Фактор токсической эквивалентности - Toxic equivalency factor

Фактор токсической эквивалентности (TEF) выражает токсичность из диоксины, фураны и Печатные платы с точки зрения наиболее токсичной формы диоксина, 2,3,7,8-TCDD.[1] Токсичность человека сородичи может отличаться порядки величины.

С помощью TEF токсичность смеси диоксинов и диоксиноподобных соединений может быть выражена одним числом - токсическая эквивалентность (TEQ). Это единая цифра, полученная из произведения концентрации и индивидуальных значений TEF каждого конгенена.[1]

Концепция TEF / TEQ была разработана для облегчения оценка рисков и регулирующий контроль. Хотя исходный и текущий набор TEF применим только к диоксинам и диоксиноподобным химическим веществам (DLC), эту концепцию теоретически можно применить к любой группе химических веществ, удовлетворяющих обширным критериям сходства, используемым с диоксинами, в первую очередь тем, что основной механизм действия является общим. по всей группе. До сих пор только DLC имели такую ​​высокую степень токсикологического сходства.[2]

За годы эксплуатации было несколько систем, таких как Международные токсичные эквиваленты только для диоксинов и фуранов, представленные как I-TEQDF, а также несколько TEF для конкретных стран. Настоящее Всемирная организация здоровья схема, представленная как ВОЗ-TEQDFP, который включает Печатные платы теперь повсеместно признано.[1]

Химические смеси и аддитивность

Люди и дикие животные редко подвергаются одиночным загрязнителям, а скорее сложным смесям потенциально вредных соединений. Диоксины и DLC не исключение.[3] Это важно учитывать при оценке токсичности, потому что воздействие химических веществ в смеси часто отличается от действия по отдельности. Эти различия могут иметь место на химическом уровне, когда свойства самих соединений изменяются из-за взаимодействия, создавая новую дозу в ткани-мишени и количественно иной эффект. Они также могут действовать вместе (простое аналогичное действие) или независимо от организма в рецептор во время поглощения, при транспортировке по телу или во время метаболизм, чтобы произвести совместный эффект. Совместные эффекты описываются как аддитивные (с использованием дозы, реакции / риска или измеренного эффекта), синергетический, или же антагонистический. Дозо-аддитивный ответ возникает, когда эффект смеси определяется суммой химических доз компонентов, каждая из которых взвешена по своей относительной токсической активности. Реакция с добавлением риска возникает, когда смешанная реакция представляет собой сумму составляющих рисков на основе закона вероятности независимых событий. Эффект-аддитивная реакция смеси возникает, когда комбинированный эффект воздействия химической смеси равно суммы химических эффектов отдельных компонентов, например, дополнительных изменений относительной массы печени. Синергизм возникает, когда совместное действие химических веществ лучше чем прогноз аддитивности на основе их отдельных эффектов. Антагонизм описывает, где проявляется комбинированный эффект. меньше, чем аддитивный прогноз. Очевидно, что важно определить, какой вид аддитивности используется. Эти эффекты отражают лежащие в основе способы действия и механизмы токсичности химических веществ.[4]

Аддитивность здесь является важным понятием, потому что метод TEF работает в предположении, что оцениваемые загрязнители являются дозовыми добавками в смесях. Поскольку диоксины и DLC действуют одинаково на AhR, их отдельные количества в смеси могут быть сложены вместе в виде пропорциональных значений, то есть TEQ, для оценки общей активности. Это мнение довольно хорошо подтверждается исследованиями.[5] Наблюдались некоторые взаимодействия, но остается некоторая неопределенность, в том числе применение не для перорального приема.[1]

TEF

Воздействие окружающей среды, содержащей 2,3,7,8-ТХДД и др. диоксины и диоксиноподобные соединения может быть вредным как для человека, так и для дикой природы. Эти химические вещества устойчивы к метаболизм и биоусиление вверх по пищевой цепочке. Токсические и биологические эффекты этих соединений опосредованы: арилуглеводородный рецептор (AhR). Часто в результате деятельности человека эти химические вещества образуются в окружающей среде в виде смесей DLC. Подход TEF также использовался для оценки токсичности других химических веществ, включая ПАУ и ксеноэстрогены.[6]

Подход TEF основан на предположении об аддитивности, связанной с этими химическими веществами, с учетом химической структуры и поведения.[3] Для каждого химического вещества в модели используются сравнительные измерения индивидуальных анализов токсичности, известные как относительная эффективность воздействия (REP), для определения единого масштабного коэффициента, известного как TEF.

