MAK-Wert (2005) 0,5 ml/m 3 (ppm)b 0,7 mg/m 3 Spitzenbegrenzung (2000) Kategorie I, Überschreitungsfaktor 1

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1 Wasserstoffperoxid Wasserstoffperoxid 1 MAK-Wert (2005) 0,5 ml/m 3 (ppm)b 0,7 mg/m 3 Spitzenbegrenzung (2000) Kategorie I, Überschreitungsfaktor 1 Hautresorption Sensibilisierende Wirkung Krebserzeugende Wirkung (2005) Kategorie 4 Fruchtschädigende Wirkung (2005) Gruppe C Keimzellmutagene Wirkung BAT-Wert Synonyma Hydrogendioxid Hydrogenperoxid Hydrogensuperoxid Wasserstoffsuperoxid Chemische Bezeichnung Dihydrogendioxid CAS-Nr Formel H 2 O 2 Molmasse 34,02 g/mol Schmelzpunkt 0,04 0,43 C (EU 2003) Siedepunkt bei 1013 hpa C (EU 2003) Dampfdruck bei 25 C 3 hpa (EU 2003) log P OW 1,57 (ber.) (SRC 2004) 1 ml/m 3 (ppm)b 1,4 mg/m 3 1 mg/m 3 B 0,71 ml/m 3 (ppm) Wasserstoffperoxid wird weit verbreitet eingesetzt, beispielsweise als Bleichungsmittel in der Textil-, Papier- und Zellstoffindustrie, bei Nahrungsmitteln und in Kosmetika sowie zur Synthese und zur Desinfektion (EU 2003). Die vorliegende Begründung basiert zum Teil auf Zusammenstellungen der toxikologischen Daten durch andere Organisationen (ECETOC 1996; EU 2003; FIN Competent Authorities 1998). 1 Allgemeiner Wirkungscharakter Hauptwirkung von Wasserstoffperoxid ist die lokale Reizung, die bei Arbeitern bei täglicher Exposition gegen 1,7 3,4 mg/m 3 (1,2 2,4 ml/m 3 ) mit Spitzenwerten von 11,3 mg/m 3 (8 ml/m 3 ) auftritt. Augenreizungen werden bei Probanden ab einer 0,04%igen wässrigen Wasserstoffperoxid-Lösung berichtet. Beim Menschen führt die

2 2 Wasserstoffperoxid orale Aufnahme von 150 mg Wasserstoffperoxid/kg KG zu einer starken Sauerstoffembolie, etwa 600 mg/kg KG wirken letal. Zielorgane in tierexperimentellen Studien mit wiederholter Gabe sind lokale Gewebe, das heißt vor allem die Atemwege und die Haut und bei oraler Gabe entsprechend der Magen-Darmtrakt. Die 28-tägige Exposition gegen 10 ml Wasserstoffperoxid/m 3 verursacht bei Ratten Nekrosen in der Nase. Bei 2 ml/m 3 treten keine Effekte auf. In vitro wirkt Wasserstoffperoxid genotoxisch in zahlreichen Testsystemen. In vivo werden weder Chromosomenaberrationen noch Mikronuklei in polychromatischen Erythrozyten oder DNA-Reparatursynthese in Leberzellen induziert. Zwei Host-mediatedassays sind positiv verlaufen. Untersuchungen zur Fertilität weisen nicht auf ein diesbezügliches Wirkpotenzial hin. Eine valide Studie zur Entwicklungstoxizität liegt nicht vor, so dass zu diesem Endpunkt keine Aussage möglich ist. Wasserstoffperoxid wirkt nach oraler Applikation kanzerogen im Duodenum bei Mäusen mit geringer Katalase- Aktivität und verursacht Vormagen-Papillome bei Ratten. In Konzentrationen ab 30% hat Wasserstoffperoxid tumorpromovierende Wirkung an der Schleimhaut von Hamstern und ab 6% schwach tumorpromovierende Wirkung an der Haut von Mäusen. Die lokalen kanzerogenen Wirkungen treten in Abhängigkeit von der Wasserstoffperoxidkonzentration und von der Katalase-Aktivität des verwendeten Tierstammes auf. 2 Wirkungsmechanismus Wasserstoffperoxid entsteht endogen in aeroben Zellen und wird im Organismus zu Sauerstoff und Wasser umgesetzt. Die nach verschiedenen Applikationswegen bei höheren Konzentrationen entstehenden Sauerstoffbläschen verursachen lokal mechanische Schäden. So führt 1 ml einer 30%igen Wasserstoffperoxid-Lösung zur Freisetzung von etwa 100 ml Sauerstoff. Eine durch die kapillare Sauerstoffembolie verminderte Gewebedurchblutung führt zur charakteristischen Bleichung der Haut oder anderer Gewebe und kann zu einer Störung von Organfunktionen führen (ECETOC 1996; EU 2003). Aus Wasserstoffperoxid können endogen aktive, zelltoxische Sauerstoffformen entstehen (siehe Abschnitt 3.2). Diese können beispielsweise eine Lipidperoxidation und eine dadurch induzierte Hämolyse bewirken. Beim Menschen führt ein genetisch determinierter Mangel der Aktivitäten von Katalase (Akatalasämie) oder Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase zu einer verminderten Entgiftung und einer dadurch entsprechend erhöhten Sensitivität gegenüber Wasserstoffperoxid (ECETOC 1996; EU 2003). Die freigesetzten reaktiven Sauerstoffspezies sind für die zytotoxische und genotoxische Wirkung verantwortlich. Eine zytotoxische oder genotoxische Wirkung von Wasserstoffperoxid tritt erst dann auf, wenn die Detoxifizierungskapazität des Organismus überlastet ist. Eine Untersuchung zeigt, dass das primäre Ereignis, zumindest im Zellkultursystem in vitro, die nekrotische, nicht die genotoxische Wirkung ist (Fenech et al. 1999). Dies würde bedeuten, dass eine zytotoxische Wirkung, das heißt eine Reizwirkung, vor der genotoxischen Wirkung auftritt.

3 Wasserstoffperoxid 3 3 Toxikokinetik und Metabolismus 3.1 Aufnahme, Verteilung, Ausscheidung Wasserstoffperoxid wird nach oraler, inhalativer und dermaler Applikation schnell resorbiert und vermutlich vollständig aufgenommen, da der Permeabilitätskoeffizient für biologische Membranen vergleichbar mit dem von Wasser ist. Wegen des direkt anschließenden effektiven Metabolismus wurden Resorptionsraten bisher nicht bestimmt. Das Abbauprodukt Sauerstoff geht in den Sauerstoffpool des Organismus über, eine Elimination über die Lunge ist somit möglich (ECETOC 1996; EU 2003). In einer validen Untersuchung an 16 Probanden war die Konzentration von endogenem Wasserstoffperoxid in der abgeatmeten Luft 0,2 mg/m 3 (0,14 ml/m 3 ) (EU 2003). In einer älteren Untersuchung, die aufgrund der unklaren Methodik nicht zur Bewertung herangezogen werden kann, wird von M (ca. 0,2 0,7 ml/m 3 ) Wasserstoffperoxid in der abgeatmeten Luft von Probanden berichtet (Williams et al. 1982). 3.2 Metabolismus Wasserstoffperoxid ist ein endogener Metabolit, dessen Konzentration normalerweise im Gleichgewicht gehalten wird. Der Abbau erfolgt durch die Enzyme Katalase und Glutathion-Peroxidase, wobei letztere bei geringeren, die Katalase hingegen bei höheren Substratkonzentrationen dominiert. Die Enzymaktivität der Katalase ist in Darm, Leber, Nieren, Schleimhäuten und anderen stark vaskularisierten Geweben hoch, in Gehirn, Lunge und Herz niedrig. Die höchsten Enzymaktivitäten der Glutathion-Peroxidase wurden in der Leber und den Erythrozyten gefunden (ECETOC 1996; EU 2003). Die Katalase-Aktivitäten in der Lunge und im Darm beim Menschen, bei Mäusen und bei Ratten sind in Tabelle 1 dargestellt. In den Erythrozyten stellt die Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase den NADPH-Pool zur Regeneration des oxidierten Glutathions, das durch den Abbau von Wasserstoffperoxid entsteht (ECETOC 1996; EU 2003). Tab. 1. Katalase-Aktivität in Gewebeproben von Lunge und Darm Spezies, Stamm Katalase-Aktivität [U/mg Protein] (n) c) Literatur Darm Lunge Mensch 0,065±0,0047 (3) Jejunum ca. 70±20 b) (5) Bryan und Jenkinson 1987; Ratte 2,42±0,6 (k.w.a.) ca. 20±10 b) (6) ECETOC ,60±0,1 (k.w.a.) Jejunum Maus, C3H/HeN a) 0,0317 ± 0,0084 (11) Duodenum n. b. ECETOC 1996; a) Maus, B6C3F 1 0,0102 ± 0,0012 (12) Duodenum n. b. Ito et al Maus, C57BL/6N a) 0,0042 ± 0,0018 (8) Duodenum n. b. Maus, C3H/Csb a) 0,0024 ± 0,0006 (7) Duodenum n. b. a) siehe auch Abschnitt b) Werte aus graphischer Darstellung c) Anzahl der Gewebeproben

