyhodnocení karcinogenity 2,3,7,8-TCDD patří čtyři průmyslové studie výrobců herbicidů (jedna ze Spojených států, jedna z Holandska a dvě z Německa) a jedna studie obyvatel kontaminované oblasti u Sevesa v Itálii. V neposlední řadě je to studie IARC srovnávající skupiny jedinců z řad jak zaměstanců chemiček tak rozprašovačů herbicidů z několika zemí, kteří byli vystaveni vysokým dávkám dioxinů.

Ve většině epidemiologických studií byli pozorovaní jedinci vystaveni směsi PCDD včetně TCDD jako kontaminantu fenoxových herbicidů a chlorfenolů. Tyto epidemiologické studie proto neumožňují vyhodnotit zdravotní riziko různých PCDD mimo TCDD. Studie však zkoumaly jedince s nejvyšší zaznamenanou hodnotou vystavení 2,3,7,8-TCDD. U těchto jedinců byly zjištěny koncentrace 2,3,7,8-TCDD v krevních lipidech v době posledního vystavení v průměrných hodnotách 2000 ng/kg (extrémně i 32,000 ng/kg) v případě americké studie, 1434 ng/kg geometrického průměru (hodnoty kolísaly mezi 301 - 3683 ng/kg) v případě holandských dělníků, kteří se podíleli na odstraňování následků havárie TCP reaktoru, 1008 ng/kg (geometr. průměr) v případě německých zaměstnanců trpících vážnou chlorakné (boláky) po havárii a 2252 ng/kg v případě skupiny jedinců z Boehringeru v Německu.

Zjištěné hodnoty 2,3,7,8-TCDD u těchto jedinců v době vystavení se pohybovaly ve stejném rozmezí jako krevní koncentrace v Kocibově dvouleté studii karcinogenity TCDD pro krysy. Hodnoty vystavení v Sevesu (střední hodnota pro Zónu A byla 443 ng/kg, pro Zónu B 94 ng/kg) byly v průměru nižší než u těchto jedinců, ale u 25% z celkových 736 obyvatel Zóny A se hodnoty pohybovaly na úrovni 2000 ng/kg, což přibližně odpovídá koncentracím naměřeným u již zmíněných zaměstanců.

Větší riziko onemocnění rakovinou obecně bylo zjištěno ve studiích zaměstnanců vystavených dioxinům při zaměstnání. Celkový nárůst počtu onemocnění byl nízký; markantnější byl u podskupin, které byly vystaveny nejvyšším dávkám 2,3,7,8-TCDD. Silný vztah mezi vystavením a tvorbou různých druhů rakoviny byl jasně pozorován u obou německých skupin, především u skupiny vystavené nejvyšším dávkám. Větší riziko onemocnění různými druhy rakoviny bylo zjištěno také u podskupiny v dlouhodobé americké studii a u nejvíce vystavené podskupiny v holandské studii. Tyto výsledky potvrzují předpoklad o souvislosti mezi onemocněním různými druhy rakoviny a mírou vystavení. Německá studie vyhodnotila zvlášť vliv TCDD a PCDD/F (převedených podle I-TEQ) a pozorovala silnou souvislost mezi onemocněním a vystavením v obou případech. V Sevesu se mortalita způsobená rakovinou nelišila od běžné mortality, ale u některých konkrétních druhů rakoviny bylo riziko větší než průměrné. Seveská studie ale nezkoumala zasažené jedince se stejně dlouhým odstupem času jako ostatní studie. Ve většině z těchto studií bylo zaznamenáno zvýšené riziko vývinu sarkomů měkkých tkání, rakoviny plic, non-Hodgkinových lymfomů a rakoviny zažívacího traktu. Statisticky významné zvýšené riziko onemocnění dalšími typy rakoviny bylo pozorováno v jednotlivých skupinách pro Kahlerovu nemoc, rakovinu dutiny ústní a ledvin, leukemii a rakovinu prsu u žen.

Jediná studie v Sevesu zkoumala rakovinu u dětí do 19. roku věku. Zvýšené riziko onemocnění bylo pozorováno u rakoviny vaječníků a štítné žlázy a také u neoplasie hematopoetických tkání. Výsledku jsou však založeny na pozorování malé skupiny jedinců.

Dvě studie vyhodnotily riziko onemocnění rakovinou u skupiny jedinců vystavených kontaminovanému rýžovému oleji v Japonsku (Yusho) a Tchajwanu (Yucheng). Japonský olej obsahoval řádově 1000 mg/kg PCB a 5 mg/kg PCDF. Odhady příjmu jsou založeny na studii 141 případů (Masuda 1994). Zasažení jedinci zkonzumovali přibližně 600 ml oleje během jednoho měsíce a tak přijali zhruba 600 mg PCB a 3,5 mg PCDF celkem. Za předpokladu 60 kg jako průměrné tělesné hmotnosti denní dávky se pohybovaly kolem 0,33 mg PCB/kg/den a 0,002 mg PCDF/kg/den. Tchajwanský olej obsahoval 100 mg/kg PCB a 0,4 mg/kg PCDF. Studie je založena na pozorování 99 případů. Jedinci tchajwanské skupiny zkonzumovali přibližně 1 g PCB a 3,8 mg PCDF během deseti měsíců. Denní dávky se pohybovaly okolo 0,06 mg PCB/kg/den a 0,0002 mg PCDF/kg/den. Kontaminovaný rýžový olej obsahoval úplnou směs chlorovaných cyklických sloučenin včetně dioxinům podobným i nepodobným PCB, PCQ, PCTerfenylů a PCDF. U japonské skupiny bylo zjištěno zvýšené riziko onemocnění rakovinou jater (OR=3,1) po 22 letech a nezvýšené riziko (OR=0,8) u tchajwanské skupiny po 12 letech.

