Неуротоксичност и репродуктивна токсичност су важне области за процену ризика, пошто су нервни и репродуктивни систем веома осетљиви на ксенобиотичке ефекте. Многи агенси су идентификовани као токсични за ове системе код људи (Барлов и Сулливан 1982; ОТА 1990). Многи пестициди су намерно дизајнирани да ометају репродукцију и неуролошке функције у циљним организмима, као што су инсекти, кроз мешање у хормонску биохемију и неуротрансмисије.

Тешко је идентификовати супстанце потенцијално токсичне за ове системе из три међусобно повезана разлога: прво, они су међу најкомплекснијим биолошким системима код људи, а животињски модели репродуктивне и неуролошке функције су генерално признати као неадекватни за представљање таквих критичних догађаја као што је спознаја. или рани ембриофетални развој; друго, не постоје једноставни тестови за идентификацију потенцијалних репродуктивних или неуролошких токсиканата; и треће, ови системи садрже више типова ћелија и органа, тако да се ниједан скуп механизама токсичности не може користити за закључивање односа доза-одговор или предвиђање односа структуре и активности (САР). Штавише, познато је да осетљивост и нервног и репродуктивног система варира са годинама и да излагање у критичним периодима може имати много теже последице него у другим временима.

Процена ризика од неуротоксичности

Неуротоксичност је важан јавноздравствени проблем. Као што је приказано у табели 1, било је неколико епизода људске неуротоксичности које су укључивале хиљаде радника и других популација изложених индустријским испуштањем, контаминираном храном, водом и другим векторима. Професионална изложеност неуротоксинима као што су олово, жива, органофосфатни инсектициди и хлорисани растварачи је широко распрострањена широм света (ОТА 1990; Јохнсон 1978).

Табела 1. Одабрани главни инциденти неуротоксичности

Извор: ОТА 1990.

Хемикалије могу утицати на нервни систем путем деловања на било коју од неколико ћелијских мета или биохемијских процеса унутар централног или периферног нервног система. Токсични ефекти на друге органе такође могу утицати на нервни систем, као у примеру хепатичне енцефалопатије. Манифестације неуротоксичности укључују ефекте на учење (укључујући памћење, когницију и интелектуалне перформансе), соматосензорне процесе (укључујући сензацију и проприорецепцију), моторичке функције (укључујући равнотежу, ход и контролу финих покрета), афекте (укључујући статус личности и емоционалност) и аутономне функција (нервна контрола ендокриних функција и система унутрашњих органа). Токсични ефекти хемикалија на нервни систем често варирају у осетљивости и експресији са годинама: током развоја, централни нервни систем може бити посебно подложан токсичним увредама због продуженог процеса ћелијске диференцијације, миграције и контакта од ћелије до ћелије. који се дешава код људи (ОТА 1990). Штавише, цитотоксично оштећење нервног система може бити неповратно јер се неурони не замењују након ембриогенезе. Док је централни нервни систем (ЦНС) донекле заштићен од контакта са апсорбованим једињењима кроз систем чврсто повезаних ћелија (крвно-мождана баријера, састављена од капиларних ендотелних ћелија које облажу васкулатуру мозга), токсичне хемикалије могу добити приступ ЦНС помоћу три механизма: растварачи и липофилна једињења могу да прођу кроз ћелијске мембране; нека једињења могу да се вежу за ендогене транспортне протеине који служе за снабдевање хранљивих материја и биомолекула у ЦНС; мали протеини ако се удахну могу се директно преузети од стране олфакторног нерва и транспортовати до мозга.

амерички регулаторни органи

Законска овлашћења за регулисање супстанци за неуротоксичност додељена су четирима агенцијама у Сједињеним Државама: Управи за храну и лекове (ФДА), Агенцији за заштиту животне средине (ЕПА), Управи за безбедност и здравље на раду (ОСХА) и Комисији за безбедност потрошачких производа (ЦПСЦ). Док ОСХА генерално регулише професионалну изложеност неуротоксичним (и другим) хемикалијама, ЕПА има овлашћење да регулише професионалну и непрофесионалну изложеност пестицидима према Федералном закону о инсектицидима, фунгицидима и родентицидима (ФИФРА). ЕПА такође регулише нове хемикалије пре производње и маркетинга, што обавезује агенцију да размотри и професионалне и непрофесионалне ризике.

