T25 beregninger for 5 kræftfremkaldende stoffer

AMI Litteraturstudie T25 beregninger for 5 kræftfremkaldende stoffer Ulla Vogel Håkan Wallin Arbejdsmiljøinstituttet, København 2002

AMI Litteraturstudie T25 beregninger for 5 kræftfremkaldende stoffer Ulla Vogel Håkan Wallin Tryk: DTKommunikation København 2002 Arbejdsmiljøinstituttet Lersø Parkallé 105 2100 København Ø Tlf.: 39 16 52 00 Fax: 39 16 52 01 e-mail: ami@ami.dk hjemmeside: www.ami.dk Rapporten kan rekvireres ved henvendelse til Afdeling for kemisk arbejdsmiljø, Arbejdsmiljøinstituttet 2

Forord Denne rapport er et pilotstudie, som er udført af Arbejdsmiljøinstituttet i samarbejde med Arbejdstilsynet. Formålet er at belyse, om det er hensigtsmæssigt og muligt at beregne potensen (eller farligheden) af de kræftfremkaldende stoffer, der står på den Den danske liste over stoffer som anses for at være kræftfremkaldende. Hvis potensvurderinger tages i anvendelse, vil de kunne bruges som prioriteringsredskab ved forebyggelse og prioritering af indsatser omkring eksponering for kræftfremkaldende stoffer i arbejdsmiljøet. Det kan bruges ved substitution, hvor man ved brug af potensvurdering, i det mindste, vil kunne vurdere, om man kan erstatte meget potente carcinogener med mindre potente carcinogener i de tilfælde, hvor substitution med ikkecarcinogene stoffer ikke er mulig. Vi vil gerne takke Tore Sanner, Radiumhospitalet, Oslo, som har været ekstern lektør på rapporten. Arbejdsmiljøinstituttet, 10/10-2002 Ulla Vogel og Håkan Wallin 3

4

Indholdsfortegnelse Indledning 7 Beregning af T25 værdier 8 Cyclophosphamid 10 Cisplatin 11 Vinyl acetat 13 Styren 15 Carbon Black 17 Referencer 18 5

6

Indledning T25 værdier er potensbeskrivelser, der er et udtryk for, hvor lidt af stoffet der skal til, før 25 % af de udsatte får kræft i et specifikt organ. Det er altså et udtryk for potensen. T25 siger derimod ikke noget om kvaliteten af beviserne for, at stoffet er kræftfremkaldende. Det gør IARC klassificeringen. Vi har taget udgangspunkt i de foreslåede grænseværdier fra EU (http://europa.eu.int/comm/environment/dansub/potency.pdf): K1 indeholder stoffer med TD25 < 1 mg/kg daglig livstidsdosis K2 indeholder stoffer med TD25 1-100 mg/kg daglig livstidsdosis K3 indeholder stoffer med TD25 >100 mg/kg daglig livstidsdosis Som et forsøg har vi her udvalgt 5 stoffer, der skal beregnes T25 værdier på. Valg af stoffer blev gjort på baggrund af forbrug i DK med hensyntagen til, at de ikke fandtes på den norske liste over kræftfremkaldende stoffer, idet der i så fald allerede fandtes T25 værdier. Vi valgte Carbon black Cisplatin Cyclophosphamid Styren Vinylacetat Alle 5 stoffer er vurderet af IARC. Her tog vi udgangspunkt i IARC rapporterne og supplerede med nye data. 7

Beregning af T25 værdier Selve beregningen af T25 værdier er beskrevet indgående af T. Sanner (1;2). Man tager som oftest udgangspunkt i dyreforsøg, som udvælges efter en række kriterier (2): Forsøgsdyrene skal være pattedyr Eksponeringen skal begynde tidligt i dyrenes levetid (inden 100 dage er acceptabelt for rotter, mus og hamstere) Indtag skal ske via foder, drikkevand, gavage eller inhalation Teststoffet skal være systemisk biotilgængeligt Teststoffet skal være indgivet alene Der skal være tale om kronisk eksponering med højest 7 dage mellem hver dose Eksponeringsperioden skal vare mindst 1/4 af standard eksponeringstiden for arten Eksponeringsperioden skal være på mindst ½ af standardlevetiden for arten Forsøgsdesignet skal inkludere en kontrolgruppe Der skal være mindst 10 dyr pr gruppe De patologiske data skal være opgivet som antallet af tumorbærende dyr, ikke som total antal tumorer Resultaterne skal være originale Hvis ikke et data sæt kan opfylde alle kriterier, må man tage det data sæt der opfylder flest kriterier. T25 værdier udtrykkes i mg/kg legemsvægt/dag. Da der ofte mangler oplysninger om levetid, vægt, foderindtag eller indåndingsvolumener i artiklerne, har Sanner opgivet en række standard-værdier, man kan bruge i beregningerne (2). Dyr Køn Standardlevetid (år) Vægt (g) Foder/dag (g) Vand/dag (ml) Inhalationsvolumen L/time Mus Han 2 30 3,6 5 1,8 Mus Hun 2 25 3,25 5 1,8 Rotte Han 2 500 20 25 6,0 Rotte Hun 2 350 17,5 20 6,0 8