Epidemiologické studie jedinců a skupin vystavených nejvyšším dávkám 2,3,7,8-TCDD dávají silné důkazy o zvýšeném riziku onemocnění různými druhy rakoviny (obecně) a méně silné důkazy o zvýšeném riziku onemocnění konkrétními druhy rakoviny. Relativní riziko onemocnění pro všechny druhy rakoviny obecně je 1,4 u nejsilněji vystavených podskupin. Zatímco je velmi málo pravděpodobné, že toto zjištěné riziko je ve skutečnosti způsobeno jinými faktory, tato možnost nemůže být vyloučena. Je důležité mít na paměti, že široká veřejnost je vystavena dávkám TCDD řádově 2 až 3-krát nižším a dávkám PCDD/F 1 až 2-krát nižším než ty, kterým byli vystaveni zaměstnanci v předešlých studiích či obyvatelé Sevesa.

nahoru

Nekarcinogenní účinky u dětí

Dvě skupiny amerických dětí se známým environmentálním vystavením PCB byly pozorovány od roku 1980 a dvě skupiny holandských dětí se známým environmentálním vystavením PCB a PCDD/F byly sledovány od roku 1990. V Asii existují údaje o japonských dětech vystavených kontaminantům rýžového oleje přes placentu a podrobné údaje z dlouhodobé studie existují také o tchajwanských dětech podobně vystavených. Odhadnutá hodnota koncentrace PCB v lipidech v mateřském mléce u horních 10 % amerických matek se pohybovala okolo 1,5 mg/kg; rozbor poměrného zastoupení jednotlivých PCB nebyl v té době možný. Matky v této skupině byly vystaveny také dalším chlorovaným pesticidům a těžkým kovům. V případě holandské skupiny byly zjištěny průměrné koncentrace TCDD I-TEQ v mateřském mléce na úrovni 30,2 pg/g lipidů (z intervalu 11,1 - 76,4 pg/g) a PCB na úrovni 0,64 mg/g lipidů. Opoždění a změny neurologického vývoje včetně novorozenecké hypotonie byly pozorovány u obou amerických a jedné z holandských skupin přes rozdíly věku a způsobů vyšetření. U obou amerických skupin se pozorované neurologické problémy vyskytovaly pouze u kojenců s nejvyšším transplacentárním vystavením s náznakem nelineárního účinku.

U obou holandských skupin s podobnou mírou vystavení PCDD/F a PCB byly sledovány a vyhodnoceny hladiny hormonu štítné žlázy. Nitroděložní vystavení TEQ dioxinů a PCB dle měření koncentrací těchto látek v mateřském mléce může ovlivňovat vylučování hormonu štítné žlázy (TT4, TSH) u kojenců až do věku tří měsíců. Mezi následky transplacentárního vystavení japonských a tchajwanských dětí byly pozorovány ektodermální defekty, celkové trvající opoždění vývoje, nízká váha při narození, menší přetrvávající poruchy chování, snížená velikost penisu během puberty, u dívek snížená výška během puberty a ztráta sluchu. S ohledem na různorodost látek, jimž jsou lidé vystaveni, nesmíme opominout skutečnost, že není jisté, do jaké míry dioxiny a jim podobné či nepodobné látky tyto následky opravdu způsobují. Ve všech studiích kojenců a dětí byly následky dávány do souvislosti spíše s transplacentárním přenosem než s kojením. Kojená novorozeňata ve skupině z Rotterdamu/Groningenu se vyznačovala lepším neurologickým vývojem než novorozeňata krmená z láhve. Avšak uvnitř skupiny kojených novorozeňat nejhoršími neurologickými výsledky na testech Bayley PDI se vykazovala právě ta novorozeňata, která byla při kojení vystavena nejvyšším koncentracím celkového TEQ (více než 50 pg/g tuku v mléce).

U dětí v Sevesu, které byly vystaveny vysokým dávkám TCDD, byly pozorovány tyto následky: menší přechodné zvýšení hladiny jaterních enzymů, počtu lymfocytů a jejich podskupin, intenzifikace komplementární aktivity, a přechodná chlorakné. U dětí rodičů vystavených vysokým dávkám TCDD byla také zaznamenána změna v poměru novorozeňat ženského a mužského pohlaví ve prospěch žen.

nahoru

Nekarcinogenní účinky u dospělých

Několik přetrvávajících účinků spojených s vystavením PCDD/F a PCB bylo pozorováno u více než dvou sledovaných populací. Mezi tyto skupiny patří již zmíněné průmyslové studie: US Air Force Ranch Hands (jedinci byli vystaveni TCDD během rozstřikování Agenta Orange; koncentrace TCDD v séru v čase vystavení se odhaduje na 50 pg/g lipidů), Center for Disease Control Vietnam Experience Study (vystaveni TCDD během roční výpravy do Vietnamu; průměrné koncentrace TCDD v séru v době studie v roce 1987 byly 4 pg/g lipidů) a studie zasažených skupin ze Sevesa, Yusha a Yuchengu. Zvýšené GGT lze pozorovat v případech NIOSH (Holadsko), Ranch Hands a Vietnam Experience (NIOSH: hladiny GGT mimo interval, OR=2,27, 95% CI, 1,17-4,39; Vietnam Experience: OR=1,3, 95% CI, 1,0-1,8; Ranch Hands: koncentrace GGT u nejvíce vystavené skupiny 33,3 pg/g lipidů ve srovnání s kontrolní skupinou, p<0.001). Statisticky nevýznamný byl vztah mezi dávkou a zvýšením hladiny triglycerinu v případě skupiny NIOSH. Statisticky významné bylo zvýšení ve skupině Ranch Hands při koncentracích TCDD v séru nad 15 pg/g lipidů. U stejné skupiny (u jedinců s koncentracemi 2,3,7,8-TCDD nad 94 pg/g lipidů; OR= 1,5, 95%CI, 1,2, 2,0) také došlo ke statisticky významnému zvýšení průměrné hladiny plazmové glukózy. Ve skupině NIOSH u jedinců s koncentracemi TCDD v séru nad 1500 pg/g lipidů došlo ke zvýšení četnosti onemocnění cukrovkou. K podobnému zvýšení mortality způsobené cukrovkou došlo i u seveských žen , obzvláště pak u žen ze Zóny B (Zóna A, Pozor.=2, RR=1,8, 95%CI, 0,4-7,3; Zóna B, Pozor.=13, RR=1,9, 95%CI 1,1-3,2; Zóna R, Pozor.=74, RR=1,2, 95%CI 1,0-1,6).

