Resultate des EFSA-Projekts zur Toxizität von MOSH im Rattenversuch und die Folgerungen für den Menschen

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1 Resultate des EFSA-Projekts zur Toxizität von MOSH im Rattenversuch und die Folgerungen für den Menschen Koni Grob Kantonales Labor Zürich Ausgangspunkt: EFSA-Opinion von 2012 Unklare Übertragung von Daten aus Tierversuchen auf Menschen wegen potentieller Akkumulation Klassifizierung der Mineralöle nach Zusammensetzung statt Produkten Projekt-Konsortium INRA, Toulouse, Jean-Pierre Cravedi: Koordinator, Tierversuche Norwegian Institute of Public Health, Unni Nygaard, Jan Alexander: Toxikologie Kantonales Labor Zürich: chemische Analytik Experimentelle Arbeit: 2014/2015 Berichte EFSA-Bericht (nur Resultate): Jan/Feb

2 Experimente Fischer 344 Ratten (gelten als empfindlich) Phase 1: breites MOSH-Gemisch (C14-C50) 40, 400, 4000 mg/kg im Futter Exposition 30, 60, 90, 130 Tage, 90 Tage + 30 Tage Kontrollfutter Phase 2: 3 spezifische Gemische: Öl <C25 (S-C25) Öl >C25 (L-C25) Öl (L-C25) + Wachs 1:1 (L-C25W) 400, 1000, 4000 mg/kg Futter, 120 Tage Analytik: Konzentration und Massenverteilung der MOSH in Leber, Milz, Fettgewebe und Karkasse mittels on-line HPLC-GC-FID Zusammensetzung: GCxGC nach HPLC-Isolierung der MOSH, FID und MS Resultate: Tierversuche unterschätzten die menschliche MOSH Belastung Ratte, 120 Tage Dosis (mg/kg Konzentration (mg/kg) Futter) Leber Milz Fettgewebe Menschliche Belastung gemäss EFSA (2012), : mg/kg Körpergewicht/Tag mg/tag mg/kg Lebensmittel Ratte frisst ca. 10 Mal mehr pro Körpergewicht als Mensch Leber: Maximalwert (n=37) >100 Mal höher als extrapoliert Milz: - Maximalwert >1000 Mal höher - Wert höher als im Tierversuch Fettgewebe: Mal höher Mensch Konzentration (mg/kg) Leber Milz Fettgewebe Messwerte (n=37) Mittel Maximum Extrapoliert aus Tierversuch, 4000 mg/kg 1.8 mg/d mg/kg

3 Ursachen der Unterschätzung 1. Gewisse MOSH akkumulieren über sehr lange Zeiträume (ev. Jahrzehnte statt 120 Tage (Faktor >100) 2. Die Gewebekonzentrationen steigen nicht linear mit Konzentration im Futter: viel höhere Aufnahme bei tiefer Konzentration, d.h. Konzentration in Lebensmitteln Ratte, 120 Tage Dosis Konzentration (mg/kg) (mg/kg Leber Milz Fettgewebe linear extrapoliert Retention im menschlichen Körper Hochgerechnete Menge MOSH im menschlichen Körper: Median 2.3 g/person Annahme: Retention über Jahre: 1 % 2.3 g MOSH = Aufnahme von 230 g über 67 Jahre (Altersmittel der untersuchten Körper) = 3.5 g/jahr = 9.4 mg/tag Retention im Rattenkörper: abhängig vom MOSH-Gemisch Plausible Grössenordnung Früher wahrscheinlich höhere Exposition Nicht nur über Lebensmittel? Retention im Rattenkörper; breites MOSH-Gemisch Exposition (d) Dosis (mg/kg) Retention im Rattenkörper (%): spezifische Gemische, 120 Tage Dosis (mg/kg) S-C25 L-C25 L-C25W