Фактор токсической эквивалентности по разным схемам
КонгенерBGA 1985[7]НАТО (I-TEF) 1988 г.[8]ВОЗ 1998[9]ВОЗ 2005 г.[10]
2,3,7,8-Cl4DD1111
1,2,3,7,8-Cl5DD0.10.511
2,3,7,8-под. Cl6DD0.10.10.10.1
1,2,3,4,6,7,8-Cl7DD0.010.010.010.01
Cl8DD0.0010.0010.00010.0003
2,3,7,8-Cl4DF0.10.10.10.1
1,2,3,7,8-Cl5DFn.n.n.n.0.050.03
2,3,4,7,8-Cl5DF0.010.050.50.3
2,3,7,8-под. Cl6DF0.010.010.010.01
2,3,7,8-под. Cl7DF0.010.010.010.01
другой Cl7DF0.001000
Cl8DF0.0010.0010.00010.0003
прочие ПХДД и ПХДФ0.01000

TCDD

2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин (TCDD) является эталонным химическим веществом, с которым сравнивается токсичность других диоксинов и DLC. TCDD - самый токсичный из известных DLC. Другим диоксинам и DLC присваивается коэффициент масштабирования, или TEF, по сравнению с TCDD. TCDD имеет TEF 1.0. Иногда PCB126 также используется в качестве эталонного химического вещества с TEF 0,1.

Определение TEF

TEF определяются с использованием базы данных REP, которые соответствуют установленным критериям ВОЗ, с использованием различных биологических моделей или конечных точек и считаются оценками с некоторой степенью неопределенности.[3] Характеристики, необходимые для включения соединения в подход ВОЗ TEF, включают:[3]

  • Структурное сходство с полихлорированными дибензо-п-диоксинами или полихлорированными дибензофуранами
  • Способность связываться с рецептором арильных углеводородов (AhR)
  • Способность вызывать AhR-опосредованные биохимические и токсические реакции
  • Устойчивость и накопление в пищевой цепи

Все жизнеспособные REP для химического вещества компилируются в распределение, и TEF выбирается на основе приращений на половину порядка в логарифмической шкале. TEF обычно выбирается из 75-го процентиля распределения REP в целях защиты здоровья.

В естественных условиях и in vitro исследования

Распределения REP не взвешены, чтобы придать большее значение определенным типам исследований. Текущее внимание REP уделяется in vivo учеба, а не in vitro. Это потому, что все типы in vivo исследования (острый, субхронический и т. д.) и разные конечные точки были объединены, и соответствующие распределения REP показаны в виде единой прямоугольной диаграммы.[3]

TEQ

Токсичные эквиваленты (TEQ) сообщают о массах смесей ПХДД, ПХДФ и ПХД, взвешенных по токсичности. Сообщаемое значение предоставляет информацию о токсичности смеси химических веществ и является более значимым для токсикологов, чем указание общего количества граммов. Для получения TEQ масса каждого химического вещества в смеси умножается на его TEF, а затем суммируется со всеми другими химическими веществами для получения общей массы, взвешенной по токсичности. Затем TEQ используются для характеристики риска и целей управления, таких как определение приоритетных областей очистки.

Расчет

Токсический эквивалент смеси определяется суммой концентраций отдельных соединений (Cя), умноженные на их относительную токсичность (TEF):[6]

TEQ = Σ [Cя × TEFя]

Приложения

Оценка рисков

Оценка рисков это процесс, с помощью которого оценивается вероятность некоторого неблагоприятного воздействия, например, загрязнения окружающей среды. Оценка экологического риска проводится для защиты здоровья человека и окружающей среды и часто используется для содействия соблюдению нормативных требований, например, предусмотренных CERCLA В Соединенных Штатах. Оценка рисков может проводиться задним числом, т. Е. При оценке опасности заражения на участке сверхфонда, или прогностически, например, при планировании. сброс отходов.