Опасност идентификација

Средства која негативно утичу на физиологију, биохемију или структурни интегритет нервног система или функцију нервног система изражену у понашању дефинишу се као неуротоксични хазарди (ЕПА 1993). Одређивање инхерентне неуротоксичности је тежак процес због сложености нервног система и вишеструких израза неуротоксичности. Неки ефекти могу бити одложени у изгледу, као што је одложена неуротоксичност одређених органофосфатних инсектицида. Неопходни су опрез и расуђивање при одређивању опасности од неуротоксичности, укључујући разматрање услова излагања, дозе, трајања и времена.

Идентификација опасности се обично заснива на токсиколошким студијама интактних организама, у којима се бихејвиоралне, когнитивне, моторичке и соматосензорне функције процењују низом истраживачких алата укључујући биохемију, електрофизиологију и морфологију (Тилсон и Цабе 1978; Спенцер и Сцхаумберг 1980). Важност пажљивог посматрања понашања целог организма не може се пренагласити. Идентификација опасности такође захтева процену токсичности у различитим развојним фазама, укључујући рани живот (интраутерини и рани неонатални) и старење. Код људи, идентификација неуротоксичности подразумева клиничку евалуацију коришћењем метода неуролошке процене моторичке функције, течности говора, рефлекса, сензорне функције, електрофизиологије, неуропсихолошког тестирања, ау неким случајевима и напредних техника снимања мозга и квантитативне електроенцефалографије. СЗО је развила и потврдила батерију за тестирање неуробихејвиоралног језгра (НЦТБ), која садржи сонде моторичке функције, координације руку и очију, времена реакције, тренутног памћења, пажње и расположења. Ова батерија је међународно потврђена координираним процесом (Јохнсон 1978).

Идентификација опасности коришћењем животиња такође зависи од пажљивих метода посматрања. Америчка ЕПА је развила функционалну опсервациону батерију као тест првог нивоа дизајниран за откривање и квантификацију великих очигледних неуротоксичних ефеката (Мосер 1990). Овај приступ је такође уграђен у ОЕЦД методе испитивања субхроничне и хроничне токсичности. Типична батерија укључује следеће мере: држање; ход; мобилност; општа узбуђеност и реактивност; присуство или одсуство тремора, конвулзија, сузења, пилоерекције, саливације, прекомерног мокрења или дефекације, стереотипа, кружења или других бизарних понашања. Изазвана понашања укључују одговор на руковање, штипање репа или кликове; равнотежа, рефлекс исправљања и снага стиска задњег екстремитета. Неки репрезентативни тестови и агенси идентификовани овим тестовима приказани су у табели 2.

Табела 2. Примери специјализованих тестова за мерење неуротоксичности

Извор: ЕПА 1993.

Ови тестови могу бити праћени сложенијим проценама које су обично резервисане за механичке студије, а не за идентификацију опасности. Методе ин витро за идентификацију опасности од неуротоксичности су ограничене јер не дају индикације ефеката на сложене функције, као што је учење, али могу бити веома корисне у дефинисању циљних места токсичности и побољшању прецизности студија о дози и одговору циљног места (видети СЗО 1986 и ЕПА 1993 за свеобухватне расправе о принципима и методама за идентификацију потенцијалних неуротоксичних супстанци).

Процена доза-одговор

Однос између токсичности и дозе може се заснивати на подацима код људи када су доступни или на тестовима на животињама, као што је горе описано. У Сједињеним Државама, приступ несигурности или фактора сигурности се генерално користи за неуротоксичне супстанце. Овај процес укључује одређивање „нивоа без уоченог штетног ефекта“ (НОАЕЛ) или „најнижег уоченог нивоа штетног ефекта“ (ЛОАЕЛ), а затим дељење овог броја факторима несигурности или безбедности (обично вишеструки од 10) како би се омогућила разматрања као што је непотпуност подаци, потенцијално већа осетљивост људи и варијабилност људског одговора због старости или других фактора домаћина. Добијени број се назива референтна доза (РфД) или референтна концентрација (РфЦ). Ефекат који се јавља при најнижој дози код најосетљивијих животињских врста и пола се генерално користи за одређивање ЛОАЕЛ или НОАЕЛ. Конверзија дозе животиња у изложеност људи се врши стандардним методама дозиметрије међу врстама, узимајући у обзир разлике у животном веку и трајању излагања.

