Ansätze zur toxikologischen Bewertung von Hausstaub - Inhaltsstoffen. Jörg Thumulla Diplom-Chemiker

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1 Ansätze zur toxikologischen Bewertung von Hausstaub - Inhaltsstoffen Jörg Thumulla Diplom-Chemiker

2 Häufigste Schadstoffe im Hausstaub Lindan p,p-ddt Methoxychlor Pentachlorphenol (PCP) Permethrin Piperonylbutoxid (PBO) Chlorpyrifos Propoxur Polychlorierte Biphenyle (PCB) etc.

3 Toxikologische Bewertung Hausstaub verbindliche Grenzwerte Toxikologisch abgeleitete Richtwerte Sind Hausstaubinhaltsstoffe überhaupt toxikologisch bewertbar?

4 Aufnahmewege in den Körper ORAL INHALATIV DERMAL

5 Aufnahmewege in den Körper Bisher postuliert neuere Studie seit 2006 (Ertl, H.; Universität Oldenburg, Butte) zeigt, dass der dermale Aufnahmeweg bisher unterschätzt wurde

6 Toxikokinetik: relevante Organe Resorptionsorgane: - Lunge inhalativ (Raumluft) - Gastro-Intestinal(GI)-Trakt, Hand zu Mund Kontakt - Haut dermale Aufnahme Eliminationsorgane: Leber, Niere, Lunge, (Haut) Speichergewebe: Fettgewebe, Knochen, Haare (Niere, Leber) Giftnachweis: Mageninhalt, Urin, Haare, Organe

7 Resorption von der Haut Exposition an der Haut: Die Exposition an der Haut kann als direkter Kontakt mit Hausstaub, z.b. beim Spielen auf dem Fußboden, und als indirekter Kontakt z.b. mit der Kleidung anhaftendem Staub stattfinden (Lewis et al. 1994). Indirekte Exposition entsteht durch Kleidung und Bettwäsche. Von Baumwoll-Kleidung ist bekannt, dass sie schwerflüchtige Schadstoffe wie z.b. PCP aus der Raumluft ansammelt und an die Haut weiterleitet (Heinzow und Butte 1997). Hautoberfläche: Im Durchschnitt kommt etwa 25 % der bei Erwachsenen ca. 1,9 m 2 großen Hautoberfläche in direkten Kontakt mit Hausstaub (Fuhrmann 2006, AUH 2000, US-EPA 1997). Bei Kindern ist ein deutlich größerer Anteil der Haut exponiert.

8 Aufnahme der Haut: Resorption von der Haut Die äußere Hautschicht, das Stratum corneum, ist die entscheidende Barriere für die Penetration von Schadstoffen. Die Penetration von Schadstoffen kann dabei interzellulär oder transzellulär erfolgen. Bereits Partikel mit einer Größe < 5 µm können darüber hinaus in Haarfollikel gelangen und Partikel < 2 µm können in die äußeren 2-3 Schichten des Stratum corneum gelangen und so die dermale Penetration verstärken. Rolland et al., 1993: Site specific drug delivery to pilosebaceous structures using polymeric microspheres. Pharmaceutical Research 10, Junginger et al., 1994: Visualization of drug transport across human skin and the influence of penetration enhancers. In :Drug permeation Enhancement: Theory and Applications.

9 Resorption von der Haut

10 Studienbeispiele Die Studie 2006 zeigte über die Bestimmung der Penetrationsverfügbarkeit von Permethrin, dass bei Hausstaubbelastungen mit hohem Stoffgehalt (37 mg/kg Permethrin) bei der dermalen Resorption ohne Pflegeprodukte bei Erwachsenen mit einer dermalen durchschnittlichen Tagesdosis (ADD = dermale durchschnittliche Tagesdosis ) von 0,0245 mg/kg zu rechnen ist. Dies entspricht 49 % des ADI-Wertes (=erlaubte Tagesdosis) von 0,05 mg/kg Tag. KG Bereits mittlere, d.h. typische Gehalte von Bioziden wie DDT und Permethrin sowie von polychlorierten Biphenylen ergaben bei den untersuchten Expositionsszenarien für Kinder eine die ADI- bzw. TDI-Werte deutlich übersteigende dermale Aufnahme. Dies war bislang nicht bekannt, so dass in bisherigen Expositionsabschätzungen für Hausstaub die digestive Aufnahme überbewertet und die dermale Aufnahme unterbewertet wurde.

11 Einfluß: Alter, Erkrankungen, Hautpflegeprodukte, körperliche Aktivität etc. Säuglinge, Greise, Schwangere, immungeschwächte Menschen, Menschen mit genetischen Prädispositionen Penetrationsverfügbarkeit allgemein Hautpflegeprodukte Penetrationsverfügbarkeit PCB Penetrationsverfügbarkeit Piperonylbutoxid Schwitzen Penetrationsverfügbarkeit allgemein

12 Fallsbeispiel Fallsbeispiel Deltamethrinanwendung nach Insektenbekämpfungsmaßnahme Bewohnerin in Folge krank, Staubgehalt im Mittel 100 mg/kg (in Luft 10 ng/m 3 ) ADI Werten von Deltamethrin um den Faktor 5 niedriger als Permethrin: Wendet man dieses Modell für Deltamethrin an, entspricht die in der streitgegenständliche Wohnung vorhandene Stoffbelastung des Hausstaubes von durchschnittlich 100mg/kg (siehe Ad. 28) einer dermalen durchschnittlichen Tagesdosis (ADD) die 662 % des ADI von Deltamethrin darstellt. Dies bedeutet, dass gemäß diesem Model allein durch die dermale Aufnahme des Hausstaubes aus der streitgegenständlichen Wohnung die zulässige tägliche Aufnahme um 562 % allein durch die dermale Staubaufnahme überschritten ist. Anmerkung: Im Produktflyer des Mittels Cislin Suspension welches in der streitgegenständlichen Wohnung verwendet wurde, ist vermerkt: Den Insektenpanzer durchdringt es rasch.