Først beregnes den daglige dosis i mg/kg legemsvægt i eksponeringsperioden. Dernæst korrigeres, hvis eksponeringsperioden og observationsperioden er kortere end standardlevetiden for arten. Her vil ikke blive gennemgået regneeksempler. Til gengæld er alle mellemregningerne ved beregning af T25 værdierne medtaget for de 5 stoffer, således at de kan tjene som eksempler. For tre af stofferne har vi valgt at beregne T25 værdierne for 2 forskellige studier, dels hvis der er flere relevante eksponeringsveje, dels hvor der er humane data. 9

Cyclophosphamid Cyclophosphamid er et medikament, der bruges i kemoterapi af kræftpatienter. IARC har klassificeret det som et klasse 1 carcinogen, da det vurderes at der er tilstrækkelig evidens for at det er kræftfremkaldende i både mennesker, rotter og mus. Cyclophosphamid er beskrevet i IARC vol. 26 (1981). Eksponering: Sygeplejersker og andre, der medicinerer kræftpatienter med cytostatica. Da det er opløst i væsker, må den primære eksponering være indånding, absorbtion gennem hud eller ved indtagelse. I mennesker giver cyclophosphamid blærekræft. Oftest set hos kræftpatienter. Beregning af T25 værdi ved oral dosering: Her tages udgangspunkt i et gammelt studie (1979) (3), da det er det eneste der findes, hvor dyrene doseres oralt eller med gavage. Grupper på 40 hanner og 40 hunner blev doseret med cyclophosphamid i drikkevandet 5 dage om ugen fra de var 100 dage gamle til de døde. Dosis mg/kg bw 0 0.31 0.63 1,25 2,5 Median-levetid: Hanner 759 906 808 646 638 Hunner 985 934 889 720 642 Urinblære-kræft: Hanner 0/38 2/37 2/37 5/35* 7/31* Hunner 0/34 0/37 0/37 0/33 1/27 *) signifikant forskellige fra kontrolgruppen Der beregnes T25 værdier udfra gruppen der fik 1,25 mg/kg, da det er den mindste dosis med signifikant øget forekomst af urinblærekræft hos hanner. Dosis: Dyrene var doseret 5/7 dage om ugen i 546 dage (646 dage minus startalder): Total dosis: 1,25 mg/kg bw/dag x 5/7 x 546 dage =487 mg/kg bw Deres daglige livstidsdosis var: 487/646= 0.755 mg/kg/dag Urinblærekræft: 5/35-0/38 = 0.142 T25-værdi: 0.755 mg/kg x 0,25/ 0.142= 1,33 mg/kg Cyclophosphamid er således et K2 carcinogen. 10

Cisplatin Cisplatin er senest evalueret af IARC i 1987, hvor det klassificeres som et klasse 2A carcinogen. Der findes kun 1 publiceret studie, hvor kræftincidensen ikke er på 100 % og tilsvarende meget høj i kontrolgruppen. I dette studie er cisplatin doseret oralt til rotter (4). Det er et meget dårligt studie, der ikke opfylder særligt mange af de beskrevne kriterier. Således er grupper på kun 25 rotter i alt (begge køn) doseret i kun 3 uger fra de var ca. 100 dage gamle og observeret kun i 455 dage efter. Derudover er kun de dyr, der selv døde, der er undersøgt for cancerforekomster (19 i den eksponerede gruppe og 5 i kontrolgruppen). I vores beregninger kalkulerer vi med at leukæmi medfører døden hos rotterne og at der derfor er 25 dyr i hver gruppe. Alt i alt er der dog tale om et meget mangelfuldt studie. Kontrol gruppe Cisplatin Antal rotter 25 25 Leukæmi 0 5 Daglig dosis i eksponerings perioden: 1 mg/kg bw x 3/7 dage/uge = 0,43 mg/kg bw. Daglig livstidsdosis: 0,43 mg/kg bw x (3/104) eksponeringsperiode x (79/104) (observationsperioden) =0,0093 mg/kg bw. Kræft incidens = 5/25 = 0,20 T25 = 0.0093*0,25/0,20= 0,0116 mg/kg bw/dag eller 11,6 µg/kg/dag. Cisplatin er således et K1 carcinogen. I et kohorte studie af 28 971 kvinder med ovariekræft blev risikoen for at efterfølgende at få leukæmi som konsekvens af cisplatin-behandlingen beregnet til at en kumulativ dosis på 1000 mg cisplatin ville give anledning til 71 ekstra dødsfald blandt 10 000 kvinder (5). 11