4 4 Wasserstoffperoxid In Anwesenheit von oxidierbaren Metall-Ionen wie Fe 2+ oder Cu + kann Wasserstoffperoxid über die Fenton- bzw. Haber-Weiss-Reaktion zu zelltoxischen Hydroxylradikalen umgewandelt werden (ECETOC 1996; EU 2003; IUPAC 2004). Katalase: 2 H 2 O 2 Æ 2 H 2 O+O 2 Glutathion-Peroxidase: H 2 O 2 +2 GSH Æ 2 H 2 O+GSSG Glutathion-Reduktase, Regeneration des oxidierten Glutathions: GSSG+NADPH+H + Æ 2 GSH+NADP + Glucose-6-Phosphat (G6P)-Dehydrogenase, Regeneration des NADPH-Pools: G6P+NADP + Æ 6P-Glucono-d-lacton+NADPH Fenton-Reaktion: H 2 O 2 +Cu + /Fe 2+ Æ OH +OH +Cu 2+ /Fe 3+ Haber-Weiss-Reaktion: H 2 O 2 +OH +Metall-Ionen Æ H 2 O+O 2 +H + H 2 O 2 +O 2 +Metall-Ionen Æ OH +OH +O 2 4 Erfahrungen beim Menschen 4.1 Einmalige Exposition Inhalative Aufnahme Der LOAEL der Atemwegsreizung durch Wasserstoffperoxid war unabhängig von der Expositionsdauer von fünf Minuten bis zu vier Stunden bei 32 Probanden 10 mg/m 3 (7,1 ml/m 3 ). Der NOAEL betrug 5 mg/m 3 (3,6 ml/m 3 ; k.w.a.; Kondrashov 1977). Wegen der unklaren Methodik ist diese Angabe nicht verwertbar Orale Aufnahme Mehrere Fälle mit letalem Ausgang nach oraler Aufnahme von Wasserstoffperoxid wurden berichtet. Die geringste bekannte letale Konzentration war bei einem Kind etwa 600 mg/kg KG. Starke, nicht tödliche Vergiftungen wurden nach Aufnahme von ml Wasserstoffperoxid oder mg/kg KG in verschiedenen Konzentrationen berichtet. Die häufigsten Vergiftungssymptome waren Gasembolien im Herz, in der Lunge, in den Wänden des Magen-Darm-Trakts, im Gehirn und portalen Venensystem, Verätzungen in Speiseröhre und Magen sowie neurologische Defizite (ECETOC 1996; EU 2003) Dermale Aufnahme Eine charakteristische Bleichung der Haut fand nach dermaler Applikation einer 20 30%igen Wasserstoffperoxid-Lösung statt (ECETOC 1996). 4.2 Wiederholte Exposition Von sechs Arbeitern, die in den Jahren 1998 und 1999 gegen Wasserstoffperoxid in Konzentrationen von 1,7 3,4 mg/m 3 (1,2 2,4 ml/m 3 ) mit Spitzenwerten von

5 Wasserstoffperoxid 5 8,5 mg/m 3 (6 ml/m 3 ) mehrmals pro Stunde während der Arbeitszeit (k.w.a.) und 11,3 mg/m 3 (8 ml/m 3 ) zu Beginn der Arbeitsschicht, etwa 1,5 Stunden täglich, exponiert waren, berichteten drei von geröteten, brennenden Augen, verstopfter Nase sowie juckender, trockener Kehle, Husten und Asthmasymptomen. Die meisten Symptome verstärkten sich zum Ende der Arbeitswoche. Aus den Untersuchungen geht nicht hervor, in wie weit diese Effekte auch auf die Spitzenexpositionen zurückzuführen sind. Nach zwei Jahren entwickelten die drei Arbeiter eine Bronchitis und eine Nasennebenhöhlenentzündung. Eine Antibiotika-Behandlung führte zu einer Verbesserung. Der Husten und die Kopfschmerzen vergingen erst durch eine Corticosteroid-Behandlung und eine Reduktion der Expositionskonzentrationen im Jahr 2000 auf 0,5 0,7 mg/m 3 (0,36 0,5 ml/m 3 ; 8-Stunden-Mittelwerte, keine höheren Spitzenexpositionen). Von vier Arbeitern, die seit 1998 an zwei weiteren Maschinen in derselben Halle gegen Wasserstoffperoxid in Konzentrationen von 0,2 0,6 mg/m 3 (0,14 0,43 ml/m 3, 8-Stunden-Mittelwerte) ohne höhere Spitzenexpositionen exponiert waren, wurden keine Symptome beschrieben (Tabelle 2; Riihimäki et al. 2002; Riihimäki 2004). In einer anderen Untersuchung berichteten Arbeiter von Atemwegsreizungen bei Exposition gegen Wasserstoffperoxid in einer Konzentration von 10 mg/m 3 (7,1 ml/m 3 ; k. w. A.; Kondrashov 1977). Einer Mitteilung der FMC Corp (1990) ist zu entnehmen, dass Wasserstoffperoxid in Konzentrationen von 0,5 1 ml/m 3 bei Arbeitern zu einem Ausbleichen der Haare führte. Diese Konzentrationen sollen nicht reizend für die Augen, die Nase oder den Rachen gewesen sein. Die Angaben sind jedoch nicht belegt und können nicht verwertet werden. Ein Arbeiter, der drei Jahre lang zwei Stunden pro Woche und anschließend sechs Monate lang täglich gegen Wasserstoffperoxid exponiert war, entwickelte eine interstitielle Lungenerkrankung mit beeinträchtigtem Gasaustausch. An der Maschine, die etwa ein Jahr ohne Belüftungsanlage lief, wurde eine Konzentration von 41 mg/m 3 (29,1 ml/m 3 ) und am Boden 12 mg/m 3 (8,5 ml/m 3 ) gemessen. Nachfolgende Messungen bei Einsatz einer Belüftungsanlage ergaben Konzentrationen von 4,5 mg/m 3 (3,2 ml/m 3 ) bzw. 1,5 mg/m 3 (1,06 ml/m 3 ). Die Studie gibt keine Informationen über den zeitlichen Zusammenhang der Expositionsmessungen und der Erkrankung des Arbeiters, der seit 25 Jahren täglich zwei Schachteln Zigaretten rauchte. Eine Lungenuntersuchung zeigte kollabierte Alveolen, verdickte Alveolarwände, Infiltration von mononukleären Zellen und Hämosiderin-beladene Makrophagen in den Alveolen. Die Katalase-Aktivität der Erythrozyten war im normalen Bereich. Die Autoren schreiben die klinischen Befunde der Wasserstoffperoxidexposition zu, insbesondere, da die Atemnot nach 1,5 expositionsfreien Monaten reversibel war. Das Rauchverhalten des Arbeiters wurde als unterstützender Faktor angesehen. Die orale Gabe von Corticosteroiden normalisierte die röntgenologische Erscheinung der Lunge und die Ergebnisse der Lungenfunktionstests. Der beschriebene Arbeiter und weitere sechs Kollegen berichteten von Augen- und Rachenreizungen sowie aufgehellten Haaren (Kaelin et al. 1988). Eine Untersuchung in einer italienischen Firma zeigte keine unerwünschten Befunde in jährlichen Lungenfunktionstests aus den Jahren von insgesamt 43 Arbeitern, die zwei bis elf Jahre gegen Wasserstoffperoxid exponiert worden waren. Aus jährlich einmalig durchgeführten Expositionsmessungen an mindestens fünf verschiedenen Arbeitsplätzen wurden jeweils 8-h-Mittelwerte abgeleitet, die in den Jahren ,10 0,95 mg/m 3 (0,07 0,67 ml/m 3 ) betrugen (Mastrangelo et al. 2005).