13 ADI: Pfad zu Pfad-Übertragung Bei einem systemisch wirksamen Stoff sollten die ADI-Werte in ähnlicher Größenordnung liegen. Ausgenommen hiervon sind Stoffe, die einem ausgeprägten first pass -Effekt [1] unterliegen, die also bei oraler Aufnahme und der schnellen Aufnahme über die Pfortader (Vena portae)[2] bereits beim ersten Durchgang durch die Leber in hohem Ausmaß metabolisiert (verstoffwechselt) werden[3]. Da Deltamethrin durch Esterasen und Monooxygenasen in der Leber relativ schnell detoxifiziert wird, ist im vorliegenden Fall durch die Pfad-zu-Pfad- Betrachtung bei Zugrundelegung des oralen ADI eher von einer Unterschätzung als von einer Überschätzung des toxikologischen Risikos für die dermale Aufnahme auszugehen, dermal aufgenommenes Deltamethrin direkt in den Hauptblutkreislauf (ohne den vorherigen Detoxifizierungsschritt in der Leber) aufgenommen wird. Dies führt dazu, dass verglichen mit der oralen Aufnahme, bei der dermalen Aufnahme von gleichen aufgenommenen Mengen an Deltamethrin eine deutlich höhere Konzentration an den Wirkungsorganen ankommt. So sind bei der mit der dermalen Aufnahme vergleichbaren, (bezüglich der direkten Aufnahme in den systemischen Kreislauf) intravenösen Injektion die Pyrethroide hochtoxisch, da der first pass -Effekt entfällt. Dies muss auch bei der Inhalation von Aerosolen bedacht werden. [1] first pass -Effekt: pharm. (engl.) s.u. Verfügbarkeit, biologische; Doost-Gesetz:

14 Studie: Industrieverband Agrar I Studien des Forschungsverbundprojektes zur Pyrethroidexposition in Innenräumen vom Bundesministeriums für Bildung und Forschung sowie dem Industrieverband Agrar e.v. (IVA) 2001 Untersuchungsergebnisse zu Haushalten veröffentlicht, in denen durch eine fachgerecht erfolgte Schädlingsbekämpfungsmaßnahme Pyrethroide einmalig ausgebracht wurden, die vor bzw. nach der Durchführung der Schädlingsbekämpfungsmaßnahme gemessen wurden. Zusammenfassung: Die Ergebnisse der Studie geben keine Hinweise auf eine gesundheitliche Gefährdung der Bewohner von Innenräumen, in denen einmalig eine sachgerechte Schädlingsbekämpfungsmaßnahme durchgeführt wurde. Aber

15 Studie: Industrieverband Agrar II Aufgrund methodischer Schwierigkeiten, die zu einer ungeplant niedrigen Fallzahl geführt haben wird jedoch im Mittelteil relativierend ausgeführt: In der vorliegenden Studie kam es zu der ungünstigen Situation, dass am Ende eine vergleichsweise geringe Fallzahl vorlag und die Messdaten zudem große Variabilitäten zeigten. Das bedeutet für die im Folgenden vorgestellten Ergebnisse: Eventuell vorhandene Zusammenhänge zwischen einer Pyrethroidexposition und gesundheitlichen Auswirkungen konnten möglicherweise nicht erkannt werden. Weniger klar stellt sich die Lage bei Deltamethrin dar. Für diesen Wirkstoff sind Zusammenhänge zwischen der äußeren Belastung und dem Auftreten pyrethroidspezifischer Symptome in der Studie 2 nicht auszuschließen. Beide Fälle mit Parästhesien traten nach einer Deltamethrinanwendung auf. Anmerkung: Deltametrin wurde im Hausstaub aber nicht in der Raumluft nachgeweisen

16 Umweltsurvey Studie des Umweltbundesamtes im Rahmen des Kinder-Umwelt-Survey (KUS: Zusammenhang Staub- Uringehalt) Im Rahmen des Kinder-Umwelt-Surveys wurden vergleichende Untersuchungen des Hausstaubes für Permethrin im Hausstaub und dessen Metaboliten im Urin durchgeführt. [1]. Dabei wurde festgestellt, dass die Exposition gegenüber Pyrethroiden beeinflusst ist vom Alter, Sammelort, dem Verzehr gekochter Gemüse und dem Gebrauch von Bioziden im Haushalt. Darüber hinaus wurde eine signifikante Korrelation zwischen den Hausstaubgehalten an Permethrin und der Konzentration seiner Metaboliten nachgewiesen. Dies zeigt, dass bei der Expositionsbeurteilung von Pyrethroide über die inhalative Betrachtung hinaus weitere Aufnahmepfade wie die orale und dermale Aufnahme in Betracht gezogen werden müssen, was die Ergebnisse der oben diskutierten Studie der Arbeitsgruppe Butte bestätigt. [1] Becker K, Seiwert M, Ullrich D, Angerer J, Conrad A, Heidrich F, Hoppe H.-W, Kolossa-Gehring M, Schulz C, Thumulla J, Seifert B (2005) GerES IV Pilot Study: exposure of German children from indoor sources. ISEA 2005, October 30 - November 3 Tucson, Arizona, Abstract Book, 20

17 Take home message Zur toxikologischen Bewertung des Hausstaubes muss der dermale Aufnahmeweg gesondert betrachtet werden. In Human und In-Vitro Versuchen wurde eine erhöhte dermale Penetrationsverfügbarkeit von Bioziden festgestellt. Konsequenz für die Hausstaubbewertung:???