Kræftincidens: 71/10 000=0,0071 Cisplatin dosis: 1000 mg/70 kg/ 75 år/365 dag/år = 0,00052 mg/kg/dag Korrektion for, at opfølgningsperioden kun er 10 år: 0.00052 x (10/70) 2 = 0,0000106 T25 værdi: 0.0000106 x 0,25/0.0071 = 0,00037 mg/kg/dag eller 0,37 µg/kg/dag. Cisplatin er således også her et K1 carcinogen. Når der er humane data, vil det altid være dem, der skal bruges. Vi viser her begge beregninger for at illustrere, at tallene stemmer bemærkelsesværdigt godt overens. 12

Vinyl acetat Vinyl acetat bruges i produktionen af en lang række polymere så som polyvinylacetat, polyvinylalkohol, polyvinylacetaler, etylen-vinyl acetat copolymere mm, og disse anvendes i lim, maling og emballage. Eksponering i arbejdsmiljøet sker primært ved inhalation og ved dermal kontakt. Vinyl acetat er senest beskrevet af IARC i vol. 63 (1995). Her vurderes det til at være et klasse 2B carcinogen med vurderingen ikke tilstrækkelig evidens i mennesker for carcinogenecitet, og begrænset evidens for carcinogencitet i forsøgsdyr. Da der ikke er publiceret langstidsstudier om vinyl acetat siden siden 1995, tages der udgangspunkt i de studier, der er vurderet af IARC. Oral dosering: Grupper af 20 han-rotter og 20 hunrotter blev doseret med vinyl acetat i drikkevandet i koncentrationerne 0, 1000 og 2500 mg/kg i 2 år i 5 ud af 7 dage. Dosering startede da rotterne var 7 uger, og fortsatte 100 uger. Rotterne blev observeret i hele deres levetid. Det skønnedes at det daglig indtag pr rotte er 20 ml, og at rotterne fik ca. halvdelen af den doserede dose pga. nedbrydning af vinyl acetat (6). Dosis mg/liter drikkevand 0 1000 2500 Levertumor Hanrotter 0/20 4/20* 2/20 Hunrotter 0/20 0/20 4/20 Der tages udgangspunkt i gruppen hanrotter der er doseret med 1000 mg/l drikkevand, da det er den laveste dosis, der giver leverkræft. Totaldosis for 1000 mg/l gruppen: 20 ml/1000 ml/l/dag x 500 mg/l(estimeret dosis) x 5/7 x 700 dage/0.5 kg/rotte= 10 000 mg/kg bw Daglig livstidsdosis: 10 000 mg/kg / 107 uger a 7 dage =13,3 mg/kg bw/dag Leverkræft-forekomst: 4/20 0/20 =0,20 T25 værdien er derfor: 13,3 mg/kg x 0.25/0.2= 16,7 mg/kg/dag Vinylacetat er derfor et K2 carcinogen. 13

Inhalation: Rotter: Grupper af 60 hunrotter og 60 hanrotter ( Sprague-Dawley deriverede Crl:Cd(SD)BR rotter) blev eksponeret for vinylacetat i luft fra de var 7 uger gamle 6 timer dagligt, 5 dage ugentligt i 104 uger. Rotterne blev observeret i sammenlagt 7 +104 = 111 uger (7). Dosis mg/m 3 0 176 704 2112 Kræft i næsen Hunner 0/60 4/59 * Hanner 0/59 7/59 ** **) heraf 2 carcinoma, en carcinoma in situ og 4 papilloma Inhaleret total dosis: 6 liter/time x 2,112 mg/liter x 6 timer/døgn x 5 dage/7 dage x 104 uger x 7 dage/uge = 39 536 mg Livstidsdosis/kg bw: 39 536 mg/111 uger x 7 dage/ uge x 1/0,5 kg pr rotte = 102 mg/ kg bw/livstid Kræftforekomst hos hanner: 7/59 0/59 = 0.118 T25 værdi : 102 mg/kg/*0,25/0.118= 215 mg/kg beregnes per dag Vinylacetat er derfor også her et K3 carcinogen. Da den erhvervsmæssige eksponering må forventes at være indånding snarere end indtagelse, ville man nok bruge inhalationsberegningen. 14

