Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht

Inhoud
Startpagina
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
073–1
Chemische stoffen, voortplanting en
nageslacht
Chemische stoffen kunnen aanleiding geven tot ernstige schadelijke
effecten in het nageslacht. Men noemt deze stoffen teratogeen. Dit
is gebleken met stoffen als thalidomide (Softenon) en DES
(diethylstilbestrol). De eerste stof werd in het begin van de jaren zestig als slaapmiddel gebruikt, maar bleek bij het ongeboren kind ernstige ontwikkelingsstoornissen te veroorzaken aan de ledematen. De
tweede stof werd rond 1970 gebruikt als middel om de zwangerschap in stand te houden. Bij een aantal vrouwelijke nakomelingen
bleek deze stof veranderingen aan het vagina-epitheel te veroorzaken die soms kwaadaardig werden. Ook werden afwijkingen in de
testikels gezien bij mannelijke nakomelingen.
Ook milieurampen hebben kennis opgeleverd ten aanzien van voor
de mens teratogene stoffen. In Japan werd het water van de Minamatabaai met methylkwik verontreinigd. waardoor vis bestemd
voor de consumptie eveneens besmet werd met methylkwik. De nakomelingen van vrouwen die tijdens de zwangerschap deze giftige
vis hadden gegeten werden ernstig getroffen door afwijkingen van
het centraal zenuwstelsel die zich manifesteerden in verlammingsverschijnselen en gedragsstoornissen.
Ofschoon nog meerdere andere oorzaken van ontwikkelingsstoornissen bij de mens bekend zijn zoals vitaminetekorten, roken, alcohol en infectieziekten, is er nog veel onduidelijkheid ten aanzien van
werkingsmechanismen en relaties tussen blootstelling en effecten.
De aandacht is de laatste decennia dan ook steeds sterker gericht op
de mogelijke gevaren van stoffen op de voortplanting, en er kwamen
voorschriften en richtlijnen voor overheid en industrie. Het blijft
echter moeilijk om het werkelijke gevaar van stoffen ten aanzien van
voortplanting en nageslacht in te schatten. Daarvoor is het nodig
meer te weten over de schadelijkheid van deze stoffen op de voortChemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996
Inhoud
Startpagina
073–2
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
plantingscyclus (figuur 1). Deze cyclus doorloopt de stadia van bevruchting, implantatie, orgaanaanleg, groei van de foetus, geboorte,
ontwikkeling en groei tot aan seksuele rijpheid. De pijl binnendoor
van embryogenese naar de geslachtscellen geeft aan dat in een embryo al de oergeslachtscellen worden gevormd die feitelijk deel uitmaken van de daarop volgende generatie. Elke stof die een nadelige
invloed heeft op een onderdeel van de cyclus wordt beschouwd als
een reproduktie-toxische stof.
0869-083
groei en
ontwikkeling
seksuele rijpheid
postnatale
adaptatie
vrijkomen van
geslachtscellen
geboorte
vorming van de geslachtscellen
bevruchting
foetale groei
embryogenese
transport
van zygote
embryoimplantatie
Figuur 1.
Belangrijke aspecten van de voortplantingscyclus (bron: Stumpel, 1989).
In deze chemische feitelijkheden zal nader worden ingegaan op de
wetenschap van de reproduktietoxicologie, ook wel teratologie genaamd. Aan de orde komen begrippen en principes uit dit vakgebied, dat zich langs twee hoofdlijnen begeeft: enerzijds betreft het
onderzoek met behulp van proefdieren, anderzijds gaat het om onderzoek naar effecten die bij mensen worden gezien.
Chemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996
Inhoud
Startpagina
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
073–3
Dierexperimenteel onderzoek
Het doel van het reproduktietoxiciteitsonderzoek is het opsporen
van stoffen die ontwikkelingsstoornissen kunnen geven of deze
stoornissen in aantal kunnen doen toenemen. Hiervoor zijn verschillende standaardmethoden ontwikkeld. De geschiktheid van een test
wordt bepaald door de aard van de stof die onderzocht moet worden en de praktische toepassing ervan. In het algemeen wordt onderscheid gemaakt tussen nieuwe stoffen en stoffen die reeds in gebruik waren (en/of in het milieu zijn terechtgekomen) nog voordat
uitgebreide toxicologische studies verplicht waren. Voor deze laatste
categorie van stoffen geldt de volgende aanpak: Alvorens zo’n stof
door middel van dierexperimenten wordt onderzocht op schadelijke
effecten op voortplanting en nageslacht, wordt eerst informatie ingewonnen over reeds bekende biologische en andere relevante eigenschappen. Op grond van deze kennis wordt besloten in hoeverre
reproduktietoxiciteitsonderzoek noodzakelijk of gewenst is. Voor
alle nieuwe stoffen geldt waarschijnlijk reeds binnen enkele maanden dat er, afgezien van het testen op algemene toxische eigenschappen, ook tenminste enige informatie wordt verkregen omtrent mogelijke beïnvloeding van fertiliteit en voortplanting. Afhankelijk van
toepassing en produktieomvang zal het onderzoekprogramma meer
of minder uitgebreid zijn.