4 Folgen der Unterschätzung Granulome in menschlichem Gewebe seien nicht vergleichbar mit Ratten, weil Gewebekonzentrationen viel geringer it would be difficult to visualize a situation in which humans are exposed to the amount of mineral hydrocarbon used in the current rat studies (Fleming, 1998) Lipogranuloma in non-fatty human livers. A mineral oil induced environmental disease. Dincsoy et al., Am. Soc. of Clinical Pathol Auf andere Schäden bei hohen Konzentrationen in menschlichen Geweben ist nicht untersucht worden Erhöhte Leber- und Milzgewichte (Ratte) Bekannt aus Literatur: Baldwin et al. 1992: ab 5000 mg/kg Futter Smith et al. 1996: ab 2000 mg/kg Futter Griffis et al. 2010: ab 2000 mg/kg Futter Erhöhte Organgewichte sind Hinweise auf Schäden: verminderte Effizient durch Vergrösserung kompensiert 90 Tage 120 Tage Eigene Befunde: Breite MOSH-Mischung Gewicht (g) Dosis Leber Leber/Körper Milz Spezifische Mischungen Dosis Gewicht nach 120 Tagen (g) (mg/kg) Körper Leber Leber/Körper Milz Control S-C L-C L-C25W

5 Interne statt externe Exposition vergleichen! Gewebekonzentrationen vergleichen, nicht Konzentrationen im Futter/Lebensmittel Die MOSH-Konzentrationen in menschlicher Leber und Milz reichen ähnlich hoch wie bei Ratten mit höchster Dosis im Menschen nicht überprüfbar Bisherige menschliche Belastung mit MOSH könnte zu Organschäden geführt haben Herleitung eines MOSH Grenzwertes aus Humandaten geschätzte Exposition : mg/tag (60 kg Person) 1 kg Lebensmittel/Tag: mg/kg Lebensmittel Exposition kritischer MOSH sollte <1 mg/person/tag liegen Sicherheitsmarge? Grenzwerte im Bereich 1-5 mg/kg JECFA/EFSA Klassifizierung der Mineralöle Berücksichtigter toxikologischer Endpunkt: Granulombildung Weisse Mineralöle Hoher ADI (10 mg/kg Körpergewicht, KG) für Öle hoher Viskosität mittlerer relativer Molekularmasse: 480 (ca. C34) 5 % Destillationspunkt: C25 Tiefer ADI (0.01 mg/kg KG; 2012 von JECFA aufgehoben) für Öle mittlerer relativer Molekularmasse: < 480 (ca. C34) 5 % Destillationspunkt: < C25 Wachse Mikrokristalline Wachse: ADI 20 mg/kg KG Mittlere relative Molekularmasse: 500 (ca. C36) 5 % Destillationspunkt: C25 Niedrig schmelzende Wachse: kein ADI 5

6 JECFA Klassifizierung von Mineralölen Neue Daten: Akkumulation Voraussetzung für Granulome: akkumulierte MOSH Relative Akkumulation Stärkste Akkumulation bei C29, also mitten im als unbedenklich eingestuften Öl! >C20 in Leber und Milz kaum akkumuliert 6

7 Welche MOSH werden stark akkumuliert? kritisches Strukturelement? Breite Testmischung, GCxGC-FID der HPLC-isolierten MOSH Leber, Milz: Verlust unter C20 und über C38, Verlust klarer Signale unaufgelöste Wolke (Naphthene) Fettgewebe: umgekehrt! Details aus GCxGC-MS Isolation der MOSH durch HPLC GCxGC-MS/SIM, m/z 336 (C24 mit einem gesättigten Ring) C19-Cyclopentane, C18-Cyclohexane Keine Auflösung hohe Isomerisierung Leber und Milz: Verschiebung nach links oben: von n-alkyl zu iso-alkyl oder multi-alkyl. n-alkyl verschwindet (allerdings nicht >C30!) Fettgewebe: Umgekehrte Verschiebung! 7

8 Neue Klassifizierung von Weissölen Annahme: Schäden durch Gesamtmenge akkumulierter MOSH keine spezifische Interaktionen Ableitung aus Befunden in menschlichen Geweben Molekularmassenbereich in menschlicher Leber und Milz entspricht jener in Ratten: C20-C40 <C20: abgeatmet >C40: nicht absorbiert Lymphknoten: Mensch ab C17, Zusammensetzung wie im Fett Klassifizierung nach Zusammensetzung entspricht BfR-Ansatz 12 mg/kg für C10-C16, 4 mg/kg für C17-C20 2 mg/kg für C20-C40? wohl zu differenzieren (Umsetzbarkeit) Klassifizierung nach Strukturtyp: stark akkumuliert werden: alkylierte Naphthene, vorwiegend aus Hydrierung der MOAH multiverzweigte Paraffine Granulombildung durch Wachse Rätsel: stärkste Granulombildung bei Wachsen. Wachse bestehen aus >80 % n-alkanen. n-alkane sollten problemlos abbaubar sein. L-C25W Leber Beobachtung: keine n-alkane in Leber und Milz bis C24, starke Anreicherung mit Zentrum C30, keine ab C38. Feed C20 Multibranched paraffins n- and little branched alkanes Futter Liver Cho