Styren Styren er en monomer, der bruges til produktion af glasfiber. Erhvervsmæssig eksponering er hovedsagelig ved indånding. Styren blev af IARC klassificeret som et 2B carcinogen. Til beregning af T25 værdien er der her valgt et studie, hvor der er brugt ren styren, og hvor kræft incidensen er tæt på de 25 % (8). Grupper på 50 han- og 50 hunmus (B6C3F1) fik fra 6-ugers alderen 150 eller 300 mg/kg bw styren i majsolie med kateder i mavesækken. Kontrolgrupper på hver 20 dyr fik kun majsolie på samme måde 5 dage ugentligt i 78 uger. Studiet afsluttedes efter 91 uger. Dosis mg/kg bw 0 150 300 Lunge adenoma & 0/20 6/44 9/43 * carcinoma hos hanmus Lever tumorer, hunmus 0/20 1/44 5/43 Beregningen tager udgangspunkt i gruppen doseret med 300 mg/kg bw, hvor incidensen af lungetumorer er signifikant forøget hos hanmus. Indtaget daglig dosis i eksponerings perioden: 300 mg/kg bw x 5 dage/7 dage = 214 mg/kg bw Daglig dosis: 214 mg/kg bw x ( 78/104) eksponerings periode x (91/104) obervationsperiode = 140 mg/kg bw Kræft incidens: 9/43 0/20 = 0,209 T25: 140 mg/kg bw x 0,25/0,209 =167 mg/kg bw/dag Styren er således et K3 carcinogen Inhalation: Grupper af 50 han- og 50 hun mus (Charles River CD-1) blev eksponeret for 98,8 % ren styren 6 timer dagligt, 5 dage ugentligt i 98 uger (hunner) eller 104 uger (hanner) fra de var mindst 4 uger gamle (9). 15

Dosis ppm 0 20 40 80 160 Lunge tumorer* Hunner 6/50 16/50* 18/50 11/50 31/50 Hanner 19/50 26/50 38/50 36/50 40/50 *) adenoma og carcinoma Daglig dosis i eksponeringsperioden: 6 timer x 1,8 L/time x 20 ppm x 104,15 g/mol /24,45 ædelgaskonstanten x 1/1000 x 5/7= 0.65 mg/mus/dag Daglig dosis pr kg kropsvægt i eksponeringsperioden: 1000/25 g x 0,65 mg/mus/dag = 26 mg/kg bw/dag Daglig dosis efter 2 år: 26 mg/kg bw/dag x (98/104) exponeringsperiode(102/104)observationsperiode= 24,03 mg/kg bw/dag T25: Observeret incidens ved 20 ppm hos hunnerne: 16/50 6/50 = 20% T25: 24,03 x 0,25/0,2 = 30 mg/kg bw/dag Styren er også her et K2 carcinogen, men væsentligt mere potent end set ved oralt indtag. Igen er inhalation den mest erhvervsrelevante eksponering, og derfor den, der skulle anvendes. MAK kommissionen har lavet en beregning baseret på potens i dyr og forskel i metabolismen. De beregner at 20 ppm (8 timer/d, 5d/uger, 48 uger/år i 40 år) giver en kræftrisiko på mellem 1,7 til 7,5 per 100 000 eksponerede) 16

