Toxikologický skríning chemických látok a materiálov.
J. Szokolayová
Slovenská zdravotnícka univerzita
(VVZ-SZU, Riaditeľ MUDr. J. Kazár, DrSc.)
Súhrn:
Popisujú sa metódy a prístupy hodnotenia zdravotného rizika chemických látok vzhľadom na požiadavky legislatívy. Toxikologický skríning zaujíma v tejto činnosti významné miesto najmä na poli identifikácie a charakterizácie nebezpečenstva v rámci odhadu rizika. V článku sa poukazuje aj na možnosti využívania niektorých modelov alternatívnych metód odhadu rizika z chemických látok pre človeka.
Kľúčové slová:
Odhad rizika, toxikologický skríning.
Často sme svedkami, že pri posudzovaní rôznych materiálov, potravín, alebo vody sa musí vyjadriť ich škodlivosť alebo neškodnosť, pričom sú formulované závery na základe neodbornej interpretácie poznatkov o toxicite najmä chemických látok.
Čo je to škodlivosť a jed? Podľa nariadenia vlády č.206/1988 za jed sa považovala látka, ktorá už v malých dávkach spôsobuje otravu. Zákon NR SR č.163/2001 Z. z. o chemických látkach a iných prípravkoch definuje nebezpečnosť (hazard) vyplývajúci z chemických látok ako schopnosť látky spôsobiť smrť, alebo krátkodobé, dlhotrvajúce, alebo opakované poškodenie zdravia.
V minulosti sa škodlivosť často zjednodušovala údajmi akútnej toxicity látok. Až po aférach s potravinárskym farbivom maslovou žltou, s DDT a s antibiotikami sa sústredila pozornosť aj na v klasickom zmysle netoxické avšak škodlivé látky.
Rosival (1) už viac ako 35 rokov tvrdí, že otázka ekotoxikologickej škodlivosti nie je abstraktný pojem. Pri každom sledovaní expozície človeka chemickým látkam, či už ide o priamy kontakt alebo nepriame riziko cestou zložiek prostredia (vzduch, voda, pôda a potraviny), vždy sa musí hodnotiť kolobeh látky. Teda otázka neznie iba tak či je látka škodlivá, ale tak či je látka škodlivá pri danej expozícii a množstva, pri danom prívode do organizmu a v danom prostredí. Napríklad posudzovanie SO2 inhalačnou cestou je iné ako jeho posudzovanie ako aditívnej látky do potravín, kde ho posudzujeme inak vo víne ako v sušenom ovocí.
Z uvedených príkladov vyplýva že u nás trend na hodnotenie zdravotných rizík bol podobný z hľadiska odhadu rizika dávno pred dnes dominujúcim prístupom „risk assessment“ (odhad rizika), ktorý bol v roku 1983 uvedený do praxe v USA.
Postup odhadu rizika pozostáva z týchto stupňov činnosti (2):
- identifikácia nebezpečenstva (hazardu) ktorá sa opiera o metódy experimentálnej toxikológie na zvieratách a metódy toxikológie in vitro. Ide o tradičné štúdium toxicity, neurotoxicity, genotoxicity, imunotoxicity a alergie. Popri tradičných prístupoch akútnej a chronickej toxicity zdôrazňuje sa potreba najmä imunotoxicity a novšie aj endokrinnej aktivity;
- charakterizovanie nebezpečenstva ktoré sa opiera o zistenie odpovede na príslušnú dávku látky, o skúmanie mechanizmov účinkov a ich extrapoláciu, pritom sa zameriava na matematické modelovanie a na kvantifikáciu účinkov tak aby vzťahy dávka – odpoveď sa dali porovnať charakterizáciou rizika;
hodnotenie expozície ktoré sa zameriava na určenie príjmu napr. z potravín a na hodnotenie príspevkov z epidemiológie. Tento postup je kľúčový z hľadiska hodnotenia rizika z príjmu, preto je dôležité stanoviť obsah kontaminujúcej látky napr. v potravinách ďalej môže výrazne prispieť pri identifikácii nebezpečenstva a k jeho charakterizácii.
Na základe odhadu rizika vychádzajúc z pokusov na zvieratách sa určujú aj hygienické (legislatívne) limity v potravinách, v ovzduší a vo vode. Pritom sa vychádza z experimentálne zistenej hladiny NOEL (No Observed Effect Level), teda hladiny pri ktorej neboli pozorované žiadne účinky na pokusných zvieratách (prípadne LOEL – najnižšia hladina s biologickou aktivitou). Zistené hodnoty sa potom transformujú na potraviny resp. ovzdušie uplatnením príslušných bezpečnostných faktorov (3).
