Toxisk ekvivalensfaktor

Toxic equivalency factor ( TEF ) uttrycker toxiciteten hos dioxiner , furaner och PCB i termer av den giftigaste formen av dioxin, 2,3,7,8-TCDD . Toxiciteten hos de individuella kongenererna kan variera i storleksordningar .

Med TEF:erna kan toxiciteten hos en blandning av dioxiner och dioxinliknande föreningar uttryckas i ett enda tal - den toxiska ekvivalensen (TEQ). Det är en enda siffra som härrör från produkten av koncentrationen och individuella TEF-värden för varje kongener.

TEF/TEQ-konceptet har utvecklats för att underlätta riskbedömning och myndighetskontroll. Medan den initiala och nuvarande uppsättningen av TEF endast gäller dioxiner och dioxinliknande kemikalier (DLC), kan konceptet teoretiskt tillämpas på vilken grupp kemikalier som helst som uppfyller de omfattande likhetskriterierna som används med dioxiner, främst att den huvudsakliga verkningsmekanismen är delad över hela gruppen. Hittills har bara DLC:erna haft en så hög grad av bevis på toxikologisk likhet.

Det har funnits flera system under åren i drift, till exempel International Toxic Equivalents för endast dioxiner och furaner, representerade som I-TEQ DF , såväl som flera landsspecifika TEF. Världshälsoorganisationens nuvarande system, representerat som WHO-TEQ DFP , som inkluderar PCB är nu universellt accepterat.

Kemiska blandningar och additivitet

Människor och vilda djur utsätts sällan för ensamma föroreningar, utan snarare för komplexa blandningar av potentiellt skadliga föreningar. Dioxiner och DLC är inget undantag. Detta är viktigt att tänka på när man bedömer toxicitet eftersom effekterna av kemikalier i en blandning ofta skiljer sig från när man agerar ensam. Dessa skillnader kan ske på den kemiska nivån, där själva föreningarnas egenskaper förändras på grund av interaktionen, vilket skapar en ny dos vid målvävnaden och en kvantitativt annorlunda effekt. De kan också verka tillsammans (enkel liknande verkan) eller oberoende på organismen vid receptorn under upptag, när de transporteras genom kroppen eller under metabolism , för att producera en gemensam effekt. Ledeffekter beskrivs som additiva (med dos, respons/risk eller uppmätt effekt), synergistiska eller antagonistiska . Ett dosadditivt svar uppstår när blandningseffekten bestäms av summan av de kemiska komponentdoserna, var och en viktad med sin relativa toxiska styrka. En riskadditiv respons uppstår när blandningsresponsen är summan av komponentrisker, baserat på sannolikhetslagen för oberoende händelser. En effekt-additiv blandningsrespons uppstår när den kombinerade effekten av exponering för en kemisk blandning är lika med summan av de separata kemiska komponenternas effekter, t.ex. inkrementella förändringar i relativ levervikt. Synergism uppstår när den kombinerade effekten av kemikalier tillsammans är större än additivitetsförutsägelsen baserat på deras separata effekter. Antagonism beskriver där den kombinerade effekten är mindre än den additiva förutsägelsen. Det är klart att det är viktigt att identifiera vilken typ av tillsats som används. Dessa effekter återspeglar de underliggande verkningssätten och mekanismerna för toxicitet hos kemikalierna.

Additivitet är ett viktigt begrepp här eftersom TEF-metoden arbetar under antagandet att de bedömda föroreningarna är dosadditiva i blandningar. Eftersom dioxiner och DLC fungerar på liknande sätt vid AhR, kan deras individuella kvantiteter i en blandning adderas som proportionella värden, dvs TEQs, för att bedöma den totala styrkan. Denna uppfattning stöds ganska väl av forskning. Vissa interaktioner har observerats och vissa osäkerheter kvarstår, inklusive applicering på annat än oralt intag.

TEF

Exponering för miljömedier som innehåller 2,3,7,8-TCDD och andra dioxiner och dioxinliknande föreningar kan vara skadligt för såväl människor som vilda djur. Dessa kemikalier är resistenta mot metabolism och biomagnifierar uppåt i näringskedjan. Toxiska och biologiska effekter av dessa föreningar medieras genom arylkolvätereceptorn (AhR) . Ofta leder resultat av mänsklig aktivitet till förekomster av dessa kemikalier som blandningar av DLC i miljön. TEF-metoden har också använts för att bedöma toxiciteten hos andra kemikalier, inklusive PAH och xenoöstrogener.