Carbon Black Carbon black bruges i store mængder i gummifremstilling og i den grafiske branche, da det er den sorte farve, der bruges til trykning. Carbon black er klassificeret som et klasse 2B carcinogen af IARC. Inhalation Grupper bestående af 72 7-uger gamle hun Wistar Crl:(WI)BR rotter blev eksponeret for 6 mg/m 3 furnace black (Printex 90) 17 timer i døgnet, 5 dage ugentligt. En gruppe blev eksponeret i 43 uger, én i 86 uger. De blev observeret tillige med en kontrolgruppe i i alt 129 uger. I gruppen, der blev eksponeret i 43 uger, havde 13 af 72 lungetumorer. I gruppen, der blev eksponeret i 86 uger, havde 6 af 72 tumorer. Der var ikke statistisk forskel på kræftforekomsten i de 2 grupper. I T25 beregningen tages udgangspunkt i 43-ugers eksponeringen (10). Daglig inhaleret dosis i eksponeringsperioden 17 timer x 6 liter/time x 0.006 mg/liter x 5/7 x 1/ 0.350 kg/rotte= 1,25 mg/kg/dag Daglig dosis i hele observationsperioden: 1,25 mg/kg/dag x 43/136 (eksponeringsperiode) x 129/136 (observationsperiode) = 0,375 mg/kg/dag T25: Lungekræftforekomst: 13/72 0/72= 0.18 T25 værdi: 0.375/0.18 x 0.25 = 0.52 mg/kg/dag Carbon black er således et K1 carcinogen ved inhalation. Små doser carbon black vil udskilles fra lunge ganske hurtigt via fagocytering, mucociliær transport og synkning. Det er vist i rotter, at over en vis tærskelværdi vil udskillelsen blive hæmmet og byrden af carbon black vil derfor øges meget. I de inhalationsforsøg, hvor carbon black har vist sig være kræftfremkaldende, har der været brugt doser der ligge overfor denne tærskelværdi. Der kan derfor være, at de eksponeringsniveauer som mennesker er udsat for ikke er kræftfremkaldende. 17

Referencer 1. Sanner,T., Dybing,E., Willems,M.I., and Kroese,E.D. (2001) A simple method for quantitative risk assessment of non-threshold carcinogens based on the dose descriptor T25. Pharmacol Toxicol, 88, 331-341. 2. Dybing,E., Sanner,T., Roelfzema,H., Kroese,D., and Tennant,R.W. (1997) T25: a simplified carcinogenic potency index: description of the system and study of correlations between carcinogenic potency and species/site specificity and mutagenicity. Pharmacol Toxicol, 80, 272-279. 3. Schmähl D. and Haegele,A.D. (1979) Carcinogenic action of low-dose cyclophosphamide given orally to Sprague-Dawley rats in a lifetime experiment. Int J Cancer, 23, 706-712. 4. Kempf,S.R. and Ivankovic,S. (1986) Chemotherapy-induced malignancies in rats after treatment with cisplatin as single agent and in combination: preliminary results. Oncology, 43, 187-191. 5. Travis,L.B., Holowaty,E.J., Bergfeldt,K., Lynch,C.F., Kohler,B.A., Wiklund,T., Curtis,R.E., Hall,P., Andersson,M., Pukkala,E., Sturgeon,J., and Stovall,M. (1999) Risk of leukemia after platinum-based chemotherapy for ovarian cancer. N.Engl.J Med, 340, 351-357. 6. Lijinsky,W. and Reuber M.D. (1983) Chronic toxicity studies of vinyl acetate in Fischer rats. Toxicol Appl Pharmacol, 68, 43-53. 7. Bogdanffy,M.S., Dreef-van der Meulen,H.C., Beems,R.B., Feron V.J., Cascieri,T.C., Tyler,T.R., Vinegar,M.B., and Rickard,R.W. (1994) Chronic toxicity and oncogenicity inhalation study with vinyl acetate in the rat and mouse. Fundam.appl.Toxicol., 23, 215-229. 8. US National Cancer Institute. Bioassay of styrene for possible carcinogenecity (CAS No. 100-42-5)(Tech. Rep. Ser. No. 185; DHEW Publ. No. (NIH 79-1741). 1979. Washington DC, US Government Printing Office. Ref Type: Report 18

9. Cruzan,G., Cushman,J.R., Andrews,L.S., Granville,G.C., Johnson,K.A., Bevan,C., Hardy,C.J., Coombs,D.W., Mullins,P.A., and Brown,W.R. (2001) Chronic toxicity/oncogenicity study of styrene in CD-1 mice by inhalation exposure for 104 weeks. J Appl Toxicol, 21, 185-198. 10. Heinrich U., Peters L., Creutzenberg O., Dasenbrock C., and Hoyman H.-G. (1994) Inhalation exposure of rats to tar/pitch condensation aerosol or carbon black alone or in combination wiht irritant gases. In Mohr U., Dungworth D.L., Mauderly J.L., and Oberdörster G. (eds.) Toxic and carcinogenic effects of solid particles in the respiratory tract. ILSI Press, Washington DC, pp 433-41. 19