Коришћење приступа фактора неизвесности претпоставља да постоји праг или доза испод које се не индукује нежељени ефекат. Прагове за специфичне неуротоксичне супстанце може бити тешко експериментално одредити; заснивају се на претпоставкама о механизму деловања који може, али не мора важити за све неуротоксичне супстанце (Силбергелд 1990).

Процена изложености

У овој фази, процењују се информације о изворима, путевима, дозама и трајању излагања неуротоксичном супстанци за људске популације, субпопулације или чак појединце. Ове информације могу бити изведене из праћења медија животне средине или узорковања људи, или из процена заснованих на стандардним сценаријима (као што су услови на радном месту и описи послова) или моделима судбине и дисперзије животне средине (видети ЕПА 1992 за опште смернице о методама процене изложености). У неким ограниченим случајевима, биолошки маркери се могу користити за валидацију закључака и процена изложености; међутим, постоји релативно мало употребљивих биомаркера неуротоксиканата.

Карактеризација ризика

Комбинација идентификације опасности, дозе-одговора и процене изложености се користи за развој карактеризације ризика. Овај процес укључује претпоставке о екстраполацији високих до малих доза, екстраполацији са животиња на људе и прикладности претпоставки прага и употребе фактора несигурности.

Репродуктивна токсикологија—методе процене ризика

Репродуктивне опасности могу утицати на вишеструке функционалне крајње тачке и ћелијске мете унутар људи, са последицама по здравље погођене особе и будућих генерација. Репродуктивне опасности могу утицати на развој репродуктивног система код мушкараца и жена, репродуктивно понашање, хормонску функцију, хипоталамус и хипофизу, гонаде и заметне ћелије, плодност, трудноћу и трајање репродуктивне функције (ОТА 1985). Поред тога, мутагене хемикалије могу такође утицати на репродуктивну функцију оштећивањем интегритета заметних ћелија (Дикон 1985).

Природа и обим штетних ефеката излагања хемикалијама на репродуктивну функцију у људској популацији су углавном непознати. Релативно мало информација о надзору је доступно о таквим крајњим тачкама као што су плодност мушкараца или жена, старост менопаузе код жена или број сперматозоида код мушкараца. Међутим, и мушкарци и жене су запослени у индустријама у којима може доћи до излагања репродуктивним опасностима (ОТА 1985).

Овај одељак не рекапитулира оне елементе који су заједнички за процену ризика од неуротоксичних и репродуктивних токсиканата, већ се фокусира на питања специфична за процену ризика од репродуктивних токсиканата. Као и код неуротоксиканата, овлашћење за регулисање хемикалија за репродуктивну токсичност је дато статутом у ЕПА, ОСХА, ФДА и ЦПСЦ. Од ових агенција, само ЕПА има наведени скуп смерница за процену ризика од репродуктивне токсичности. Поред тога, држава Калифорнија је развила методе за процену ризика од репродуктивне токсичности као одговор на државни закон, Предлог 65 (Пеасе ет ал. 1991).

Токсиканти за репродукцију, попут неуротоксиканата, могу деловати тако што утичу на било који од бројних циљних органа или молекуларних места деловања. Њихова процена има додатну сложеност због потребе да се процене три различита организма одвојено и заједно — мужјак, женка и потомство (Маттисон и Тхомфорд 1989). Док је важна крајња тачка репродуктивне функције стварање здравог детета, репродуктивна биологија такође игра улогу у здрављу организама у развоју и зрелости без обзира на њихово учешће у размножавању. На пример, губитак овулаторне функције природним исцрпљивањем или хируршким уклањањем ооцита има значајне ефекте на здравље жена, укључујући промене у крвном притиску, метаболизму липида и физиологији костију. Промене у биохемији хормона могу утицати на осетљивост на рак.