Pri hodnotení rizika pre životné prostredie sa porovnáva hodnota PEC (Predicted Enwiromental Concentration) – teda predpokladaná enviromentálna koncentrácia, s hodnotou PNEC (Predicted No Effect Concentration) – teda s predpokladanou koncentráciou nulového účinku. Hodnota PNEC sa vypočíta z hodnôt získaných testovaním na organizmoch (NOEL, LOEL). Kvantitatívny prípadne kvalitatívny odhad expozície sa stanovuje pre tie sféry životného prostredia, v ktorých je známa alebo predvídateľná prítomnosť chemickej látky. Ak je pomer PEC/PNEC menší ako 1, nie je nutné získavať ďalšie informácie, uskutočňovať ďalšie testy a nemusia sa uskutočňovať žiadne opatrenia na zníženie rizika. Ak je pomer väčší ako 1, je potrebné sa látkou zaoberať ( zhromaždiť ďalšie informácie, spresniť testy a pod.) alebo prijať odporúčanie na zníženie rizika (4).
Identifikáciu a charakterizáciu nebezpečenstva možno označiť aj ako posúdenie účinku látky, čo potom vyústi do charakterizácii rizika, ktorá je základom pre management (ovládanie) rizika až po legislatívne opatrenia.
Z pomedzi týchto činností v rámci odhadu rizika toxikologický skríning ako posúdenie inherentných účinkov chemických látok patrí jednoznačne do skupiny identifikácie a charakterizácie nebezpečenstva.
Naše pracovisko pokrýva neobyčajne širokú oblasť toxikologickým skríningom ktorý sa vykonáva na požiadanie dovozcov a vývozcov v oblasti predmetov bežného užívania ako obalových materiálov, lakov a farbív, motorových olejov, strojných mazadiel, stavebných materiálov a čistiacich prostriedkov. Z obalových materiálov ide dominantne o plastické látky napr. posudzovanie monomérov a iných aditív do plastov. Medzi najsledovanejšie látky patrí napr. formaldehyd uvoľnený z fenolformaldehydových živíc ale aj papier, textílie, drevotrieskové materiály a pod. Často predstavuje problém uvoľňovanie esteru kyseliny ftálovej a medzi najčastejšie sledované kontaminanty patria aj toxické kovy. U obalových materiálov okrem toxikologického skrínigu sa opierame pri celkovom posudku o potravinový kódex, ktorý je už v plnom súlade s EÚ.
U všetkých materiálov posudzujeme bezpečnostné listy, označovanie výrobkov, a ukazovateľov hygieny práce resp. pracovného lekárstva.
Pre cudzorodé látky v potravinách veľmi zriedkavo potrebujeme skríningové toxikologické testy, keďže všetky toxikologické údaje sú k dispozícii na medzinárodných fórach WHO/FAO, FDA alebo EÚ, v databáze týchto organizácií. V niektorých prípadoch posudzujeme látky, ktoré sa vyskytujú v našich výrobkoch a výrobca ich vyváža ako aditíva alebo arómy, pričom potrebuje certifikovať svoj výrobok z hľadiska požiadaviek EÚ.
Zvyšujúca sa potreba hodnotenia rizika z chemických látok musí byť v rovnováhe s potrebou pokusov na zvieratách. V tomto smere sa u nás presadzuje koncepcia opierajúca sa o alternatívne metódy, resp. znižovanie počtu pokusných zvierat a v rámci EÚ rešpektovanie výsledkov zahraničných hodnotení.
V rezorte pôdohospodárstva SR je Štátna veterinárna správa príslušným orgánom zodpovedným za akreditáciu chovných, kŕmnych a pokusných zariadení na zvieratách. To znamená že každý pokus na zvieratách sa musí akreditovať podľa nariadenia vlády SR 289/2003.
Vyhnúť sa testovaniu na pokusných zvieratách nie je možné úplne, je však možné redukovať počet toxikologických testov. Pomocou alternatívnych metód, ako sú počítačové modely QSAR (Quantitative Structure Activity Relationship), ktoré sa opierajú o kvantitatívny vzťah medzi príbuznými štruktúrami a aktivitou látky, je možné predpovedať niektoré jej vlastnosti. Správne aplikovaná matematická štatistika dokáže stanoviť pravdepodobnosť, s akou sa získané výsledky približujú k hodnotám získaným toxikologickými testami. Niektoré modely sú schopné vymedziť optimálnu oblasť odhadu pričom sa skúma či je tento model aplikovateľný a s akou štatistickou pravdepodobnosťou na testovanú látku. V modeloch sa teda testuje správnosť vypočítanej hodnoty na základe podobnosti testovanej zlúčeniny so sériou látok v databáze (5).