Een stof kan in de ene diersoort gevoeliger blijken dan in de andere.
Dit geldt voor alle toxiciteitsonderzoek, maar vooral voor reproduktieonderzoek. De mens is zeer gevoelig gebleken voor thalidomide; in het konijn konden dezelfde effecten worden geïnduceerd als
waargenomen in de mens. De rat en de muis daarentegen bleken
veel minder gevoelig voor deze stof. Daarom wordt reproduktieonderzoek veelal in meerdere diersoorten uitgevoerd.
Erkende proefdierstudies ten behoeve van risicoschatting voor wat
betreft de fertiliteit, voortplanting en nageslacht zijn uitvoerig beschreven in internationale richtlijnen, zoals die van de EG en de
OECD. De meeste landen eisen uitgebreide informatie over de mogelijk reproduktietoxische werking van nieuwe geneesmiddelen,
nieuwe stoffen die aan voedsel worden toegevoegd en, afhankelijk
van het produktievolume, industriële chemicaliën (Wet MilieugeChemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996
Inhoud
Startpagina
073–4
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
vaarlijke Stoffen). In de loop van de tijd zijn een aantal internationaal erkende modellen ontwikkeld die behalve de groei en ontwikkeling van de nakomeling in de baarmoeder, ook de functie van de
geslachtsorganen, het paargedrag, de innesteling van de eicel in de
baarmoeder, de geboorte en de zoogtijd omvatten. Een overzicht
van de meest toegepaste studies alsmede de belangrijkste aspecten
van de voortplantingscyclus welke in de verschillende studies worden bestudeerd, is schematisch weergegeven in figuur 2.
De aldus via het proefdier verkregen informatie zou antwoord moeten kunnen geven op de volgende vragen:
1. Is de stof in staat een schadelijk effect ten aanzien van de voortplanting te geven?
2. Wat is de aard van het schadelijk effect?
3. Bij welke dosis (concentratie van de stof) treedt het schadelijk
effect op en bij welke dosis treedt het effect niet meer op?
4. Hoe wordt het schadelijk effect bereikt?
Met behulp van standaardonderzoek wordt meestal geen antwoord
verkregen op de vierde vraag, hiervoor zijn speciale studies naar het
werkingsmechanisme van de stof nodig.
Epidemiologisch onderzoek
Het onderzoek bij de mens probeert te achterhalen of er een samenhang bestaat tussen een bepaalde risicofactor en effecten op de
voortplanting bij man of vrouw (of beide). Er zijn verschillende mogelijkheden om het onderzoek bij de mens uit te voeren.
– Men bekijkt of een bepaald effect, bijvoorbeeld een miskraam,
vaker voorkomt in een groep vrouwen die is blootgesteld aan
een chemische stof dan in een groep die niet is blootgesteld (cohort-onderzoek).
– Men bekijkt of een bepaalde (zeldzame) afwijking, die is geconstateerd in een groep personen (bijvoorbeeld de gevolgen van
DES), in verband gebracht kan worden met blootstelling in het
verleden, vergeleken met een controlegroep die deze afwijking
niet heeft (case-controleonderzoek).
Chemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996
Inhoud
Startpagina
073–5
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
0869-084
bevruchting
transport van
de bevruchte eicel
implantatie van
het embryo
produktie van
geslachtscellen
orgaanontwikkeling
foetale groei
(histogenese)
seksuele
rijpheid
geboorte
groei
postnatale
ontwikkeling
Embryotoxiciteit/Teratogeniciteitstudie
(geneesmiddelen, milieugevaarlijke stoffen, voedselbestanddelen, diergeneesmiddelen)
Peri- en postnatale ontwikkeling
(geneesmiddelen)
Studie van fertiliteit en voortplantingsvermogen
(geneesmiddelen, milieugevaarlijke stoffen)
Meer-generatie reproduktiestudie
(voedselbestanddelen, gewasbeschermende middelen)
Figuur 2.