6 6 Wasserstoffperoxid Tab. 2. Wirkung von Wasserstoffperoxid nach wiederholter Inhalation beim Menschen Personen- Expositionsdauer; Spitzenwerte Befunde Literatur zahl -konzentration Arbeiter n = k.a. k.w.a.; 0,5 1,0 ml/m 3 ab 0,5 1,0 ml/m 3 : aufgehellte Haare, nicht reizend FMC Corp 1990 Arbeiter n = k.a. k.w.a.; max 1-h-Wert: 3,5 mg/m 3 (2,4 ml/m 3 ) k.w.a. 2,4 mg/m 3 : leichte Nasenreizungen, weiße Haut nach Kontakt EU 2003 Arbeiter n = k.a. k.w.a.; 10 mg/m 3 (7,1 ml/m 3 ) ab 7,1 ml/m 3 : Atemwegsreizungen Kondrashov 1977 Arbeiter 6 ca. 1 a; 1) 0,5 0,7 mg/m 3 (0,36 0,5 ml/m 3 ) 2) 1,7 3,4 mg/m 3 (1,2 2,4 ml/m 3 ) je 8-h-zeitgewichteter-Mittelwert 1) keine Spitzenexposition 2) beim Anlaufen (1,5 h): 11,3 mg/m 3 (8 ml/m 3 ), im Betrieb (6 h) mehrmals pro h: 8,5 mg/m 3 (6 ml/m 3 ); an 2. Maschine: 3 ml/m 3 1) 0,36 0,5 ml/m 3 : NOAEL 2) 1,2 2,4 ml/m 3 : gerötete, brennende Augen; verstopfte Nase; juckende, trockene Kehle; Husten; Asthmasymptome; Symptome verstärkten sich während der Arbeitszeit. Bronchitis u. Nasennebenhöhlenentzündung bei 3/6, die anderen 3 Arbeiter berichteten nur über geringe oder keine Symptome (k.w.a.) Riihimäki et al Arbeiter 7 ca. 3 Jahre, 2 h/wo, danach 6 Mo täglich; 1. Jahr: 41 mg/m 3 (29,1 ml/m 3 ) anschließend: 4,5 mg/m 3 (3,2 ml/m 3 ) k.w.a. ab 3,2 ml/m 3 : Augen- und Rachenreizungen; aufgehellte Haare; Atemnot, kollabierte Alveolen; verdickte Alveolarwände; Infiltration mononukleärer Zellen u. Hämosiderin-beladener Makrophagen bei 1/7. Reversibel nach 1,5 Monaten Kaelin et al Arbeiter n = k.a. 3 5 Jahre 0,79 mg/m 3 (0,56 ml/m 3 ) k.w.a. Lungenfunktionstests ohne Befund EU 2003

7 Wasserstoffperoxid 7 Tab. 2. Fortsetzung Personen- Expositionsdauer; Spitzenwerte Befunde Literatur zahl -konzentration Arbeiter 43, Kontrollgruppe: 31 Arbeiter 2 11 Jahre; 1997: 0,48 mg/m 3 (0,30 0,94 mg/m 3 ; 0,21 0,67 ml/m 3 ) 1998: 0,43 mg/m 3 (0,27 0,72 mg/m 3 ; 0,19 0,51 ml/m 3 ) 1999: 0,30 mg/m 3 (0,10 0,95 mg/m 3 ; 0,07 0,67 ml/m 3 ) 2000: 0,15 mg/m 3 (0,11 0,30 mg/m 3 ; 0,08 0,21 ml/m 3 ) 2001: 0,32 mg/m 3 (0,23 0,53 mg/m 3 ; 0,16 0,34 ml/m 3 ) je 8-h-Mittelwerte aus jährl. einmaligen Messungen an 5 Arbeitsplätzen k.w.a. Lungenfunktionstests aus den Jahren ohne Befund; keine Angaben, wie viele Jahre die Arbeiter exponiert waren Mastrangelo et al Arbeiter 110 n = 80 >10 a n = a n = a : 1,4 mg/m 3 (1 ml/m 3 ); vor 1991 vermutlich >1 ml/m 3 5 mg/m 3 (3,6 ml/m 3 ); in Unfallsituationen >10 mg/m 3 (7,1 ml/m 3 ) nach akzidentiellem Kontakt: Hautirritationen u. -bleichungen; Haarausbleichungen (70er Jahre, vermutlich höhere Konzentrationen); Lungenfunktionstests ohne Befund 1 Beschwerde über Rachenreizung Degussa- Hüls 1999

8 8 Wasserstoffperoxid Lungenfunktionstests von Arbeitern (k. w. A.), die drei bis fünf Jahre in der Wasserstoffperoxid-Produktion tätig waren, waren ohne unerwünschten Befund. Die typischen (k.w.a.) Wasserstoffperoxidkonzentrationen lagen im Bereich von nicht-nachweisbar bis 0,79 mg/m 3 (0,56 ml/m 3 ). In der Vergangenheit wurde von Arbeitern derselben Produktionsstätte von Haarausbleichungen, Nasenbluten sowie Augen- und Atemtraktreizungen berichtet. Bei Exposition der Arbeiter gegen 1-Stunden-Mittelwerte von bis zu 3,5 mg/m 3 (2,4 ml/m 3 ) traten Nasenreizungen auf (k.w.a.) (EU 2003). Ebenfalls ohne unerwünschten Befund waren Lungenfunktionstests bei 110 Arbeitern, von denen 80 Arbeiter zehn bis vierzig Jahre, 18 Arbeiter fünf bis zehn Jahre und zwölf Arbeiter ein Jahr bis fünf Jahre in der Produktion von Wasserstoffperoxid tätig waren. Die Gesundheitsüberwachung wurde bei 95 der genannten Arbeiter jährlich, bei den übrigen alle drei Jahre durchgeführt. Die mittlere Konzentration in einer Arbeitsschicht lag in den Jahren im Produktionsbereich unterhalb 1,4 mg/m 3 (1 ml/m 3 ; k. w. A.), kurzzeitige Konzentrationen in abgesonderten Bereichen wie dem Pumpenhaus lagen bei bis zu ca. 5 mg/m 3 (3,6 ml/m 3 ) und in einer Unfallsituation über 10 mg/m 3 (7,1 ml/m 3 ). Es wurde von Hautirritationen und Hautbleichung nach akzidentiellem Kontakt berichtet. Von einem der vier Produktionsstandorte wurde von Haarausbleichungen in den 70er Jahren berichtet. Es wird darauf hingewiesen, dass die Exposition der Arbeiter in den früheren Jahren vermutlich höher war (Degussa-Hüls 1999). Da keine näheren Angaben zur Expositionsdauer vorliegen, können die Daten nicht mit in die Bewertung einbezogen werden. 4.3 Wirkung auf Haut und Schleimhäute Haut Die Hände von 32 Probanden wurden gegen Wasserstoffperoxid-Dampf exponiert. Die LOAECs für die Hautreizung waren 20 mg/m 3 (14,2 ml/m 3 ) nach vier Stunden bis 180 mg/m 3 (128 ml/m 3 ) nach fünf Minuten. Die Menge des auf der Haut adsorbierten Wasserstoffperoxids wurde unmittelbar nach Expositionsende bestimmt und betrug bei der LOAEC 1,1 1,7 mg/dm 2 (Kondrashov 1977). Wegen der unzureichenden Dokumentation kann die Studie nicht zur Bewertung herangezogen werden Schleimhaut Verschiedene Untersuchungen weisen auf eine Reizung der Mundschleimhaut durch Wasserstoffperoxid hin. Mehrfach tägliche Mundspülungen mit 3 bis 12,5%iger Wasserstoffperoxid-Lösung führten zu Läsionen an Zahnfleisch und Zunge. Fälle von entzündlichen Darmerkrankungen wurden nach endoskopischen Untersuchungen mit in 3%iger Wasserstoffperoxid-Lösung gereinigten Instrumenten beschrieben (ECETOC 1996) Auge Die mittlere LOAEC für die Augenreizung nach direkter Applikation einer Wasserstoffperoxid-Lösung ins Auge betrug bei zehn Probanden 0,08% (0,04 0,15%; McNally 1990). Berichte über Wasserstoffperoxid-Lösungen als antibakterielles Mittel