Zvýšená mortalita způsobená kardiovaskulárními chorobami byla pozorována v několika průmyslových studiích a v Zónách A a R v Sevesu. Pozitivní vztah byl také zjištěn u srdeční ishémie u nejsilněji zasažených skupin jak ve studiích z Německa a Holandska tak ve studii IARC.

nahoru

Tabulka 2. Odhadované tkáňové koncentrace u lidských populací vystavených dioxinům a příbuzným látkám

Sledovaná populace

(rok vystavení)

Okolnosti vystavení

Převlá-
dající látka

Počet vzorků

Koncentrace v séru v době studie(pg/g lipidů)

Odhadované koncen-trace v séru v době posledního vystavení (pg/g lipidů)

Odhadovaná tělesná zátěž v době posledního vysta-vení (ng/kg hmotnosti)1

Yusho

(1968)

Japonsko: Konzumace kontaminovaného rýžového oleje

PCB
PCDF

PCQ

PCT

 

Mokrá váha v tukových tkáních rok po skončení vystavení

2,8 mg/kg PCB,

5,7 mg 2,3,4,7,8 PeCDF, 1.7 mg Hx celkem

--

600 mg PCB

3,5 mg PCDF

(60 kg hmotnosti)

Yucheng

(1979)

Tchajwan: Konzumace kontaminovaného rýžového oleje

PCB

PCDF

PCQ
PCT

 

Upravené sérum rok po skončení vystavení

60 mg/kg celkem PCB (rozmezí 4-188)

0,14 m g/kg PCDF (rozmezí 0-0.27)

--

Celkově pozřeno:

1000 mg PCB

3,8 mg PCDF

Seveso

(1976)

havárie TCP reaktoru

TCDD

1976

Zóna A: 296

Zóna B: max:80

Zóna R: 48

1992

Zóna A: 6

Zóna B*: 52

Zóna R: 52

1976

Zóna A: ND-56,000 (medián=450)

Zóna B: ND -1450 (medián=126)

Zóna R: ND-100 (medián= 50)

1992
Zóna A: 61.5 (průměr)
71.5 (medián)
Zóna B: 16.8 (průměr)
12.5 (medián)
Zóna R: 5.3 (průměr)

5.5 (medián)

Zóna A:333,8

388,7

Zóna B: 111,4

77,6

67

78

22

16

* náhodně vybrané

Tabulka 2. Odhadované tkáňové koncentrace u lidských populací vystavených dioxinům a příbuzným látkám (pokrač.)

Průmysl

NIOSH

Netherlands

BASF

Boehringer-
Ingelheim

výroba TCP

TCDD

253

48

138

48

ND-3300

medián: 90

průměr: 220

geom. Průměr 22.9 (výroba)

  1. (havárie)

15.4 (geom.)

84.1(medián): 5 let po ukončení studie

48.9 (medián): 11 let po ukončení

ND-32,000

medián: 2,000

geom. průměr

286 (17-1160)

1434 (301-3683)

cca. 400

141 (3-2252)

ND-6400

medián: 400

geom. průměr

57 (3-232)

287 (60-737)

cca. 80

28 (1-450)

U.S. Air Force Ranch Hand

Rozprašování Agentu Orange ve Vietnamu

TCDD

 

ND-800

medián:12.4

cca. 50

cca. 10

Obyvatelé Německa

(Německo, 1996)

Environmen-
tální vystavení

PCDD

PCDF

139

průměr: 16.1

medián: 15.2

nejnižší: 7.3

95% 26.7

--

rozmezí: 1,5-5 ng (I)TEQ/kg hmotnosti

U skupin z Yusha a Yuchengu byly pozorovány tyto chronické následky: chlorakné, konjunktivitida, mazové cysty a záněty, zpomalený přenos informací nervovým systémem, únava a malátnost, hyperpigmentace a hyperkeratosa, a zvýšená úmrtnost na nemaligní jaterní choroby.

Shrnuto, nerakovinotvorné účinky byly vyhodnoceny u skupin vystavených dioxinům a jim podobným a nepodobným polychlorovaným látkám na základě pozorování různé míry vystavení za různých okolností. U dětí vystavevých při vnitroděložním vývoji environmentálním koncentracím bylo pozorováno menší opoždění vývoje (u amerických a holandských dětí) a menší změny činnosti štítné žlázy (holandská novorozeňata do třetího měsíce věku). Různé dlouhodobé následky byly pozorovány u dětí z Yusho a Yucheng s vysokou mírou transplacentárního vystavení. Mnoho z pozorovaných následků u dospělých přetrvávalo pouze po dobu vystavení a pak zmizelo. Jedinci, kteří byli vystaveni PCDD/F, PCB aj., se od kontrolních skupin ale liší změnami v koncentracích lipidů, plazmové glukózy a GGT a vyšší úmrtností na kardiovaskulární choroby. V obou asijských případech jedinci trpěli vyšší úmrtností na nemaligní jaterní choroby.

nahoru

Modelování vztahu mezi dávkou a účinkem

Mezi hlavními problémy, o kterých se diskutovalo, byli: vhodnost dostupných údajů pro získání potřebných výsledků, typ použitého modelu, nepřesnost modelu a průhlednost modelu s ohledem na základní přepoklady. Musí existovat způsob (např. za použití různých skupin dat) jak potvrdit či vyvrátit výsledky dané modelem před jejich oficiálním přijetím. V neposlední řadě, použití přímých údajů spíše než jen jejich shrnutí podstatně vylepší kvalitu modelu.

Rakovina u člověka

Výběr skupiny dat závisí ve velké míře na jejich počtu a úplnosti. Proto se v modelech tvorby rakoviny u člověka nejčastěji používají údaje získané z průmyslových studií citovaných v monografii IARC z roku 1997. U všech těchto skupin je vystavení vypočítáváno zpětně na základě rozborů séra udělaných již po ukončení vystavení. Průměrná tělesná zátěž během života byla vypočítána na základě předpokladu o neměnnosti environmentálních koncentrací před a po výkonu zaměstnání a o neměnnosti intenzity vystavení TCDD na pracovišti v zaměstnání. Při zpětném vypočítávání tělesné zátěže při vystavení se také předpokládá stálý poločas zadržování 7,1 let. Při odhadu regrese byl použit multiplikační lineární model rizika onemocnění založený na odhadu maximální pravděpodobnosti. ED01 potřebný pro udržení stabilní tělesné zátěže s 1% rizikem během života způsobuje zátěž 3-13 ng/kg, což představuje denní dávku v rozmezí 2-7 ng/kg/den. Jestliže riziko souvisí s abnormálním krátkodobým vystavením spíše než s vystavením trvalým, bude tento odhad nižší než skutečná hodnota. Pokud většina vystavení proběhla v počátečních letech zaměstnání a nebyla rovnoměrně rozložena na celou dobu zaměstnání, ED01 by se zvětšil přibližně třikrát. Je důležité si uvědomit, že průměrná intenzita vystavení se velmi neliší od těchto hodnot (např. jedinci ve skupině NIOSH v dolní části intervalu, tedy z méně než jedním rokem vystavení při zaměstnání, se vyznačovali tělesnou zátěží na úrovni 10 ng/kg). Model však předpokládá linearitu v množině dat, což s největší pravděpodobností zaručí konzervativní odhad.

nahoru

Experimentální studie rakoviny

Byly použity dva způsoby modelování: mechanické a regresivní. Je nutné si povšimnout skutečnosti, že mechanický model je založen na mnoha různých přepokladech a že jiné přepoklady mohou být stejně dobře pravdivé a mohou vést k vytvoření nových modelů, které adekvátněji popíšou dostupná data.