Опасност идентификација

Идентификација опасности по репродукцију може се извршити на основу података о људима или животињама. Генерално, подаци од људи су релативно ретки, због потребе за пажљивим надзором да би се откриле промене у репродуктивној функцији, као што су број или квалитет сперме, учесталост овулације и дужина циклуса, или старост у пубертету. Откривање репродуктивних опасности прикупљањем информација о стопама плодности или података о исходу трудноће може бити збуњено намерним сузбијањем плодности које врше многи парови кроз мере планирања породице. Пажљиво праћење одабраних популација указује да стопе репродуктивног неуспеха (побачаја) могу бити веома високе, када се процењују биомаркери ране трудноће (Свеенеи ет ал. 1988).

Протоколи тестирања на експерименталним животињама се широко користе за идентификацију репродуктивних токсиканата. У већини ових дизајна, како су их развили ФДА и ЕПА у Сједињеним Државама и на међународном нивоу од стране ОЕЦД програма смерница за тестирање, ефекти сумњивих агенаса се откривају у смислу плодности након излагања мушкараца и/или жена; посматрање сексуалног понашања везаног за парење; и хистопатолошки преглед гонада и помоћних полних жлезда, као што су млечне жлезде (ЕПА 1994). Често студије репродуктивне токсичности укључују континуирано дозирање животиња током једне или више генерација како би се открили ефекти на интегрисани репродуктивни процес, као и да би се проучавали ефекти на специфичне органе репродукције. Препоручују се вишегенерацијске студије јер дозвољавају откривање ефеката који могу бити изазвани излагањем током развоја репродуктивног система ин утеро. Национални токсиколошки програм у Сједињеним Државама развио је посебан протокол тестирања, Репродуктивну процену континуираним узгојем (РАЦБ). Овај тест даје податке о променама у временском размаку трудноћа (одраз овулаторне функције), као ио броју и величини легла током целог тестног периода. Када се продужи на животни век женке, може дати информације о раном репродуктивном неуспеху. Мере сперме могу се додати у РАЦБ да би се откриле промене у мушкој репродуктивној функцији. Посебан тест за откривање губитка пре или након имплантације је доминантни смртоносни тест, дизајниран да открије мутагене ефекте у мушкој сперматогенези.

Ин витро тестови су такође развијени као скрин за репродуктивну (и развојну) токсичност (Хеиндел и Цхапин 1993). Ови тестови се генерално користе за допуну резултата ин виво тестова пружањем више информација о циљном месту и механизму уочених ефеката.

Табела 3 приказује три типа крајњих тачака у процени репродуктивне токсичности — посредоване паровима, специфичне за жене и специфичне за мушкарце. Крајње тачке посредоване паром укључују оне које се могу открити у вишегенерацијским студијама и студијама на једном организму. Они углавном укључују и процену потомства. Треба напоменути да је мерење плодности код глодара генерално неосетљиво, у поређењу са таквим мерењем код људи, и да се нежељени ефекти на репродуктивну функцију могу јавити при нижим дозама од оних које значајно утичу на плодност (ЕПА 1994). Крајње тачке специфичне за мушкарце могу укључивати доминантне тестове смртности, као и хистопатолошку процену органа и сперме, мерење хормона и маркере сексуалног развоја. Функција сперме се такође може проценити методама ин витро оплодње да би се открила својства пенетрације и капацитације заметних ћелија; ови тестови су вредни јер су директно упоредиви са ин витро проценама спроведеним у клиникама за плодност код људи, али сами по себи не дају информације о дози и одговору. Коначне тачке специфичне за жене укључују, поред хистопатологије органа и мерења хормона, процену последица репродукције, укључујући лактацију и раст потомака.

Табела 3. Крајње тачке у репродуктивној токсикологији

¹ Крајње тачке које се могу добити релативно неинвазивно код људи.

Извор: ЕПА 1994.