Existuje množstvo systémov aplikácií QSAR, ktoré majú rozdielnu schopnosť predpovedať vlastnosti chemických látok. Ich použitie si vyžaduje hlbšie znalosti z oblasti chémie, toxikológie, ekotoxikológie a v neposlednom rade aj v matematickej štatistike. V súčasnosti prebieha na úrovni EÚ diskusia o možnostiach vývoja, validácie a implementácie metód QSAR ako súčasť odhadu rizika.
V súvislosti s hodnotením rizika v EÚ je novšie aktuálny problém hodnotenia prahu toxikologickej obozretnosti, ktorý sa týka možnosti stanovenia prahu expozície človeka pre chemické látky, pod ktorým niet významného rizika pre zdravie človeka. Túto zásadu prijali aj v EÚ a na pôde Codex Alimentarius a uplatnili pri hodnotení aromatických látok do potravín. Ide o odhadovaný príjem nižší ako prah rizika 1,5 µ (0,0015 mg) na osobu a deň (6).
Zákon č.163 z roku 2001 resp. jeho novela zabezpečuje legislatívne pokrytie problematiky posudzovania chemických látok. Podľa zákona podnikateľ pred uvedením na trh je povinný predložiť Centru pre chemické látky a prípravky SR dokumentáciu o testovaní látky buď formou „zúženého oznámenia“, alebo „úplného oznámenia“. Podľa požiadaviek zúženého oznámenia testuje sa akútna orálna alebo inhalačná toxicita prípadne aj senzibilizácia pokožky. Pokiaľ ide o nové látky požaduje sa splnenie testov na úplné oznámenie, v ktorom je už predpísaná aj subchronická alebo chronická toxicita toxikokinetické, karcinogenné a mutagenné vlastnosti, test na biokumuláciu a pod.
Náš repertoár toxikologických skúšok pozostáva zo skríningu, ktorý je v podstate totožný s kritériami požadovanými zákonom pre takzvané zúžené oznámenie, pričom plne akceptujeme toxikologické údaje uvedené v bezpečnostných listoch z krajín EÚ. Podľa požiadaviek však vykonávame aj testy pre tzv. úplné oznámenie a to najmä na subchronickú a chronickú toxicitu, karcinogenitu, teratogenitu, mutagenitu a účinky na reprodukciu.
V každom prípade sa snažíme minimalizovať zdravotné riziko jednak posudzovaním zložiek výrobku a tiež kvalifikovanými informáciami pre spotrebiteľa na etikete.
Odhad rizika je teda zložitý proces v rámci ktorého sa stanovuje, či môže látka spôsobiť nepriaznivé účinky pre ľudský organizmus. Toxikologický skríning prispieva do tohto procesu základnými poznatkami o inherentných toxikologických vlastnostiach chemickej látky a o vzťahu dávka skúmanej látky a jej odozvy v biologickom materiáli.
Literatúra:
Rosival L., Szokolay A : Cudzorodé látky v požívatinách.
Osveta Martin, 1969. s 43
Rosival L., Szokolay A., Uhnák J : Potraviny – rozvoj vedy a problémy praxe.
Trendy v potravinárstve 10, č.4, 2003 s. 2-4.
Szokolay A., Trusková I.: Odhad rizika a úžitku pri posudzovaní prídavných
a kontaminujúcich látok v požívatinách. Bulletin PV, 35, č. 1-2, 1996, s. 45-50.
EÚ: Regulation of the European Parliament and of the council concerning the registration, evaluation, authorisation and restriction of chemicals. 29.10.2003, s. 158
MC Kinney, J. D., Richard, A., Waller, Ch., Newman, M.C., Gerberick, F.: The practice of structure activity relationships in toxicology. Toxicological Science, 56(1), 2000, s. 8-17.
EÚ: Nariadenie Komisie (ES) č.1565/2000 Úradný vestník ES I. 180/8 z 19.7.2000, čl. 2.
Adresa autora:
MUDr.Jana Szokolayová
Slovenská zdravotnícka univerzita
Limbová 12, 83303 Bratislava.