Mechanický model

Při předpovídání pravděpodobnosti onemocnění rakovinou jater u samičky Sprague-Dawleyho krysy z Kocibovy studie byly použity údaje o molekulární a buněčných dějích a o promoci. Model přepokládal, že vystavení dioxinům vyvolává zvýšenou buněčnou aktivitu (dělění) a tak nepřímo podporuje rychlost mutace díky indukci jaterních enzymů, které pak způsobují oxidační stres. Nulová hypotéza přepokládající žádný účinek nemohla být vyvrácena pro tento model. Každé části modelu byla ponechána volnost měnit se nezávisle na ostatních a nebyla předem svázána do lineárního či nelineárního vztahu. Nakonec se ukázal jako nejlepší lineární model, který předpověděl při 1% riziku během života zátěž 2,6 ng/kg a denní dávku 150 pg/kg/den. Zatímco je ED01 v denních dávkách mnohem vyšší než pro člověka, stabilní tělesná zátěž je přibližně stejná u obou. Toto je zapříčiněno farmakokinetickými rozdíly mezi těmito druhy.

nahoru

Regresivní Model

Model Armitage-Dollův byl použit při vypočítávání nejvhodnější křivky pro údaje z několika mnohonásobných studií rakoviny u krys a myší. Tvar křivky bylo možno nejlépe vystihnout buď lineárním modelem anebo nelineárními kvadratickými funkcemi. Pro 8 z celkového počtu 13 studií se ukázal jako nejvhodnější lineární model. Avšak lze také použít nelineární model. Hodnota ED01 založeného na stabilní tělesné zátěži se pohybovala v intervalu od 10 do 746 ng/kg, což představuje denní dávku od 1,3 do 41,4 ng/kg/den. Když se tyto výsledky porovnají s odhady pro onemocnění rakovinou u člověka, je zřejmé, že tělesná zátěž je opět přibližně stejná, zatímco denní dávky jsou vyšší pro krysy a myši, jak ostatně již vyplývá z rozdílů ve farmakokinetice jednotlivých druhů. Získávání údajů o zvířatech nevyžaduje náročnou zpětnou kalkulaci tělesné zátěže v době posledního vystavení ED01.

nahoru

Modely pro nerakovinotvroné účinky

Zatím nebyly vypracovány modely pro vyhodnocení nerakovinotvorných účinků u člověka. Údaje o zvířatech, které byly použity na vypracování modelů, zahrnují data o čtyřech skupinách vystavených různým dávkám a data o skupinách, ve kterých došlo k úplnému či téměř úplnému účinku. Hillova rovnice byla použita spolu s nelineární metodou nejmenších čtverců a upravena pro pozorovanou varianci. Funkce pak byla použita při zjišťování tvaru křivky. V případě studií vystavení mnohonásobným dávkám byla vypočítána průměrná tělesná zátěž jako u rakovinových případů. V případě studií jednorázového vystavení (prostřednictvím bolusu) se předpokládalo, že tělesná zátěž je rovna podané dávce, popř. že je rovna podané dávce minus množství odbourané mezi podáním a měřením účinků vypočtené na základě kinetiky prvního řádu.

Modelování 45 nerakovinotvorných studií hlodavců ukázalo, že pro 21 byly nejvhodnější téměř lineární modely, zatímco pro ostatní to byly modely nelineární. Biochemické účinky byly hlavně lineární, ale většina negativních účinků byla nelineární. Snížení množství spermatu spojené s vnitroděložním vystavením však bylo lineární. Když se porovnal ED01 u biochemických účinků s hodnotami LOEL, ED01 často převyšoval hodnotu reakce. To může být vysvětleno citlivostí měření, které se používají při měření biochemických reakcí. V případě snížených hladin spermatu byl ED01 nižší než LOAEL. To může být vysvětleno citlivostí přístrojů, designem studie a složitostí reakcí. U některých studií se ukázalo silně problematické odhadnout maximální účinek a biologická pravděpodobnost správnosti křivky byla nejasná, což potvrdilo potřebu mechanických modelů pro nerakovinotvorné účinky.

Užitečnost modelů spočívá v tom, že umožňují srovnávat např. hodnoty 1% rizika. Umožňují tak srovnávat různé účinky. Tato metodologie nepodléhá tolik tlaku na “schopnost rozpoznat” účinek založené na jiných designech studií zkoumající jiné problémy. Je důležité si povšimnout, že ED01 se pro mnoho nerakovinotvorných účinků pohybovala v rozmezí < 1 až 100 ng/kg tělesné zátěže. To samé platí i pro rakovinu. S ohledem na důležitost modelování pro vyhodnocení rizika, které vystavení dioxinům představuje, předpovědi účinků na základě modelů byly porovnány se skutečností. V některých případech se objevily podstatné nesrovnalosti, což by mělo vést k opatrnosti při používání modelů. I když je patrné, že modelování se ještě plně nehodí pro komplexní vyhodnocování rizik spojených s dioxiny, pomáhá při pochopení a uspořádání dat a zvyšuje průhlednost výzkumu.

nahoru

Adekvátnost konceptu TEF

Komplexnost směsí polychlorovaných dibenzo-p-dioxinů (PCDD), dibenzofuranů (PCDF) a bifenylů (PCB) způsobuje potíže při stanovování rizika pro člověka. Z tohoto důvodu byl vyvinut koncept faktorů ekvivalentní toxicity (TEF), který měl usnadnit stanovování rizika a kontrolu nad intenzitou vystavení těmto směsím. Hodnoty TEF pro jednotlivé kongenery v kombinaci s jejich chemickými koncentracemi se mohou použít při výpočtu celkové koncentrace toxických ekvivalentů TCDD (TEQ) a to pro všechny sloučeniny příbuzné dioxinům, které jsou přítomné ve směsi. Způsob výpočtu je následující, rovnice je založena na předpokladu, že se celková toxicita sčítá (nejsou vzaty v úvahu případné antagonistické či synergické vztahy):

TEQ = a (PCDDi x TEFi) + a (PCDFi × TEFi) + a (PCBi × TEFi)

Většina studií zkoumající interakci kongenerů PCDD, PCDF a PCB v binárních a komplexních směsích potvrzuje sčítací charakter interakce. Mezi těmito studiemi jsou také výzkumy provedené na různých druzích obratlovců (ryby, ptáci a savci) a studie environmentálních směsí. TEF je platné pouze pro účinky zprostředkované AhR. Podmínky, které sloučenina podobná dioxinům musí splnit, aby byla zařazena do systému TEF, jsou:

  • musí se strukturou podobat PCDD a PCDF
  • musí se vázat na Ah receptor
  • musí vyvolat biochemické a toxické reakce prostřednictvím Ah receptoru
  • musí být perzistentní a musí se akumulovat v potravním řetězci

Při přehodnocování TEF pro savce expertní skupina WHO nedávno použila způsob, kterým pozvedla důležitost výsledků studií toxicity na zvířatech, obzvláště u sub-chronického vystavení, nad studie vnitroděložního vystavení a biochemické studie. Výsledky této aktivity jsou shrnuty v Tabulce 3.