У Сједињеним Државама, идентификација опасности се завршава квалитативном проценом података о токсичности према којој се процењује да хемикалије имају довољно или недовољно доказа о опасности (ЕПА 1994). „Довољно“ докази укључују епидемиолошке податке који обезбеђују убедљиве доказе о узрочно-последичној вези (или недостатку исте), засноване на студијама контроле случаја или кохортним студијама, или добро подржаним серијама случајева. Довољан број података о животињама може бити повезан са ограниченим подацима о људима како би се подржао налаз о опасности по репродукцију: да би биле довољне, експерименталне студије су генерално потребне да се користе ЕПА-ине смернице за испитивање од две генерације и морају укључивати минимум података који показују нежељени ефекат на репродукцију у одговарајућој, добро спроведеној студији на једној тест врсти. Ограничени подаци о људима могу или не морају бити доступни; није неопходно за потребе идентификације опасности. Да би се искључила потенцијална опасност по репродукцију, подаци о животињама морају укључити адекватан низ крајњих тачака из више од једне студије које не показују нежељени репродуктивни ефекат при минимално токсичним дозама за животињу (ЕПА 1994).

Процена доза-одговор

Као и код процене неуротоксичних супстанци, демонстрација ефеката повезаних са дозом је важан део процене ризика од репродуктивних токсиканата. Две посебне потешкоће у анализама доза-одговор настају због компликоване токсикокинетике током трудноће и важности разликовања специфичне репродуктивне токсичности од опште токсичности за организам. Ослабљене животиње или животиње са значајном неспецифичном токсичношћу (као што је губитак тежине) можда неће овулирати или се парити. Токсичност за мајку може утицати на одрживост трудноће или подршку лактацији. Ови ефекти, иако су докази о токсичности, нису специфични за репродукцију (Киммел ет ал. 1986). Процена одговора на дозу за специфичну крајњу тачку, као што је плодност, мора да се уради у контексту свеукупне процене репродукције и развоја. Односи доза-одговор за различите ефекте могу се значајно разликовати, али ометају откривање. На пример, средства која смањују величину легла могу да не утичу на тежину легла због смањене конкуренције за интраутерину исхрану.

Процена изложености

Важна компонента процене изложености за процену репродуктивног ризика односи се на информације о времену и трајању изложености. Мере кумулативне изложености могу бити недовољно прецизне, у зависности од биолошког процеса на који се утиче. Познато је да излагање у различитим фазама развоја код мушкараца и жена може резултирати различитим исходима и код људи и код експерименталних животиња (Граи ет ал. 1988). Временска природа сперматогенезе и овулације такође утиче на исход. Ефекти на сперматогенезу могу бити реверзибилни ако излагање престане; међутим, токсичност ооцита није реверзибилна јер женке имају фиксни сет заметних ћелија које могу да користе за овулацију (Маттисон и Тхомфорд 1989).

Карактеризација ризика

Као и код неуротоксичних супстанци, постојање прага се обично претпоставља за репродуктивне токсичне супстанце. Међутим, деловање мутагених једињења на заметне ћелије може се сматрати изузетком од ове опште претпоставке. За друге крајње тачке, РфД или РфЦ се израчунавају као код неуротоксиканата одређивањем НОАЕЛ или ЛОАЕЛ и применом одговарајућих фактора несигурности. Ефекат који се користи за одређивање НОАЕЛ или ЛОАЕЛ је најосетљивија негативна репродуктивна крајња тачка од најприкладније или најосетљивије врсте сисара (ЕПА 1994). Фактори несигурности укључују разматрање варијација међу врстама и унутар врста, способност да се дефинише прави НОАЕЛ и осетљивост откривене крајње тачке.

Карактеризација ризика такође треба да буде фокусирана на специфичне подпопулације у ризику, евентуално наводећи мушкарце и жене, статус трудноће и старост. Посебно осетљиве особе, као што су жене у лактацији, жене са смањеним бројем јајних ћелија или мушкарци са смањеним бројем сперматозоида, и препубертални адолесценти такође могу бити узети у обзир.

Назад