Сложный характер смесей химических веществ в окружающей среде затрудняет оценку рисков.[6] Подход TEF был разработан, чтобы помочь оценить токсичность DLC и других загрязнителей окружающей среды с дополнительными эффектами.[6] и в настоящее время одобрен Всемирной организацией здравоохранения [1]

Человеческое здоровье

Воздействие диоксинов и DLC на человека вызывает озабоченность общественности и регулирующих органов.[5] Проблемы со здоровьем включают эндокринные, связанные с развитием, иммунные и канцерогенные эффекты.[11] Путь воздействия - это, прежде всего, употребление в пищу продуктов животного происхождения, таких как мясо, молочные продукты, рыба и грудное молоко.[11] Однако люди также подвергаются воздействию высоких уровней «естественных диоксинов» в приготовленных пищевых продуктах и ​​овощах. На рацион человека приходится более 95% общего поглощения TEQ.[11]

Риски для людей обычно рассчитываются на основании известных случаев попадания в организм загрязнителей или образцов крови или жировой ткани. Однако данные о потреблении человеком ограничены, а расчеты по крови и тканям не поддерживаются. Это представляет собой ограничение для применения TEF при оценке риска для человека.[12]

Рыба и дикая природа

Воздействие DLC на дикую природу происходит из различных источников, включая атмосферное осаждение выбросов (например, сжигание отходов) над наземными и водными средами обитания и загрязнение от сточных вод. Загрязняющие вещества затем биоаккумулируются в пищевой цепи. ВОЗ рассчитала TEF для видов рыб, птиц и млекопитающих, однако различия между таксонами для некоторых соединений различаются на несколько порядков. По сравнению с млекопитающими рыбы менее чувствительны к моно-орто-ПХБ.[3]

Ограничения

Подход TEF Оценка риска DLC основана на определенных допущениях, которые придают различную степень неопределенности. Эти предположения включают:[3][5]

  • Все отдельные соединения действуют одним и тем же биологическим путем.
  • Индивидуальные эффекты складываются с дозой
  • Кривые доза-реакция имеют аналогичную форму
  • Отдельные соединения одинаково распределяются по телу.

Предполагается, что TEF эквивалентны для всех эффектов, всех сценариев воздействия и всех видов, хотя это может быть не так. Метод TEF учитывает только эффекты токсичности, связанные с механизмом AhR, однако некоторая токсичность DLC может опосредоваться другими процессами. Аддитивность к дозе может быть применима не ко всем DLC и сценариям воздействия, особенно с низкими дозами. Взаимодействия с другими химическими веществами, которые могут вызывать антагонистические эффекты, не рассматриваются, и они могут быть видоспецифичными. Что касается оценки риска для здоровья человека, предполагается, что оценки относительной эффективности, полученные при исследованиях на животных, позволяют прогнозировать токсичность для человека, хотя в AhR есть видоспецифические различия.[5] Тем не менее, В естественных условиях исследования смесей показали, что значения TEF ВОЗ 1998 г. предсказывают токсичность смеси с коэффициентом два или меньше. [1]Вероятностный подход может обеспечить преимущество при определении TEF, поскольку он лучше описывает уровень неопределенности, присутствующий в значении TEF. [1]

Использование значений TEF для оценки абиотических матриц, таких как почва, отложения и вода, проблематично, потому что значения TEF в основном рассчитываются на основе исследований перорального приема.[1]

История и развитие

Начиная с 1980-х годов существует долгая история разработки TEF и способов их использования. Новое проводимое исследование влияет на руководящие критерии для назначения TEF по мере развития науки. Всемирная организация здравоохранения провела группы экспертов для достижения глобального консенсуса в отношении того, как назначать TEF в сочетании с новыми данными. Каждая отдельная страна рекомендует свои собственные значения TEF, обычно одобряя глобальные согласованные TEFs ВОЗ.[5]