TEF-metoden använder ett underliggande antagande om additivitet förknippad med dessa kemikalier som tar hänsyn till kemisk struktur och beteende. För varje kemikalie använder modellen jämförande mått från individuella toxicitetsanalyser, känd som relativ effektpotens (REP), för att tilldela en enda skalningsfaktor känd som TEF.

Toxisk ekvivalensfaktor enligt olika scheman
Congener BGA 1985 NATO (I-TEF) 1988 WHO 1998 WHO 2005
2,3,7,8 - Cl4DD 1 1 1 1
1,2,3,7,8 - Cl5DD 0,1 0,5 1 1
2,3,7,8-subst. Cl6DD _ _ 0,1 0,1 0,1 0,1
1,2,3,4,6,7,8 - Cl7DD 0,01 0,01 0,01 0,01
Cl8DD _ _ 0,001 0,001 0,0001 0,0003
2,3,7,8 - Cl4DF 0,1 0,1 0,1 0,1
1,2,3,7,8 - Cl5DF nn nn 0,05 0,03
2,3,4,7,8 - Cl5DF 0,01 0,05 0,5 0,3
2,3,7,8-subst. Cl6DF _ _ 0,01 0,01 0,01 0,01
2,3,7,8-subst. Cl 7 DF 0,01 0,01 0,01 0,01
annan Cl 7 DF 0,001 0 0 0
Cl8DF _ _ 0,001 0,001 0,0001 0,0003
andra PCDD och PCDF 0,01 0 0 0

TCDD

2,3,7,8-tetraklordibenso-p-dioxin (TCDD) är referenskemikalien som toxiciteten hos andra dioxiner och DLC jämförs med. TCDD är den mest giftiga DLC som är känd. Andra dioxiner och DLC tilldelas en skalningsfaktor, eller TEF, i jämförelse med TCDD. TCDD har en TEF på 1,0. Ibland används även PCB126 som referenskemikalie, med en TEF på 0,1.

Bestämning av TEF

TEFs bestäms med hjälp av en databas med REPs som uppfyller WHO:s fastställda kriterier, med hjälp av olika biologiska modeller eller endpoints och anses vara uppskattningar med en storleksordning av osäkerhet. De egenskaper som krävs för att inkludera en förening i WHO:s TEF-metod inkluderar:

  • Strukturell likhet med polyklorerade dibenso-p-dioxiner eller polyklorerade dibensofuraner
  • Förmåga att binda till arylkolvätereceptorn (AhR)
  • Förmåga att framkalla AhR-medierade biokemiska och toxiska svar
  • Persistens och ackumulering i näringskedjan

Alla livskraftiga REP:er för en kemikalie sammanställs till en distribution, och TEF väljs baserat på halva storleksordningssteg på en logaritmisk skala. TEF väljs vanligtvis från den 75:e percentilen av REP-fördelningen för att skydda hälsan.

In vivo och in vitro studier

REP-fördelningar viktas inte för att ge större vikt åt vissa typer av studier. REP:s nuvarande fokus ligger på in vivo -studier snarare än in vitro . Detta beror på att alla typer av in vivo- studier ( akuta , subkroniska , etc.) och olika endpoints har kombinerats, och associerade REP-fördelningar visas som en enda ruta.

TEQ

Toxic Equivalents (TEQ) rapporterar de toxicitetsvägda massorna av blandningar av PCDD, PCDF och PCB. Det rapporterade värdet ger toxicitetsinformation om blandningen av kemikalier och är mer meningsfullt för toxikologer än att rapportera det totala antalet gram. För att få TEQ:er multipliceras massan av varje kemikalie i en blandning med dess TEF och summeras sedan med alla andra kemikalier för att rapportera den totala toxicitetsvägda massan. TEQ:er används sedan för riskkarakterisering och hanteringsändamål, såsom prioritering av områden för sanering.

Beräkning

Den toxiska ekvivalensen för en blandning definieras av summan av koncentrationerna av enskilda föreningar (Ci) multiplicerat med deras relativa toxicitet (TEF):

TEQ = Σ[ C i × TEF i ]

Ansökningar

Riskbedömning

Riskbedömning är den process genom vilken man uppskattar sannolikheten för någon negativ effekt, till exempel för en förorening i miljön. Miljöriskbedömningar görs för att skydda människors hälsa och miljön och används ofta för att hjälpa till att uppfylla bestämmelser som de som föreskrivs av CERCLA i USA. Riskbedömningar kan göras retroaktivt, det vill säga vid bedömning av föroreningsrisken på en superfondsplats, eller förutsägande, till exempel vid planering av avfallsutsläpp .