9 Wasserstoffperoxid 9 am Auge schildern reversible entzündliche Reaktionen ab 0,5% und Hornhautveränderungen ab 3%; letztere wurden teilweise als reversibel beschrieben (ECETOC 1996; EU 2003). In Studien mit zweifelhafter Validität aus den Jahren 1913 und 1965 wurde die Applikation von bis zu 20%iger Wasserstoffperoxid-Lösung ins Auge zur Behandlung von Geschwüren ohne weitere Auswirkungen beschrieben (ECETOC 1996). 4.4 Allergene Wirkung Die allergische Reaktion auf Wasserstoffperoxid wurde in drei Studien an Personen untersucht, die gegen Wasserstoffperoxid in Haarfärbemitteln exponiert worden waren. In einer der Untersuchungen reagierten zwei der 158 getesteten Personen positiv. Diese waren auch gegen weitere Zusatzstoffe in den Haarfärbemitteln sensibilisiert (Aguirre et al. 1994). Alle Patch-Tests mit Wasserstoffperoxid, die in den Jahren an 35 Friseurinnen mit allergischer Dermatitis (Leino et al a) sowie an 54 Friseurinnen aus einer Kohorte von insgesamt 355 Patienten (Leino et al b) durchgeführt wurden, waren negativ. In zwei weiteren Untersuchungen auf hautsensibilisierende Wirkung in den Jahren reagierte ebenfalls keiner von 130 bzw. 59 Dermatitis-Patienten positiv. Im Finnischen Register für Berufskrankheiten wurden zwischen 1975 und 1997 von insgesamt registrierten Fällen allergischer Dermatitis vier durch Wasserstoffperoxid hervorgerufen. Daraus schlossen die Autoren, dass für Wasserstoffperoxid kein relevantes sensibilisierendes Potenzial besteht (Kanerva et al. 1998). 4.5 Reproduktionstoxizität Hierzu liegen keine Angaben vor. 4.6 Genotoxizität Hierzu liegen keine Angaben vor. 4.7 Kanzerogenität In einer Fall-Kontroll-Studie wurde der Zusammenhang zwischen einer Exposition gegen 293 Arbeitsplatz-Substanzen und der Entstehung von Karzinomen in Speiseröhre, Magen, Darm, Rektum, Pankreas, Lunge, Prostata, Blase, Nieren, Lymphknoten und Melanomen der Haut untersucht. Wasserstoffperoxid führte nicht zu einer erhöhten Tumorinzidenz. Es wurde jedoch hinsichtlich der Interpretation der negativen Ergebnisse auf die geringe Zahl der untersuchten Wasserstoffperoxid-Exponierten (Friseure, Textil-Bleicher und Kürschner) sowie die vermutlich niedrige Exposition hingewiesen (IARC 1999).

10 10 Wasserstoffperoxid 5 Tierexperimentelle Befunde und In-vitro-Untersuchungen 5.1 Akute Toxizität Inhalative Aufnahme Studien zur inhalativen Toxizität von Wasserstoffperoxid wurden mit Aerosol oder Dampf durchgeführt. Die akute inhalative Toxizität für Ratten war gering mit einer 4- Stunden-LC 50 von 2000 mg Wasserstoffperoxid-Dampf/m 3 (1420 ml/m 3 ; Kondrashov 1977). In anderen Untersuchungen war eine achtstündige Exposition gegen eine gesättigte Dampfatmosphäre (ca ml/m 3 ) für Ratten nicht letal (ECETOC 1996). Die LOEC betrug bei Ratten nach einmaliger vierstündiger Exposition gegen Wasserstoffperoxid-Dampf 60 mg/m 3 (42,6 ml/m 3 ). Bei dieser Konzentration wurde ein Anstieg der NAD-Diaphorase im Epithel der Bronchien bestimmt (Kondrashov 1977). Empfindlicher waren Mäuse mit einer 4-Stunden-LC 50 zwischen 159 und 274 mg/m 3 (113 und 194 ml/m 3, vermutlich Dampf/Aerosol-Gemisch; Svirbely 1961). Bei Aerosolen aus 90%iger Wasserstoffperoxid-Lösung lag die 2-Stunden-LC 50 für Mäuse zwischen 920 und 2000 mg/m 3 (653 und 1420 ml/m 3 ). Die RD 50 für Mäuse betrug nach 30- minütiger Exposition gegen ein Aerosol aus einer 70%igen Wasserstoffperoxid-Lösung 665 mg/m 3 (472 ml/m 3 ; EU 2003) Orale Aufnahme Die orale LD 50 lag bei der Ratte in Studien nach heutigen Anforderungen zwischen 800 mg/kg KG nach Gabe einer 70%igen Wasserstoffperoxid-Lösung und über 1500 mg/kg KG nach Gabe einer 9,6%igen Wasserstoffperoxid-Lösung (ECETOC 1996; EU 2003) Dermale Aufnahme Die Studien zur dermalen akuten Toxizität sind unzureichend beschrieben. Die dermale LD 50 nach Applikation einer 90%igen Wasserstoffperoxid-Lösung lag für verschiedene Spezies, von denen die Ratte die unempfindlichste war, zwischen 700 und 5000 mg/kg KG (ECETOC 1996; EU 2003). Am sensitivsten waren Kaninchen, bei denen 700 mg Wasserstoffperoxid/kg KG für sechs von zwölf Tieren letal wirkte (k.w.a.; Hrubetz et al. 1951). Nach Applikation von 6500 oder mg/kg KG einer 70%igen Wasserstoffperoxid-Lösung an jeweils vier männliche Kaninchen betrug die dermale LD mg/kg KG. Die niedrigste Dosis von 6500 mg/kg KG wirkte nicht letal, führte aber zu Ödemen und Hautverätzungen an der Applikationsstelle (FMC Corp 1979). 5.2 Subakute, subchronische und chronische Toxizität Inhalative Aufnahme In einer 28-Tage-Studie nach OECD-Prüfrichtlinie 412 wurden jeweils fünf Wistar- Ratten pro Geschlecht und Konzentrationsgruppe 6 Stunden pro Tag, 5 Tage pro Woche gegen 0, 2, 10 oder 25 ml Wasserstoffperoxid-Dampf/m 3 exponiert. Symptome waren

11 Wasserstoffperoxid 11 gerötete Nasen und Flecken um die Nase ab 10 ml/m 3 sowie in der höchsten Konzentrationsgruppe zusätzlich Speichelfluss, gesträubtes Fell und anomale Atemgeräusche. Die Inzidenz und die Stärke der Symptome stiegen mit der Expositionskonzentration und -häufigkeit. Die männlichen Tiere der höchsten Konzentrationsgruppe zeigten eine um 8,2% verminderte Körpergewichtszunahme. Eine leichte Verringerung der Hämoglobinkonzentration, der Erythrozytenzahl und des Erythrozytenvolumens war im Vergleich zu den historischen Kontrollen nicht relevant. Ab 10 ml/m 3 wurden minimale bis leichte Nekrosen und Entzündungen im vorderen Bereich der Nasenhöhle bei allen Tieren und am respiratorischen Epithel bei einem Tier beobachtet. Bei 25 ml/m 3 traten Nasenschleimhautentzündung, Infiltration mononukleärer Zellen und epitheliale Erosionen am Kehlkopf auf. In allen Konzentrationsgruppen, nicht aber der Kontrolle, wurde ein Anstieg der perivaskulären Infiltration neutrophiler Zellen in der Lunge beobachtet sowie in den beiden niedrigen Konzentrationsgruppen auch Hämorrhagien. Letztere Effekte wurden als nicht substanzbedingt gewertet, da keine Konzentrationsabhängigkeit vorlag. Nach Angaben der Autoren war die NOAEC 2 ml/m 3 (CEFIC 2002). Hinweise auf lokale Effekte an der Haut, wie Verdickungen, Haarverlust und Bleichung sowie Schäden an den Atemwegen liegen nach 4 6-monatiger Ganzkörperexposition, 5 6 Stunden pro Tag, 4 5 Tage pro Woche, gegen 10 mg Wasserstoffperoxid/m 3 (7,1 ml/m 3 ) aus älteren Untersuchungen an Ratten und Hunden vor. Beim Hund wiesen die Bronchiolen hyperplastische Muskelschichten auf. Weiterhin wurden Bereiche mit kollabierten Alveolen und Emphysemen beobachtet. Insbesondere in Bereichen mit fragmentierten Alveolarwänden waren kreisförmige, rot gefärbte Bereiche zu beobachten, die aus Kollagen bestanden und teilweise Muskelzellen und Streifen von elastischem Gewebe beinhalteten (EU 2003). Bei Ratten wies die Lunge nach viermonatiger Exposition gegen 0,1; 1 oder 10 mg Wasserstoffperoxid/m 3 (0,07 7,1 ml/m 3 ; 5 Stunden/Tag, 5 Tage/Woche) in der höchsten Konzentrationsgruppe eine Verminderung der Succinatdehydrogenase, der Monoaminoxidase und der sauren Phosphatase auf sowie einen Anstieg der alkalischen Phosphatase. Bei 1 mg/m 3 (0,71 ml/m 3 ) wurden keine Effekte beobachtet (Kondrashov 1977). Wegen der unklaren Methodik und Analytik ist diese Studie nicht verwertbar. Bei in ihrer Aussagekraft limitierten Studien mit Mäusen, Ratten und Kaninchen wurde nach Exposition gegen Wasserstoffperoxid in Konzentrationen von 31, 93 bzw. 107 mg/m 3 (22, 66 bzw. 76 ml/m 3 ) von Reizungen der Atemwege berichtet. Signifikante histopathologische Veränderungen an der Luftröhre oder der Lunge wurden nicht beobachtet (EU 2003) Orale Aufnahme Wistar-Ratten wurde zwölf Wochen lang, sechs Tage pro Woche 0; 52,6; 168,7 oder 506 mg Wasserstoffperoxid/kg KG und Tag als 0,5%ige Lösung mittels Schlundsonde verabreicht. Ab 52,6 mg/kg KG und Tag waren die Enzymaktivitäten der Leber dosisabhängig verringert, und es traten Veränderungen der hämatologischen Parameter auf (EU 2003; FIN Competent Authorities 1998). Nach 100-tägiger oraler Gabe von 6 60 mg Wasserstoffperoxid/kg KG und Tag (0,06 0,6%ige Lösung) mittels Schlundsonde an jeweils sechs Wistar-Ratten pro Dosisgruppe war ab 30 mg/kg KG und Tag die Katalase-Aktivität im Plasma verrin-