9 Auch in L-C25 zu sehen Öl weitgehend ohne n-alkane Leber Öl im Futter Erklärungsversuch: n-alkane ab ca. C25 kristallisieren im Gewebe und sind deswegen durch Enzyme schlecht angreifbar. Schmelzpunkt von n-c25: 54 C; geringe Löslichkeit kristallisierte n-alkane wurden durch Salvayre beschrieben (1988) n-alkane korrelieren mit Granulombildung. Löst Kristallisierung die Granulombildung aus? Granulome in Humangewebe Leber, Milz, mesenterische Lymphknoten Häufigkeit in der Literatur: 1950/1960iger Jahre: % der Personen 1970/1971 in Kanada: % 1984: 80 % Milz, 40 % Leber Häufiger in USA und Australien als in Europa 2014: 1 Leber unter 37 (A. Reiner, nicht publiziert) Geschätzte Aufnahme von Wachsen Heimbach (2002, USA): Wachse 0.04 mg/kg KG/Tag (vor allem Beschichtung von Früchten); Petrolatum: 0.4 mg/kg KG/Tag, davon 5-10 % Wachskomponenten (vor allem Backtrennmittel) ca mg/kg KG/Tag Tennant (2004, Europa) Mittelwert/97. Perzentil: Wachse: 0.03/0.08 mg/kg KG/Tag (vor allem Wachspapiere, Backtrennmittel, Glasuren) Zeitraum 2000: <0.1 mg/kg KG/Tag, heute viel weniger 9

10 Folgerung für Wachse/Granulome Falls Belastung ähnlich war wie 2000: mg/kg KG/Tag führte zu häufigen Granulomen Gesamtbelastung mit MOSH : mg/kg KG/Tag (EFSA 2012), davon <10 % Wachse und Wachskomponenten in Ölen mg/kg KG/Tag wahrscheinlich weitgehend ohne Granulome Schwelle zur Granulombildung im Menschen: ca mg/kg KG/Tag oder ca. 0.6 mg/kg Lebensmittel gilt für akkumulierte Wachskomponenten (vor allem n-alkane) C24-C36 heutige ADIs: kein Wert für niedrig schmelzende Wachse 20 mg/kg KG/Tag für mikrokristalline Wachse: 2000 mal höher! Schlussfolgerungen Daten aus Tierversuchen via Gewebekonzentrationen auf Menschen übertragen Akkumulation gewisser MOSH wurde stark unterschätzt Öle und Wachse müssen separat beurteilt werden Öle: kritischer Massenbereich: C17-C40. Grenzwert 1-5 mg/kg vermutete Gewebeschäden (sichtbar an erhöhten Organgewichten) Wachse: kritischer Massenbereich: C24-C36. Grenzwert mg/kg beobachtete Granulombildung 10

11 Publikationen Accumulation of mineral oil saturated hydrocarbons (MOSH) in female Fischer 344 rats: Comparison with human data and consequences for risk assessment L. Barp, M. Biedermann, K. Grob, F. Blas-Y-Estrada, U.C. Nygaard, J. Alexander, J.- P. Cravedi Science of the Total Environment 575 (2017) Mineral oil saturated hydrocarbons (MOSH) in female Fischer 344 rats; accumulation of wax components; implications for risk assessment L. Barp, M. Biedermann, K. Grob, F. Blas-Y-Estrada, U.C. Nygaard, J. Alexander, J.- P. Cravedi Science of the Total Environment Histologie, Granulome: ausstehend Mineral oil in human tissues, Part I: concentrations and molecular mass distributions. L. Barp, C. Kornauth, T. Würger, M. Rudas, M. Biedermann, A. Reiner, N. Concin, K. Grob. Food and Chemical Toxicology 72 (2014) Mineral oil in human tissues, part II: characterization of the accumulated hydrocarbons. M. Biedermann, L. Barp, C. Kornauth, T. Würger, M. Rudas, A. Reiner, N. Concin, K. Grob. Science of the Total Environment (2015)