Другие соединения для потенциального включения

Исходя из механистических соображений, Печатная плата 37, PBDD, PBDF, PXCDD, PXCDF, PCN, PBN и PBB могут быть включены в концепцию TEF. Однако данные о воздействии на человека большинства этих соединений отсутствуют. Таким образом, значения TEF для этих соединений находятся в процессе пересмотра. [1]

Смотрите также

Источники

  1. ^ а б c d е ж грамм час я Ван ден Берг М., Бирнбаум Л.С., Денисон М., Де Вито М., Фарланд В., Фили Ф., Фидлер Х., Хаканссон Х., Ханберг А., Хоус Л., Роуз М., Сейф С., Шренк Д., Тохьяма С., Тритчер А., Туомисто Дж. , Тысклинд М., Уокер Н., Петерсон РЭ. 2006 г. Переоценка факторов токсической эквивалентности диоксинов и диоксиноподобных соединений Всемирной организацией здравоохранения 2005 г., Toxicol. Sci. 93: 223–241.
  2. ^ Агентство по охране окружающей среды США. 2000. Дополнительное руководство по проведению оценки риска для здоровья химических смесей. EPA / 630 / R-00/002. Вашингтон, округ Колумбия: Форум по оценке рисков.
  3. ^ а б c d е ж грамм Ван ден Берг М., Бирнбаум Л., Босвельд АТЦ, Брюнстром Б., Кук П., Фили М., Гизи Дж. П., Ханберг А., Хасегава Р., Кеннеди С. В., Кубьяк Т., Ларсен Дж. К., ван Лиувен FXR, Джиен Лием А. К., Нольт С., Петерсон RE, Poellinger L, Safe S, Schrenk D, Tillitt D, Tysklind M, Younes M, Waern F, Zacharewski T. 1998. Факторы токсической эквивалентности (TEF) для ПХД, ПХДД, ПХДФ для людей и дикой природы. Environ. Перспектива здоровья. 106: 775-792.
  4. ^ Агентство по охране окружающей среды США. 2000. Дополнительное руководство по проведению оценки риска для здоровья химических смесей. EPA / 630 / R-00/002. Вашингтон, округ Колумбия: Форум по оценке рисков.
  5. ^ а б c d е Агентство по охране окружающей среды. 2010. Рекомендуемые факторы эквивалентности токсичности (TEF) для оценки риска для здоровья человека 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксина и диоксиноподобных соединений.
  6. ^ а б c d Сейф С. 1998. Оценка опасности и риска химических смесей с использованием подхода фактора токсической эквивалентности. Перспективы гигиены окружающей среды 106: 1051-1058
  7. ^ Umweltbundesamt: Sachstand Dioxine. Эрих Шмидт Верлаг, Берлин, 1985, цитируется по Ballschmiter and Bacher (1996)
  8. ^ Ф. В. Куц и др .: Международный коэффициент эквивалентности токсичности (I-TEF) метод оценки риска для сложных смесей диоксинов и родственных соединений. Атмосфера 20: 751–757, 1990, процитировано по Ballschmiter und Bacher (1996); эта система была впервые предложена Комитет НАТО по вызовам современного общества (НАТО-CCMS) в 1988 г.
  9. ^ Официальный журнал Европейского Союза: ПОСТАНОВЛЕНИЕ КОМИССИИ (ЕС) № 1881/2006 от 19 декабря 2006 г., устанавливающее максимальные уровни для определенных загрязняющих веществ в пищевых продуктах..
  10. ^ Международная программа безопасности, ВОЗ, Женева, 2005 г.
  11. ^ а б c Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). 1998. Оценка риска для здоровья диоксинов: переоценка допустимого суточного потребления (TDI). Международная программа Европейского центра ВОЗ по окружающей среде и охране здоровья по химической безопасности.
  12. ^ ван Эде К.И., Андерсон П.Л., Гайш К.П.Ж., ван ден Берг М., ван Дуурсен МБМ. 2013. Сравнение эффективности приема и системного относительного эффекта диоксиноподобных соединений у самок мышей после однократной пероральной дозы. Перспективы гигиены окружающей среды, онлайн.