Tabulka 3. Faktory ekvivalentní toxicity stanovené WHO pro vyhodnocení rizika pro člověka na základě závěrů setkání WHO ve Stockholmu ve Švédsku, 15. - 18. června 1997 (Van den Berg et al., 1998).

Kongener

Hodnota TEF

Kongener

Hodnota TEF

       

Dibenzo-p-dioxiny

 

Non-ortho PCB

 

2,3,7,8-TCDD

1

PCB 77

0.0001

1,2,3,7,8-PnCDD

1

PCB 81

0.0001

1,2,3,4,7,8-HxCDD

0.1

PCB 126

0.1

1,2,3,6,7,8-HxCDD

0.1

PCB 169

0.01

1,2,3,7,8,9-HxCDD

0.1

   

1,2,3,4,6,7,8-HpCDD

0.01

Mono-ortho PCB

 

OCDD

0.0001

PCB 105

0.0001

   

PCB 114

0.0005

Dibenzofurany

 

PCB 118

0.0001

2,3,7,8-TCDF

0.1

PCB 123

0.0001

1,2,3,7,8-PnCDF

0.05

PCB 156

0.0005

2,3,4,7,8-PnCDF

0.5

PCB 157

0.0005

1,2,3,4,7,8-HxCDF

0.1

PCB 167

0.00001

1,2,3,6,7,8-HxCDF

0.1

PCB 189

0.0001

1,2,3,7,8,9-HxCDF

0.1

   

2,3,4,6,7,8-HxCDF

0.1

   

1,2,3,4,6,7,8-HpCDF

0.01

   

1,2,3,4,7,8,9-HpCDF

0.01

   

OCDF

0.0001

   

Van den Berg, M., Birnbaum, L., Bosveld, B.T.C., Brunström, B., Cook, P., Feeley, M., Giesy, J.P., Hanberg, A., Hasegawa, R., Kennedy, S.W., Kubiak, T., Larsen, J.C., van Leeuwen, F.X.R., Liem, A.K.D.,Nolt, C., Peterson, R.E., Poellinger, L., Safe, S., Schrenk, D., Tillitt,D., Tysklind, M., Younes, M., Waern, F.,Zacharewski, T. Toxic Equivalency Factors (TEFs) for PCBs, PCDDs, PCDFs for humans and wildlife. Environmental Health Perspective, 106 (12), 775-792, 1998

Zatímco sčítací charakter interakce sloučenin ve směsi byl pozorován ve většině studií, jiné než sčítací interakce PCDD/F a PCB byly zjištěny u vystavení většího než environmentálního. Přepodkládá se, že tyto nesčítací účinky jsou způsobeny různorodostí mechanismů působení jednotlivých konegerů a/nebo farmakokinetickými interakcemi. U mono-ortho PCB obzvláště bylo zjištěno, že účinky jako karcinogenita, akumulace porfyrinu, změny kocentrací hormonů štítné žlázy a neurotoxicita mohou být způsobeny jak za účasti Ah receptoru tak bez něj.

Kromě toho je možné, že na účincích vyvolaných mono-ortho PCB, které nejsou zpostředkovány Ah receptorem, se podílejí i di-, tri- a tetra-chloro ortho-substituované PCB. Přes tyto a jiné nejistoty spojené s používáním TEF, tento koncept pragmaticky zůstává nejvhodnějším způsobem vyhodnocování toxicity PCDD/F a PCB. Používání TCDD jako jediné míry toxicity směsí PCDD/F a PCB podceňuje celkové riziko těchto látek. Proto se doporučuje používání systému TEF, který bere v úvahu i vliv látek jiných než TCDD, včetně non-ortho a mono-ortho

PCB. Tím se umožní srovnání na základě TEQ s ohledem na přijatelný denní příjem (TDI) pro TCDD.

nahoru

Vyhodnocení a závěr

Vystavení

K dispozici jsou bohaté informace o koncentracích PCDD/F ve vzorcích z životního prostředí, potravinách, lidských tkáních a také o mateřském mléce v mnoha průmyslových zemích. Méně informací existuje o dioxinům podobných PCB. Dostupné údaje svědčí o snížení koncentrací těchto látek během posledních 10 let, hlavně díky účinným opatřením na omezení jejich úniku do životního prostředí a potravního řetězce.

Z výsledků studií sledující koncentrace dioxinů v potravinách v mnoha průmyslových zemích vyplývá, že denní příjem PCDD/F se pohybuje v intervalu 50-200 pg I-TEQ/osobu/den nebo 1-3 pg I-TEQ/kg hmotnosti/den pro dospělého člověka o hmotnosti 60 kg. Tyto hodnoty představují průměrné koncentrace v tkáních na úrovni 10-30 pg I-TEQ/g lipidů a tělesnou zátěž 2-6 ng I-TEQ/kg hmotnosti. Jestliže do těchto koncentrací započítáme vliv dioxinům podobných PCB (non-ortho a mono-ortho PCB), denní příjem může ve skutečnosti být až třikrát vyšší.

Nejnovější studie WHO sledující koncentrace kontaminantů v mateřském mléce zjistila, že průměrné koncentrace PCDD/F vyjádřené v TEQ byly menší než 10 pg/g tuku v mléce v rozvojových zemích a 10-35 pg/g tuku v průmyslových zemích. Po započítání dioxinům podobných PCB se celkové koncentrace vyjádřené v TEQ zvýšily dvojnásobně. Např. ve velké skupině vzorků mateřského mléka z Holandska analyzovaných v letech 1990-91 byla zjištěna průměrná koncentrace PCDD/F v TEQ 34,4 pg/g tuku v mléce. Po započítání vlivu dioxinům podobných PCB, celková hodnota TEQ se zvýšila na 72,3 pg/g tuku v mléce. Průměrný denní příjem kojenců s ohledem na hmotnost proto může řádově jedenkrát až dvakrát převyšovat denní příjem u dospělého jedince. Za zmínku stojí skutečnost, že ve většině průmyslových zemí došlo až k 50% snížení celkových koncentrací PCDD/F a PCB v mateřském mléce během posledních deseti let.