Den komplexa karaktären hos kemikalieblandningar i miljön utgör en utmaning för riskbedömningen. TEF-metoden utvecklades för att hjälpa till att bedöma toxiciteten hos DLC:er och andra miljöföroreningar med additiva effekter och är för närvarande godkänd av Världshälsoorganisationen

Mänsklig hälsa

Människans exponering för dioxiner och DLC är en anledning till allmänhetens och regulatoriska oro. Hälsoproblem inkluderar endokrina, utvecklingsmässiga, immun- och cancerframkallande effekter. Exponeringsvägen är främst genom intag av animaliska produkter som kött, mejeriprodukter, fisk och bröstmjölk. Men människor utsätts också för höga halter av "naturliga dioxiner" i tillagad mat och grönsaker. Människans kost står för över 95 % av det totala upptaget av TEQ.

Riskerna hos människor beräknas vanligtvis från känt intag av föroreningar eller från blod- eller fettvävnadsprover. Människans intagsdata är dock begränsad och beräkningar från blod och vävnad stöds inte väl. Detta innebär en begränsning för TEF-tillämpningen vid riskbedömning för människor.

Fisk och vilda djur

DLC-exponering för vilda djur härrör från olika källor, inklusive atmosfärisk deposition av utsläpp (t.ex. avfallsförbränning) över mark- och vattenmiljöer och förorening från avfallsvatten. Föroreningar bioackumuleras sedan uppåt i näringskedjan. WHO har härlett TEF för fisk-, fågel- och däggdjursarter, men skillnaderna mellan taxa för vissa föreningar är storleksordningar från varandra. Jämfört med däggdjur är fiskar mindre känsliga för mono-orto PCB.

Begränsningar

TEF-metoden DLC-riskbedömning fungerar under vissa antaganden som ger olika grader av osäkerhet. Dessa antaganden inkluderar:

  • Individuella föreningar verkar alla genom samma biologiska väg
  • Individuella effekter är dosadditiva
  • Dos-respons-kurvor är likadana formade
  • Individuella föreningar är lika fördelade i hela kroppen

TEF:er antas vara likvärdiga för alla effekter, alla exponeringsscenarier och alla arter, även om detta kanske inte är verkligheten. TEF-metoden tar endast hänsyn till toxicitetseffekter relaterade till AhR-mekanismen - dock kan viss DLC-toxicitet förmedlas genom andra processer. Dosadditivitet kanske inte är tillämplig på alla DLC:er och exponeringsscenarier, särskilt de som involverar låga doser. Interaktioner med andra kemikalier som kan inducera antagonistiska effekter beaktas inte och de kan vara artspecifika. När det gäller riskbedömningar för människors hälsa antas uppskattningar av relativ potens från djurstudier vara förutsägande för toxicitet hos människor, även om det finns artspecifika skillnader i AhR. Ändå in vivo blandningsstudier visat att WHO 1998 TEF-värden förutspådde blandningstoxicitet inom en faktor på två eller mindre. Ett probabilistiskt tillvägagångssätt kan ge en fördel vid bestämning av TEF eftersom det bättre kommer att beskriva nivån av osäkerhet som finns i ett TEF-värde

Användningen av TEF-värden för att bedöma abiotiska matriser som jord, sediment och vatten är problematisk eftersom TEF-värden i första hand beräknas från orala intagsstudier.

Historia och utveckling

Det går tillbaka till 1980-talet och det finns en lång historia av att utveckla TEF och hur man använder dem. Ny forskning som genomförs påverkar vägledande kriterier för att tilldela TEFs allt eftersom vetenskapen fortskrider. Världshälsoorganisationen har hållit expertpaneler för att nå en global konsensus om hur man tilldelar TEF:er i samband med nya data. Varje enskilt land rekommenderar sina egna TEF-värden, vilket vanligtvis stöder WHO:s globala konsensus-TEF.

Andra föreningar för potentiell inkludering

Baserat på mekanistiska överväganden kan PCB 37 , PBDDs, PBDFs, PXCDDs, PXCDFs, PCNs , PBNs och PBBs inkluderas i TEF-konceptet. De flesta av dessa föreningar saknar dock humanexponeringsdata. TEF-värden för dessa föreningar håller alltså på att granskas

Se även

Källor

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Toxic_equivalency_factor&oldid=1094222295 "