12 12 Wasserstoffperoxid gert. Höhere Wasserstoffperoxiddosierungen führten zu einem verminderten Körpergewicht, einer Abnahme des Hämatokrits und des Plasmaproteingehaltes. Der NOAEL wurde mit 20 mg/kg KG und Tag angegeben (EU 2003; FIN Competent Authorities 1998). Keine Effekte wurden an Wistar-Ratten beobachtet, denen 90 Tage lang 0,6 6 mg Wasserstoffperoxid/Tag mit dem Futter (ca mg/kg KG und Tag) verabreicht wurde. Es wurde keine Aussage zur Stabilität des Wasserstoffperoxids im Futter gemacht (FIN Competent Authorities 1998). In einer unzureichend dokumentierten Studie an Ratten und Kaninchen betrug der NOAEL nach sechsmonatiger Gabe von Wasserstoffperoxid 0,005 mg/kg KG und Tag. Bei niedrigeren Konzentrationen (k. w. A.) wurden Veränderungen der hämatologischen Parameter und der Enzymaktivitäten im Gastrointestinaltrakt berichtet. Aufgrund der unzureichenden Dokumentation konnte die Studie nicht bewertet werden (FIN Competent Authorities 1998). Bei Verabreichung mit dem Trinkwasser verursachte Wasserstoffperoxid bei Ratten und Mäusen ein vermindertes Körpergewicht ab 0,15% bzw. 0,3%. Dies entspricht ca. 150 bzw. 600 mg/kg KG und Tag bei normaler Wasseraufnahme; in den meisten anderen Studien wurde jedoch eine verminderte Wasseraufnahme beschrieben, so dass die tatsächliche Dosis geringer gewesen sein dürfte (EU 2003; FIN Competent Authorities 1998). In einer 90-Tage-Studie am Mäusestamm C57BL/6NCrlBr (geringe Katalase-Aktivität) nach OECD-Prüfrichtlinie 408 betrug der NOAEL 0,01% Wasserstoffperoxid im Trinkwasser (26 mg/kg KG für männliche Tiere und 37 mg/kg KG für weibliche Tiere). Effekte beim LOAEL von 0,03% (ca. 76 mg/kg KG bzw. 103 mg/kg KG) waren eine verminderte Futter- und Wasseraufnahme bei den weiblichen Tieren und eine mucosale Hyperplasie des Duodenums bei den männlichen Tieren. Die mucosale Hyperplasie des Duodenums trat bei weiblichen Tieren erst ab 0,1% (328 mg/kg KG) auf und war bei beiden Geschlechtern in der sechswöchigen Nachbeobachtungszeit reversibel (EU 2003; FIN Competent Authorities 1998) Dermale Aufnahme Hierzu liegen keine Angaben vor. 5.3 Wirkung auf Haut und Schleimhäute Haut In Untersuchungen nach OECD-Prüfrichtlinie 404 wirkten eine 10%ige Wasserstoffperoxid-Lösung an der Haut von Kaninchen schwach reizend, eine 35%ige Lösung reizend sowie 50- und 70%ige Lösungen ätzend (ECETOC 1996; FIN Competent Authorities 1998). Bei Ratten betrug die NOAEC für Effekte an der Rückenhaut nach einer viermonatigen Ganzkörperexposition 0,1 mg Wasserstoffperoxid/m 3 (0,07 ml/m 3 ). Nach zwei Monaten bewirkten Wasserstoffperoxidkonzentrationen von 1 mg/m 3 (0,71 ml/m 3 ) einen Anstieg der Aktivität der Monoaminooxidase und der NAD-Diaphorase in der Epidermis, nach vier Monaten zusätzlich einen Anstieg der Succinat- und der Lactat-

13 dehydrogenase sowie eine Funktionsstörung der Hornschicht (Kondrashov 1977). Die Ergebnisse der Studie sind aufgrund der unzureichenden Beschreibung und der unkonventionellen Methode nicht aussagefähig Auge Wasserstoffperoxid 13 In Untersuchungen nach OECD-Prüfrichtlinie 405 war eine 5%ige Wasserstoffperoxid- Lösung am Kaninchenauge schwach irritierend, eine 10%ige Wasserstoffperoxid- Lösung war stark irritierend und verursachte Hornhautschäden. Eine 35%ige Wasserstoffperoxid-Lösung wirkte ätzend (ECETOC 1996; FIN Competent Authorities 1998). 5.4 Allergene Wirkung In einem Test auf Hautsensibilisierung beim Meerschweinchen wirkte eine 3%ige Wasserstoffperoxid-Lösung bei der topischen Induktion nach einer Stunde leicht reizend bei drei von zehn Tieren, nach 24 und 48 Stunden nicht reizend. Die anschließende Aufgabe eines Tropfens der Testlösung auf die skarifizierte Haut war bei zwei von fünf Tieren nach einer Stunde leicht reizend und bei einem Tier nach 24 Stunden reversibel. Drei der weiteren fünf Tiere zeigten nach der intradermalen Injektion von 0,1 ml einer 0,1%igen Lösung eine leichte Reizung nach einer Stunde und nach 24 Stunden. Zur Induktion wurden letztere zwei Applikationen insgesamt sechsmal im Abstand von zwei bis vier Tagen wiederholt. Nach zweiwöchiger Pause wurde die Auslösereaktion nach dem gleichen Schema mit der gleichen Konzentration durchgeführt. Hierbei kam es bei der topischen Auslösung zu keiner Reaktion. Bei Auslösung durch intradermale Injektion wiesen drei von fünf Tieren nach einer Stunde eine leichte Rötung auf, die nach 24 Stunden bei allen Tieren auftrat und bei einem Tier zu einer hämorrhagischen Reaktion führte. Die Auslösung durch Applikation auf die skarifizierte Haut führte nach einer Stunde zu keiner Reaktion und nach 24 Stunden bei zwei von fünf Tieren zu einer leichten Rötung, die nach 48 Stunden reversibel war. Die Autoren interpretierten das Ergebnis als negativ (DuPont 1953). Die Studie entspricht nicht den heutigen Anforderungen und ist nur unzureichend dokumentiert. 5.5 Reproduktionstoxizität Fertilität Zur Untersuchung der Fertilität liegen drei ältere Trinkwasserstudien vor. Die dreiwöchige Verabreichung einer 1%igen Wasserstoffperoxid-Lösung an männliche Mäuse ergab keinen Hinweis auf eine reduzierte Fertilität. Die Spermien von Kaninchen waren nach sechswöchiger Verabreichung einer 3%igen Wasserstoffperoxid-Lösung ohne auffälligen Befund. Eine fünfmonatige Gabe von 0,45% Wasserstoffperoxid im Trinkwasser hatte keinen Einfluss auf die Reproduktionsrate von weiblichen Ratten (ECETOC 1996; EU 2003). Die sechsmonatige orale Gabe von Wasserstoffperoxid in Dosierungen von 0, mg/kg KG und Tag an männliche und weibliche Ratten verursachte eine reduzierte Motilität der Spermien sowie eine reduzierte Anzahl von Würfen bei den