Při výpočtech intenzity environmentálního vystavení a tělesné zátěže (na základě faktorů ekvivalentní toxicity stanovených WHO v roce 1997) s ohledem na příspěvek jednotlivých kongenerů k celkové toxicitě se zjistilo, že TCDD se na celkové toxicitě podílí jen 10-20%. Po započtení vlivu dioxinům podobných PCB se tato hodnota ještě snížila a to na 5% celkové toxicity.

Jednání doporučilo, aby se v příštích výpočtech toxicity používaly TEF stanovené WHO v roce 1997 (viz Adekvátnost konceptu TEF). Toto bude mít za následek přibližně 10% zvýšení při výpočtech toxicity ve srovnání s I-TEF a původními TEF WHO pro PCB z roku 1994.

nahoru

Toxikokinetika

Hlavními determinanty kinetiky a poločasu zadržování těchto sloučenin je množství uloženého tuku v těle, míra vázání na CYP1A2 v játrech a rychlost metabolismu a vylučování. Velikost dávky také hraje důležitou roli a bylo zjištěno, že člověk, stejně jako zvířata, při větších dávkách zadržuje tyto látky v játrech. S ohledem na výše zmíněné determinanty však hlodavci musí být vystaveni podstatně vyšším dávkám než člověk (100- až 200-krát vyšším), aby došlo k nárůstu tělesné zátěže na hodnotu, jaká byla pozorována u člověka vystaveného pouze environmentálním koncentracím. Z farmakokinetického hlediska pak odhady tělesné zátěže představují nejvhodnější parametr pro mezidruhové srovnávání.

Vztah mezi průměrným denním příjmem a tkáňovými koncentracemi potvrzují údaje z Německa, které ukázaly, že snížování denního příjmu v TEQ během sedmi let (1989-1996) bylo doprovázeno podobným snížením koncentrací dioxinů v mateřském mléce a v krvi. S ohledem na poměrně dlouhé poločasy zadržování dioxinů a příbuzných látek, odhady tělesné zátěže způsobené stabilní intenzitou vystavení většinou nejsou ovlivněny krátkodobými či jednorázovými nadprůměrnými dávkami.

nahoru

Zdravotní účinky

Úloha Ah receptoru v toxikokinetickém řetězci působení PCDD/F a PCB (non-ortho a mono-ortho PCB) je popsána, včetně biochemických a toxikologických účinků. Schopnost Ah receptoru vázat dioxiny a reakce vyvolané takto aktivovaným receptorem podporuje hypotézu o nižší citlivosti člověka vůči TCDD v porovnání s hlodavci, zatímco ostatní biochemické a buněčné účinky se vyznačují citlivostí, která se mezi těmito dvěma druhy zásadně neliší. Ze studií placentárních vzorků vyplývá, že v lidské populaci existují značné rozdíly ve schopnosti Ah receptoru vázat dioxiny.

U pokusných zvířat byly pozorovány biochemické účinky (indukce CYP1A1/2, snížení hladiny EGFR aj.) při tělesných zátěžích podobným těm, které byly zaznamenány u lidské populace. Tyto účinky mohou ale nemusí mít spojitost s toxicitou TCDD.

Během vyhodnocování negativních účinků dioxinů při nízkých dávkách byla vyzkoušena metoda toxikokinetického modelování pro výpočet intenzity posledního vystavení (ED01) za účelem srovnávání následků vystavení. Tato metoda závisí do velké míry na předpokladech, na kterých je založena, a nejistoty spojené s interpretací výsledků přetrvávají. Proto v tomto hodnocení byly použity tradičnější způsoby založené na stanovení tělesné zátěže a empirickém pozorování (LOAEL a NOAEL).

Jak již bylo zmíněno, u TCDD byla pozorována široká škála účinků, menší už u ostatních PCDD/F a PCB, a to jak při pokusech na zvířatech tak ve studiích lidských populací vystavených komplexním směsím těchto látek. Z důvodu stanovení rizika pro člověka se konzultace zaměřila na účinky pozorované již při nízkých dávkách. Tabulka 1, část Nerakovinotvorné účinky u zvířat, obsahuje celou řadu pozorovaných LOAEL, které byly považovány za negativní a které vznikají při tělesné zátěži v intervalu 10-73 ng/kg. Tyto výsledky představují důležité vstupní údaje pro stanovení účinků spojených s nízkými dávkami PCDD/F.

Mezi těmito účinky nalezneme také vývojové a reproduktivní poruchy u krys a opic. Účinky jsou popsány spolu s mírou zvýšení tělesné zátěže nad environmentální koncentrace. Z těchto hodnot tělesné zátěže lze snadno vypočítat denní příjem, který by u člověka při chronickém vystavení způsobil podobnou tělesnou zátěž. Za předpokladu stabilních podmínek je možno tento příjem odhanout takto:

příjem [ng/kg/den] = tělesná zátěž [ng/kg] × ( ln(2) / poločas zadržování ) / f

kde f je podíl vstřebané dávky, které se u člověka odhaduje na 50% celkového množství obsaženého v potravě, a kde za poločas zadržování je dosazen poločas zadržování pro TCDD, což je 7,5 let. Výsledky těchto výpočtů jsou uvedeny v Tabulce 4. S ohledem na velké rozdíly v poločasech zadržování u jednotlivých druhů je žádoucí srovnat takto získané hodnoty mezi druhy. Bez povšimnutí nelze nechat skutečnost, že denní příjem pro člověka je v této metodě vypočítáván na základě tělesné zátěže u zvířat, při které byly pozorovány negativní účinky.