14 14 Wasserstoffperoxid Tieren der höchsten Dosisgruppe. Der maternale NOAEL der Studie betrug 0,005 mg/kg KG und Tag (siehe Abschnitt 5.2.2). Es wurde auf die unzureichende Dokumentation der Methode und der Ergebnisse hingewiesen (ECETOC 1996; EU 2003). In der nach OECD-Prüfrichtlinie 408 durchgeführten 90-Tage-Studie mit C57BL/6N- Mäusen mit geringer Katalase-Aktivität (siehe Abschnitt 5.2.2) sowie den Kanzerogenitätsstudien mit C57BL/6N-Mäusen und F344-Ratten (siehe Abschnitt 5.7.2) wurden keine durch Wasserstoffperoxid verursachten Effekte an den Reproduktionsorganen weiblicher und männlicher Tiere beobachtet (EU 2003). In-vitro-Untersuchungen zeigten, dass die Spermien von Kaninchen unempfindlicher gegen Wasserstoffperoxid waren als die von Mäusen, Hunden oder Menschen. Die Konzentration, die in vitro eine 50%ige Motilitätsverminderung bei menschlichen Spermien bewirkte, lag zwischen 30 und 300 mg/l. Die Empfindlichkeit stieg in Abwesenheit der endogenen Katalase (ECETOC 1996) Entwicklungstoxizität In einer inadäquaten Studie mit Wistar-Ratten verursachte Wasserstoffperoxid in Konzentrationen von 0,2 10 mg/kg Futter (0,02 1 mg/kg KG und Tag), eine Woche lang während der kritischen Schwangerschaftsphase (k. w. A.) verabreicht, einen konzentrationsabhängigen Anstieg der Fetotoxizität und ab 0,2 mg/kg KG und Tag eine verzögerte Skelettossifikation, jedoch keine Teratogenität. Bei der höchsten Konzentration kam es zu einer verstärkten Resorption und zu vermindertem Körpergewicht der Feten; das Körpergewicht der Muttertiere war nur leicht reduziert. Aufgrund methodischer Defizite hinsichtlich der Exposition und des Verdachts auf Zersetzung essentieller Nährstoffe im Futter wurde die Studie als nicht bewertungsrelevant beschrieben (EU 2003). 5.6 Genotoxizität In vitro Wasserstoffperoxid war in einer Reihe von Testsystemen in vitro eindeutig genotoxisch. Die entsprechenden Studien werden daher hier nur zusammengefasst dargestellt und auf Sekundärliteratur verwiesen. Wasserstoffperoxid induzierte DNA-Reparatur in Bakterien, unter anderem im SOS-Chromotest in Escherichia coli. Im Mutagenitätstest mit Salmonella typhimurium war Wasserstoffperoxid insbesondere an den Stämmen mutagen, die sensitiv auf Hydroxylradikale reagieren. Wasserstoffperoxid induzierte Schwesterchromatidaustausch und DNA-Reparatur in verschiedenen Säugetier-Zelllinien. Im UDS-Test zeigte Wasserstoffperoxid eine Induktion der DNA-Reparatursynthese an Rattenhepatozyten und humanen fötalen Lungenzellen. DNA-Einzelstrangbrüche wurden in verschiedenen Säugetier-Zelllinien verursacht, DNA-Doppelstrangbrüche in humanen Leukozyten und V79-Zellen, nicht aber in Rattenhepatozyten. Chromosomenaberrationen wurden durch Wasserstoffperoxid in einer Vielzahl von Zellen, unter anderem in V79-, CHL- und CHO-Zellen, jedoch nicht in humanen D98/AHZ-Zellen hervorgerufen. Das negative Ergebnis eines Mikronukleustests an Milzzellen der Maus (C57BL/6J-Mäuse) wurde methodischen Defiziten zugeschrie-

15 Wasserstoffperoxid 15 ben. Wasserstoffperoxid induzierte Genmutationen im HPRT- und TK +/ -Test an Säugerzellen (ECETOC 1996; EU 2003). Generell waren bakterielle Testsysteme ohne Katalase besonders empfindlich und die Säugetier-Zelllinien R-8 und R-10 des Chinesischen Hamsters aufgrund der hohen Katalase-Aktivität sehr resistent gegen Wasserstoffperoxid. Einige Tests mit metabolischer Aktivierung wiesen darauf hin, dass die im S9-Mix enthaltenen Enzyme zur Detoxifizierung des Wasserstoffperoxids in den Genotoxizitätstests beitragen (ECETOC 1996; EU 2003) In vivo Eine 3%ige Wasserstoffperoxid-Lösung wirkte im Test auf X-chromosomale rezessive Letalmutationen (SLRL) an Drosophila melanogaster nicht mutagen (EU 2003). In einem validen In-Vivo-In-Vitro-UDS-Test an Rattenleberzellen von jeweils fünf männlichen Wistar-Ratten war Wasserstoffperoxid nach intravenöser Gabe von 0, 25 oder 50 mg/kg KG (30-minütige Infusion einer 0; 0,1 oder 0,2%igen Lösung, 0,2 ml/minute) nicht genotoxisch. Das für die Positivkontrolle oral verabreichte 2- Acetylaminofluoren sowie das Dimethylnitrosamin führten zu einer Erhöhung der DNA-Reparatursynthese (EU 2003). Wasserstoffperoxid induzierte keine Mikronuklei in polychromatischen Erythrozyten (PCE) von jeweils zehn männlichen und zehn weiblichen C57BL/6NCrlBr-Mäusen (geringe Katalase-Aktivität) nach 14-tägiger Verabreichung von 0, 200, 1000, 3000 oder 6000 mg/l im Trinkwasser ( : 0; 42,4; 164; 415 oder 536 mg/kg KG und Tag; : 0; 48,5; 198; 485 oder 774 mg/kg KG und Tag). Es wurden jeweils 2000 PCE der Negativkontrolle, der Positivkontrolle Cyclophosphamid und der Tiere der höchsten Dosisgruppe untersucht. Die Positivkontrollen induzierten die Bildung von Mikronuklei (EU 2003). Es ist nicht sicher, ob Wasserstoffperoxid die Zielzellen erreicht hat, da das Verhältnis PCE zu normochromatischen Erythrozyten (NCE) nicht verändert war. Wasserstoffperoxid führte nach einmaliger intraperitonealer Verabreichung von 250, 500 oder 1000 mg/kg KG (1%, 2% oder 4%ige Lösung, 25 ml/kg KG) bei jeweils fünf männlichen und fünf weiblichen Swiss-OF1-Mäusen nicht zu einem Anstieg der Mikronuklei in den PCE. Es wurden jeweils 2000 PCE untersucht. Die nach 24 Stunden genommenen Proben zeigten in allen Konzentrationsgruppen ein signifikant verringertes PCE/NCE-Verhältnis, die nach 48 Stunden genommenen Proben nur bei 250 und 1000 mg/kg KG. Nach Gabe von 1000 mg/kg KG starb ein männliches Tier, bei den anderen männlichen Tieren wurden Hypoaktivität und gesträubtes Fell beobachtet. Die Positivkontrolle Cyclophosphamid induzierte die Bildung von Mikronuklei. Die Autoren schlossen aufgrund des verminderten PCE/NCE-Verhältnisses, dass Wasserstoffperoxid Effekte am Knochenmark induziert, der Mechanismus ist unklar (EU 2003). Zwei weitere unzureichend dokumentierte Mikronukleustests mit Mäusen liegen vor. Die 32-stündige orale Verabreichung von 0,003 3,0% Wasserstoffperoxid in Milch an Swiss-Mäuse bzw. eine einmalige intraperitoneale Gabe von 1/2, 1/5, 1/25 oder 1/100 der LD 50 (k.w.a.) von Wasserstoffperoxid an Mäuse (Stamm unbekannt) bewirkte keine erhöhte Bildung von Mikronuklei (EU 2003). In Knochenmarkszellen von Wistar-Ratten wurde nach Exposition gegen Wasserstoffperoxid (k. w. A.) kein Anstieg der Chromosomenaberrationen beobachtet (ECETOC 1996).

16 16 Wasserstoffperoxid Die orale Gabe von zweimal 0,5 ml einer 0,3%igen Lösung rief innerhalb von zwei Stunden einen Anstieg der Mutationsfrequenz in einem Host-mediated-assay an Swiss-Mäusen hervor, denen Salmonella typhimurium TA1530 oder G46 als Indikatororganismen intraperitoneal injiziert wurden (EU 2003). In einem weiteren Host-mediated-assay induzierte Wasserstoffperoxid nach intraperitonealer Gabe von je 1 ml von 0,01 0,5 M Lösungen an jeweils zwei bis vier Mäuse (Inzucht Stamm AB Jena Gat.) konzentrationsabhängig Chromosomenaberrationen in den 48 Stunden zuvor intraperitoneal injizierten Ascites-Tumoren. Die Tumorzellen selbst wiesen eine sehr geringe Katalase-Aktivität auf (Schöneich 1967). Die Ursache für die positiven Ergebnisse in diesem Host-mediated-assay wird im direkten Kontakt von Wasserstoffperoxid mit den Zielzellen und deren geringer Katalase-Aktivität gesehen. In einer vierwöchigen Studie an Sencar-Mäusen verursachte 70%iges Wasserstoffperoxid nach zweimal wöchentlicher Aufgabe von bis zu 200 ml auf die Haut weder eine erhöhte Bildung von 8-OH-2 -Deoxyguanin oder Mutationen im c-ha-ras-gen noch dermale Veränderungen bei Untersuchungen hinsichtlich epidermaler Hyperplasie und Veränderungen der zellulären Zusammensetzung an den Applikationsstellen. Die Sektion der Tiere war ohne auffälligen Befund. Dimethylbenzanthracen und Ethanol zeigten als Positiv- bzw. Negativkontrolle die erwarteten Ergebnisse (SPI 1997). 5.7 Kanzerogenität Kurzzeitstudien Initiations-Promotions-Studien 16 F344-Ratten erhielten 1,5% Wasserstoffperoxid im Trinkwasser für 4 Wochen. Danach wurde zusätzlich dreimal 25 mg Methylazoxymethanolacetat (MAM)/kg KG intraperitoneal in zweiwöchigem Abstand verabreicht. Die Hälfte der Tiere erhielt weiterhin Wasserstoffperoxid im Trinkwasser, die andere Hälfte erhielt normales Trinkwasser. 17 Wochen nach Beginn der intraperitonealen Injektion wurden die Tiere untersucht. Als Kontrollen erhielten je drei Ratten für 25 Wochen nur Wasserstoffperoxid im Trinkwasser oder blieben unbehandelt. Bei den eingesetzten acht F344-Ratten, die nach der MAM-Behandlung normales Trinkwasser erhielten, wurden zwei duodenale und zwei jejunale Tumoren sowie ein Kolon-Tumor beobachtet. Die anschließende Gabe von 1,5% Wasserstoffperoxid im Trinkwasser führte zu acht duodenalen und fünf jejunalen Tumoren. Diese erhöhte Tumorinzidenz wurde nach Angaben der Autoren als Hinweis auf eine tumorpromovierende Wirkung von Wasserstoffperoxid gewertet. Nach 25-wöchiger Gabe von 1,5% Wasserstoffperoxid alleine entstanden keine Tumoren. Die alleinige Gabe von MAM wurde nicht untersucht (Hirota und Yokoyama 1981). Die fehlende Gabe von MAM allein ist kein Defizit der Studie: die ohne Nachbehandlung mit Wasserstoffperoxid entstandenen Tumoren können auf MMA zurückgeführt werden, weil Wasserstoffperoxid allein keine Tumoren verursacht. Das Initiationsprotokoll ist allerdings ungewöhnlich. Eine weitere Studie an 20 Wistar-Ratten zeigte nach 32-wöchiger oraler Aufnahme von 1% Wasserstoffperoxid im Trinkwasser keine tumorpromovierende Wirkung bei intestinalen Tumoren, führte aber zu einer erhöhten Inzidenz von Vormagen-Papillo-

17 men (100% nach Gabe von N -Methyl-N -nitro-n-nitrosoguanidin (MNNG) und Wasserstoffperoxid, 50% nach Gabe von Wasserstoffperoxid alleine, siehe auch Tabelle 3) und einem signifikanten Anstieg adenomatöser Hyperplasien (38%) im Drüsenmagen. Die Gabe von MNNG alleine führte weder zu Vormagen-Papillomen noch zu Hyperplasien im Drüsenmagen (Takahashi et al. 1986). Eine tumorpromovierende Wirkung von Wasserstoffperoxid bei Backentaschen- Karzinomen des Syrischen Hamsters wurde nach zweimal wöchentlicher Aufgabe, 22 Wochen lang, von 30%igem (100% Inzidenz, 5/5 Tiere), nicht aber 3%igem Wasserstoffperoxid (55% Inzidenz, 6/11 Tiere) nach Initiation mit 9,10-Dimethyl-1,2- benzanthrazen (DMBA, 43% Inzidenz, 3/7 Tiere) berichtet. 30%iges Wasserstoffperoxid alleine führte nicht zur Bildung von Karzinomen (0/9 Tiere; Weitzman et al. 1986). An der Haut von Sencar-Mäusen war Wasserstoffperoxid in Konzentrationen ab 6% schwach tumorpromovierend nach Initiation mit DMBA. Eine 6-, 10-, 15- oder 30%ige Wasserstoffperoxid-Lösung (0,2 ml in Aceton) führte bei 10, 10, 8 und 6 von jeweils 65 Mäusen nach 25 Wochen zu Papillomen. Nach der Applikation von Aceton alleine wurden keine Papillome beobachtet. Die fehlende Dosis-Wirkungsbeziehung begründeten die Autoren mit der nekrotischen Wirkung ab einer 15%igen Wasserstoffperoxidkonzentration, die das Überleben der initiierten Zellen verhindert (Klein Szanto und Slaga 1982). Eine 5%ige Wasserstoffperoxid-Lösung (0,2 ml in Acteon) wirkte an der Haut von 20 Sencar-Mäusen nach zweimal wöchentlicher Aufgabe, 51 Wochen lang, nicht tumorpromovierend nach Initiation mit DMBA und nicht kanzerogen nach alleiniger Gabe. In der Promotionsstudie wiesen jedoch 45% der Tiere epidermale Hyperplasien auf. Nach alleiniger Gabe von Wasserstoffperoxid wurden nur bei einem Tier (5%) epidermale Hyperplasien beobachtet. Es finden sich keine Angaben, ob Hautreizungen oder Nekrosen auftraten (Kurokawa et al. 1984). Eine 3%ige Wasserstoffperoxid-Lösung (0,2 ml in Wasser) wirkte an der Haut von 30 weiblichen ICR-Swiss-Mäusen nach fünf- oder siebenmal wöchentlicher Aufgabe, 56 bzw. 40 Wochen lang, nicht tumorpromovierend nach Initiation mit DMBA. Es finden sich keine Angaben, ob Hautreizungen oder Nekrosen auftraten (Bock et al. 1975; Shamberger 1972) Langzeitstudien Wasserstoffperoxid 17 Die Langzeituntersuchungen zur Kanzerogenität an Mäusen und Ratten sind in Tabelle 3 dargestellt. Maus Die Gabe von 0,1 oder 0,4% Wasserstoffperoxid im Trinkwasser (ca. 300 oder 1200 mg/kg KG und Tag) für 100 Wochen an jeweils ca. 50 männliche und 50 weibliche C57BL/6J-Mäuse (es ist unklar, ob der Stamm eine geringe Katalase-Aktivität in den Duodenalzellen hat wie der Stamm C57BL/6N; siehe Studie Ito et al. (1982)) verursachte Erosionen und Geschwüre im Drüsenmagen sowie Hyperplasie, Adenome und Karzinome im Duodenum (siehe Tabelle 3). Erosionen im Magen traten nach 40 Wochen auf, duodenale Hyperplasien nach 55 Wochen und duodenale Karzinome nach 65 Wochen. Metastasen oder andere behandlungsbedingte Tumoren wurden nicht