Konzultace také zvážila studii zvýšené citlivosti vůči virovým onemocněním pozorované u myší vystavených akutním dávkám TCDD, ale nezařadila ji mezi ostatní LOAEL z důvodu absence jasného vztahu mezi dávkou a účinkem. Tato absence naznačuje, že ve hře je zřejmě nějaký neznámý mechanismus. Také u dětí ze Sevesa trpících chlorakné, které byly vystaveny vysokým dávkám TCDD, byly pozorovány jen menší přechodné změny u různých nespecifikovaných parametrů imunitního systému (viz níže). Z podobné analýzy rakovinotvorných účinků pozorovaných u zvířat při chronickém vystavení vyplývá hodnota denního příjmu pro člověka na úrovni 150 pg/kg/den pro LOAEL (10 ng/kg/den) v Kocibově studii účinků u krys, což odpovídá tělesné zátěži 294 ng TCDD/kg. Kromě pozorovaných negativních účinků byly také zjištěny různé biochemické změny při tělesné zátěži v intervalu 3-10 ng/kg. Některé z nich jsou také uvedeny v Tabulce 1. Ačkoliv jsou tyto změny pozorovány při nizké tělesné zátěži, jsou předzvěstí dalších reakcí způsobených vystavením dioxinům a mohou ale nemusí vyústit v negativní účinky.

U člověka matčina konzumace vysokých dávek komplexních směsí teplem degradovaných PCB (PCB, PCDF a PCQ) způsobila různé přetrvávající, negativní, vývojové a neurologické poruchy u novorozeňat. V době vystavení byla tělesná zátěž u těchto matek 2-3 µg TCDD TEQ/kg. Nerakovinotvorné účinky byly pozorovány především u pracovníků mužského pohlaví vystavených při výkonu zaměstnání vysokým dávkám TCDD a do menší míry vysoce chlorovaným PCDD. Tyto účinky zahrnovaly: změny lipidů v séru, zvýšené hodnoty GGT v séru, zvýšená míra kardiovaskulárních onemocnění a cukrovky. Tyto účinky byly spojeny s tělesnou zátěží v době posledního vystavení v intervalu 28-400 ng/kg.

Tabulka 4. Tělesná zátěž TCDD u zvířat a odhadovaný denní příjem (EDI) pro člověka

Studie Účinek
(LOAEL)
Tělesná zátěž matky*
(ng/kg hmotnosti)
Hodnota EDI pro člověka
(pg/kg hmotnosti/den)
Gray et al., 1997a Krysy: snížená hladina spermií u potomků 28 14
Gehrs et al., 1997b; Gehrs & Smailowicz 1998 Snížení obrany-schopnosti orga-nizmu u potomků 50 25
Gray et al., 1997b Vyšší míra genitálních deformací u potomků 73 37

Schantz a Bowman,

1989

Opice: Poruchy neurologického vývoje (rozpoznávání objektů) u potomků 42 21
Rier et al., 1993 Endometriosa 42 21
  •    zvýšení nad environmentální koncentrace

- Gehrs, B.C., Riddle, M.M., Williams, W.C. and Smialowicz, R.J. Alterations in the developing immune system of the F344 rat after perinatal exposure to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin. II. Effects on the pup and the adult. Toxicology 122:229-240, 1997b.

- Gehrs, B.C. and Smailowicz, R.J. Persistent suppression of delayed-type hypersensitivity (DTH) in rats perinatally exposed to TCDD. Toxicologist 42:1501, 1998.

- Gray, L.E., Ostby, J.S. and Kelce, W.R. A dose-response analysis of the reproductive effects of a single gestational dose of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) in male Long Evans hooded rat offspring. Toxicol. Appl. Pharmacol. 146:11-20, 1997a.

- Gray, L.E., Wolf, C., Mann, P. and Ostby, J.S. In utero exposure to low doses of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) alters reproductive development of female Long Evans hooded rat offspring. Toxicol. Appl. Pharmacol. 146:237-244, 1997b.

- Rier, S.E., Martin, D.C., Bowman, R.E., Dmowski, W.P. and Becker, J.L. Endometriosis in Rhesus Monkeys (macaca mulatta) following chronic exposure to 2,3,7,8,-tetrachlorodibenzo-p-dioxin. Fundam. Appl. Toxicol. 21:433-441, 1993.

- Schantz, S. and Bowman, R.E. Learning in monkeys exposed perinatally to 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD). Neurotoxicol. Teratol. 11:13-19, 1989.

U obyvatel Sevesa (dětí i dospělých), kteří byli akutně vystaveni pouze vysokým dávkám TCDD s následnou koncentrací TCDD v sérových lipidech kolem 450 ng/kg u jedinců s nejvíce exponované zóny (Zóna A), byly pozorovány různé účinky včetně chlorakné, zvýšení aktivity enzymů v séru (GGT) a změny v hladině lymfocytů. Studie dětí ze Zóny A nepotvrdily poruchy imunitního systému. Studie úmrtnosti potvrdily zvýšenou mortalitu způsobenou kardiovaskulárními chorobami u mužů ze Zóny A a změnu poměru mezi novorozeňaty ženského a mužského pohlaví (převaha jedinců ženského pohlaví), které se narodily rodičům pocházejícím ze Zóny A.

Jak již bylo zmíněno, zpětně vypočítané koncentrace 2,3,7,8-TCDD v krvi u skupin zaměstnanců, pro které byly prokázány rakovinotvorné účinky, se překrývají s hodnotami koncentrací zjištěných u krys vystavených nejvyšším dávkám (100 ng/kg/den) v Kocibově studii. Tato údaje naznačují, že člověk může být stejně citlivý vůči negativnímu působení dioxinů a příbuzných látek jako ostatní zvířata, ačkoliv často chybí údaje, které by taková srovnání umožnily.

Konzultace považuje za nejlépe podložené výsledky epidemiologických studií skupin vystavených nejvyšším dávkám TCDD dokumentující zvýšené riziko onemocnění rakovinou obecně. U konkrétních druhů rakoviny již údaje tak spolehlivé nejsou. Relativní riziko onemocnění rakovinou ve skupině, která byla vystaveny nejvyšším dávkám a byla sledována po nejdelší dobu, bylo 1,4. Přestože je velmi málo pravděpodobné, že ve skutečnosti byly sledované účinky vyvolané jinými vlivy, nemůže být tato možnost úplně vyloučena.

U průmyslových skupin či obyvatel Sevesa, u kterých byly sledovány statistiky onemocnění rakovinou, byla intenzita vystavení řádově dva- až třikrát (u PCDD/F jeden- až dvakrát) vyšší než průměr. Střední hodnota tělesné zátěže se pohybovala v intervalu 20-100 ng/kg.

Interpretace výsledků studií sledující vliv vystavení na hmotnost při narození, hladinu hormonů štítné žlázy u matky a novorozeněte a vývoj nervového systému novorozeněte je problematická s ohledem na současné vystavení skupiny od dioxinů se lišícím PCB (a možná i jiným látkám), které také mohly sehrát klíčovou roli při vyvolání těchto účinků. Zaznamenané účinky byly pozorovány při tělesné zátěži jen mírně vyšší než u enviromentální tělesné zátěže a proto podtrhují potřebu přijetí opatření, které by jejich úniku do životního prostředí zabránily.

nahoru

Stanovení TDI

Stanovení TDI pro dioxiny a příbuzné látky vyžaduje spolehlivé stanovení hodnot NOAEL nebo LOAEL pro nejdůležitější a nejrelevantnější negativní účinky, které pak mohou sloužit jako referenční bod pro všechny ostatní negativní účinky. Hodnoty LOAEL stanovené pro nejcitlivější účinky u pokusných zvířat (Tabulka 4) a na nich založené hodnoty tělesné zátěže byly použity pro výpočet hodnot dlouhodobého denního příjmu pro člověka v intervalu 14-37 pg/kg/den. Konzultace si povšimla skutečnosti, že koncentrace v dolním a horním konci tohoto intervalu byly spojené s reakcemi vyvolanými akutními dávkami (bolusy) u krys, ale tento interval také zahrnoval účinky pozorované u opic po dobu čtyř let, které se více podobaly příjmu u člověka. S ohledem na nejistoty spojené se stanovováním jednoho spolehlivého LOAEL pro určení TDI, konzultace došla k závěru, že použití intervalu 14-37 pg/kg/den pro denní příjem u člověka je opodstatněné pro vyhodnocení zdravotních rizik spojených s dioxiny a příbuznými látkami.

Při stanovování TDI na základě TEQ bylo nutno vyřešit otázku použití faktorů nejistoty, proto aby bylo možno:

  1. použít interval hodnot LOAEL místo jedné pevné hodnoty NOAEL,
  2. zahrnout do výpočtů možné rozdíly mezi citlivostí člověka a pokusných zvířat,
  3. zahrnout do výpočtů možné rozdíly v citlivosti uvnitř lidské populace,
  4. zahrnout do výpočtů rozdíly v poločasech zadržování pro komplexní směsi látek.
Jelikož jako základ byla použita hodnota tělesné zátěže, není nutno započítávat do výpočtů faktor nejistoty pro rozdíly v toxikokinetice mezi jednotlivými druhy. S ohledem na možné rozdíly v citlivosti vůči účinkům dioxinů a příbuzných látek, bylo již zmíněno, že v některých případech je člověk stejně citlivý jako pokusná zvířata. Toto znamená, že je nutno použít jen nízký faktor nejistoty pro rozdíly v citlivosti.

Jelikož hodnoty LOAEL uvedené v Tabulce 4 se lišily jen dva- až třikrát od hodnot NOAEL, a jelikož rozdíly v poločasech zadržování mezi dioxiny a dioxinům podobnými PCB byly taky malé (a částečně vyrovnané použitím faktorů ekvivalentní toxicity), konzultace došla k závěru, že použití faktoru nejistoty v hodnotě 10 je dostačující.

Aplikováním faktoru nejistoty 10 na interval hodnot LOAEL 14-37 pg TCDD/kg hmotnosti/den byl určen přijatelný denní příjem (TDI), vyjádřen jako interval, 1-4 TEQ pg/kg hmotnosti/den pro dioxiny a příbuzné látky.

Konzultace zdůraznila, že TDI představuje přijatelný denní příjem pro celoživotní vystavení a že krátkodobé, občasné vystavení vyšším dávkám by nemělo způsobit negativní zdravotní následky za předpokladu, že hodnota průměrného příjmu není dlouhodobě překročena.

Je nutné mít na vědomí, že určité menší následky se mohou objevit u některých částí populace průmyslových zemích za současných hodnot denního příjmu (2-6 TEQ pg/kg hmotnosti/den) a tělesné zátěže (4-12 TEQ ng/kg hmotnosti). Není však jednoznačně podloženo, že tyto účinky jsou způsobeny jen a pouze dioxiny bez účasti dalších látek, a proto se tyto hodnoty považují za dočasně přijatelné. Konzultace však zdůraznila, že hodnoty TDI v horním konci intervalu (4 pg TEQ/kg/den) by měly být dočasně považovány za maximální přijatelný denní příjem a že konečný cíl je snížení hodnot denního příjmu na 1 pg TEQ/kg/den.

Konzultace proto doporučuje, aby se okamžitě přistoupilo k přijetí veškerých možných opatření ke snížení úniku dioxinů a příbuzných látek do životního prostředí tak, aby se snížily jejich koncentrace v potravním řetězci a v konečném důsledku i hodnoty tělesné zátěže u člověka.

Dále by se mělo přistoupit k okamžitým opatřením ke snížení zatížení z konkrétních zdrojů u konkrétních podskupin, které jsou vystaveny vyšším dávkám než celkové populace.

nahoru

Kojení

Kojení novorozenci jsou vystaveni vyšším dávkám těchto látek s ohledem na jejich hmotnost, ačkoliv jen během poměrně krátkého období jejich života. Je však důležité si uvědomit, že kojení má pozitivní účinky i přes vysoký obsah kontaminantů v mateřském mléce. Menší účinky pozorované ve studiích byly spojeny spíše s transplacentárním přenosem dioxinů než s kojením. Proto konzultace jen zopakovala závěry předchozích schůzí WHO o zdravotním vlivu kojení mateřským mlékem kontaminovaným dioxiny a příbuznými látkami, že dostupné údaje si nevynucují změnu doporučení WHO, která kojení schvalují a podporují. Na základě nových klinických údajů, které podporují hypotézy o biologické přijatelnosti určitých experimentálních pozorování, by měla být přijata opatření na identifikaci a kontrolu zdrojů znečištění životního prostředí těmito látkami.

Kunzultace se zmínila, že během posledních deseti let došlo k jasnému snížení koncentrací dioxinů v mateřském mléce téměř ve všech sledovaných oblastech s vhodnými údaji. Toto je s největší pravděpodobností způsobeno zvýšeným sledováním a kontrolou zdrojů environmentálního znečištění. (poznámka DZ: v České republice se neprovádí ani systematické sledování, ani zatím nejsou stanoveny žádné zákonné limity které by vznik dioxinů omezovaly.) Příští konzultace za přibližně pět let by měla vyhodnotit úspěšnost plnění těchto cílů.

jbj
podporte
Sledujte nás na:

Přehled zpráv emailem

zachranme-irbise
toxické látky
udrzitelna spotreba
verejnost
odpady
vzduch2
praha2
voda2
biodiv2
stromy