18 18 Wasserstoffperoxid beobachtet. Das Körpergewicht war bei den weiblichen Tieren der höchsten Dosisgruppe nach 15 Monaten signifikant reduziert (Ito et al a, b, 1982). Weitere Untersuchungen zeigten, dass Tumoren des Duodenums die höchste Inzidenz in Mäuse-Stämmen mit geringer Katalase-Aktivität hatten und die durch Wasserstoffperoxid hervorgerufenen Läsionen im Darm (Plaques und Noduli) nach dem Ende der Behandlung reversibel waren. An Gruppen von jeweils zwei bis 29 Mäusen der Stämme C57BL/6N, DBA/2N und BALB/cAnN (mit geringer bis hoher Katalase-Aktivität) wurden 0; 0,1 oder 0,4% Wasserstoffperoxid im Trinkwasser (täglich frische Zubereitungen) bis zu 740 Tage lang verabreicht. Untersuchungen der C57BL/6N-Mäuse zeigten Schädigungen des Vormagens (Erosionen und Noduli) bei 67% der Tiere nach 120 Tagen und Schädigungen des Duodenums (Plaques und Noduli) bei 80% der Tiere nach 60 Tagen. Wurde die Gabe von Wasserstoffperoxid nach der 120- bis 160-tägigen Exposition 10 bis 30 Tage ausgesetzt, waren diese Befunde reversibel. Nach 700 Tagen wiesen 34% der Tiere Noduli im Vormagen und 100% Noduli im Duodenum auf. Die Noduli wurden nicht weiter differenziert. Ein Vergleich der drei Mäusestämme (5 16 Tiere) nach 210 Tagen zeigte, dass die Inzidenzen der Erosionen und Noduli im Vormagen bzw. der Plaques und Noduli im Duodenum nach Gabe von 0,4% Wasserstoffperoxid nicht signifikant verschieden waren, jedoch unterschieden sich die Zahlen der Läsionen pro Maus (C57BL/6N > DBA/2N > BALB/cAnN), die also invers mit der Katalase-Aktivität korreliert waren. Daten von unexponierten Kontrolltieren fehlen (Ito et al. 1982). In einer weiteren Untersuchung an den vier Mäusestämmen C3H/HeN (hohe Katalase- Aktivität), B6C3F1 (mittlere Katalase-Aktivität), C57BL/6N (geringe Katalase-Aktivität) und C3H/Csb (Hypokatalasämie) wurde jeweils 9 bis 12 männlichen und weiblichen Mäusen 0,4% Wasserstoffperoxid bis zu sieben Monate lang im Trinkwasser verabreicht. Die Inzidenzen der duodenalen Tumoren und die Zahlen der Tumoren pro Maus waren negativ mit der Katalase-Aktivität der Stämme korreliert (siehe Tabelle 3). Angaben zu Kontrollen fehlen (Ito et al. 1984). Tab. 3. Studien zur Kanzerogenität von Wasserstoffperoxid im Tierversuch Autor: Ito et al a, b, 1982 Spezies: Maus C57BL/6J je ca. 50, (keine Aussage zur Katalase-Aktivität) Applikation: Trinkwasser Konzentration: 0; 0,1; 0,4%, Dosis: ca. 0, 200, 800 mg/kg KG und Tag a) Dauer: 100 Wochen Toxizität: ab 0,1%: KG Ø ( ) bei 0,4%: KG sign. Ø ( 10%, ) Expositionskonzentration (%) 0 0,1 0,4 Überlebende: 54% 61% 63%

19 Wasserstoffperoxid 19 Tab. 3. Fortsetzung Tumoren: Drüsenmagen: Erosionen und 2/48 (4,2%) 13/51 (25%) + 19/50 (38%) + Geschwüre 2/50 (4,0%) 7/50 (14%) 29/49 (59%) + Gesamt 4/98 (4,1%) 20/101 (20%)** 42/99 (42%)** Hyperplasien 2/48 (4,2%) 6/51 (12%) 3/50 (6,0%) 5/50 (10%) 7/50 (14%) 7/49 (14%) Gesamt 7/98 (7,1%) 13/101 (13%) 10/99 (10%) Duodenum: Hyperplasien 2/48 (4,2%) 16/51 (31%) + 30/50 (60%) + 7/50 (14%) 24/50 (48%) + 31/49 (63%) + Gesamt 9/98 (9,2%) 40/101 (40%)** 61/99 (62%)** Adenome 0/48 (0%) 2/51 (3,9%) 2/50 (4,0%) 1/50 (2,0%) 4/50 (8,0%) 0/49 (0%) Gesamt 1/98 (1,0%) 6/101 (5,9%) 2/99 (2,0%) Karzinome 0/48 (0%) 1/51 (1,9%) 1/50 (2,0%) 0/50 (0%) 0/50 (0%) 4/49 (8,2%) Gesamt 0/98 (0%) 1/101 (0,9%) 5/99 (5,1%)* Autor: Ito et al Spezies: Maus je 9 12, C3H/HeN (hohe Katalase-Aktivität) B6C3F 1 (mittlere Katalase-Aktivität) C57BL/6N (geringe Katalase-Aktivität) C3H/Csb (Hypokatalasämie) Applikation: Trinkwasser Konzentration: 0,4%, keine nicht exponierte Kontrollgruppe, Dosis: ca. 800 mg/kg KG und Tag a) Dauer: 7 Monate bei C57BL/6N, 6 Monate bei den anderen Stämmen Toxizität: k. w. A. Tumoren: Stamm C3H/HeN B6C3F 1 C57BL/6N C3H/Csb Katalase-Aktivität 5,3 1,7 0,7 0,4 im Duodenum (10 4 k/mg Protein) b) Duodenum: Tumoren:, 2/18 (11,1%) 7/22 (31,8%) 21/21 (100%) 22/24 (91,7%) Tumoren/Maus:, 0,11 0,36 3,91 2,63

20 20 Wasserstoffperoxid Tab. 3. Fortsetzung Autor: Takayama 1980 Spezies: Ratte, F344, je 50, Applikation: Trinkwasser Konzentration: 0,3; 0,6%, Dosis: ca. 300, 600 mg/kg KG und Tag a) Dauer: 78 Wochen oder zwei Jahre lang Toxizität: KG-Zunahme Ø Tumoren: Keine behandlungsbedingten Tumoren Autor: Takahashi et al Spezies: Ratte, Wistar je 10 Applikation: Trinkwasser Konzentration: 1%, Dosis: ca mg/kg KG und Tag a) Dauer: 32 Wochen Toxizität: k. w. A. Tumoren: Expositionskonzentration (%) 0 1 Überlebende: 10/10 (100%) 10/10 (100%) Vormagen: Papillome 0/10 (0%) 5/10 (50%)* + p<0,01 (nachträglich berechnet mit Fishers Exact-Test, einseitig) * p<0,05, ** p<0,005 (Ito et al. 1982) a) berechnet bei normaler Wasseraufnahme (Ratte: 100 ml/kg KG und Tag; Maus: 200 ml/kg KG und Tag). In den meisten Studien mit wiederholter Gabe wurde eine verminderte Wasseraufnahme beschrieben, so dass die tatsächlichen Dosierungen geringer gewesen sein dürften. b) k= Reaktionskonstante Ratte Die Gabe von 0,3 oder 0,6% Wasserstoffperoxid im Trinkwasser (ca. 217 bzw. 433 mg/kg KG und Tag für männliche Tiere und 339 bzw. 677 mg/kg KG und Tag für weibliche Tiere), 78 Wochen oder zwei Jahre lang, an jeweils 50 F344-Ratten rief keine behandlungsbedingten Tumoren hervor. Die Trinkwasserlösungen wurden viermal wöchentlich frisch hergestellt. Die behandelten Tiere zeigten eine verminderte Körpergewichtszunahme. Die Tumorinzidenz der behandelten Tiere war im Vergleich zu den Kontrolltieren nicht erhöht (Takayama 1980). Die Studie ist valide und gut durchgeführt, jedoch nicht vollständig dokumentiert. 6 Bewertung Wasserstoffperoxid erwies sich in vitro in einer Reihe von Testsystemen als genotoxisch, wobei Testsysteme mit bakteriellen Stämmen ohne Katalase besonders emp-