De meest toegepaste reproduktie-toxiciteitsstudies en de aspecten van de
voortplantingscyclus, die per studie worden bestudeerd.
Chemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996
Inhoud
Startpagina
073–6
–
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
Men zoekt naar een oorzakelijk verband tussen een waargenomen reproduktiestoornis en een bepaald geval van zeldzame
blootstelling (case-report).
De waarde van epidemiologisch onderzoek wordt in belangrijke
mate bepaald door de selectie van de proefpersonen en de omvang
van de steekproef of onderzoeksgroep. Ook de vergelijkbaarheid
van de onderzoeksgroep ten opzichte van de controlegroep, waarbij
rekening dient te worden gehouden met mogelijk verstorende factoren, is van groot belang.
Goed epidemiologisch onderzoek verloopt derhalve volgens de volgende lijnen:
0869-085
duidelijke vraagstelling
onderzoeksgroep
zorgvuldige selectie proefpersonen
controlegroep
– statische bewerking van resultaten
– evalueren van in- en externe consistentie
– vergelijking van bevindingen met dierexperimentele gegevens
conclusie
Overeenstemmen van dierproefgegevens en humane gegevens
Het opsporen van overeenkomsten tussen gegevens over een stof,
die enerzijds bij de mens en anderzijds uit dierproeven worden verkregen, wordt sterk bemoeilijkt door het feit dat beide soorten gegevens een zeer verschillende oorsprong hebben. Proefdiergegevens
zijn afkomstig uit experimenten waarin de proefstof doorgaans gedurende een beperkte periode van dracht in hoge dosering wordt
toegediend en waarna zorgvuldige bestudering van de nakomelingen plaats vindt. Gegevens over de mens zijn vaak afkomstig van
Chemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996
Inhoud
Startpagina
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
073–7
onderzoek onder vrouwen die in het algemeen gedurende een onbekende tijdsperiode aan lage concentraties zijn blootgesteld. Ook
vindt bij de mens blootstelling doorgaans plaats aan meer stoffen
tegelijk. Rekening houdend met deze verschillen werd door de FDA
(Food and Drug Administration) in de Verenigde Staten in 1980 een
vergelijking gemaakt waaruit blijkt dat praktisch alle stoffen die teratogeen zijn voor de mens ook ontwikkelingsstoornissen in een of
meer diersoorten veroorzaken. Aan de andere kant bleek dat van
meer dan honderd geselecteerde stoffen waarvan wordt aangenomen dat ze niet teratogeen zijn voor de mens, slechts 28% ook werkelijk in alle geteste diersoorten niet teratogeen was! Hoewel het
voor de hand ligt te concluderen dat dierproeven te vaak vals-positief zijn, is een dergelijke conclusie toch voorbarig omdat:
– de kans op het ontdekken van een effect in de dierproef veel
groter is dan in een humane studie;
– het niet vast staat dat de stoffen waarvan wordt aangenomen
dat ze niet teratogeen bij de mens zijn, dat ook daadwerkelijk
niet zijn;
– een groot gedeelte van de humane embryo’s de vroege innestelingen niet overleeft; de vroege abortus die door invloeden van
buitenaf kan optreden, wordt vaak niet als zodanig herkend.
Bij het beoordelen van de betekenis van resultaten uit dierstudies is
het van belang om een aantal aspecten in beschouwing te nemen. Zo
dient een onderscheid gemaakt te worden tussen ontwikkelingsstoornissen, die worden waargenomen bij dosering die ook bij de
moeder nadelige effecten induceert (kans op indirekte effecten op de
foetus) en ontwikkelingsstoornissen die reeds optreden bij doseringen die door de moeder zonder enig probleem worden verdragen.
Verder kan ook de wijze van toedienen van belang zijn, evenals de
tijdsduur van doseren. Vervolgens is de aard en de incidentie van de
waargenomen effecten van belang, het aantal diersoorten waarin het
effect optrad, de aanwezigheid van een dosis-effect relatie, en het
metabolisme van de stof. Slechts na een deskundige weging van deze
factoren kan het risico voor de mens voor wat betreft de voortplanting en nageslacht worden geëvalueerd.
Chemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996
Inhoud
Startpagina
073–8
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
Risicoschatting
In 1984 werd op verzoek van het Directoraat Generaal van de Arbeid van het Ministerie van Sociale Zaken door TNO-CIVO en het
Coronel Laboratorium voor Arbeidshygiëne aangevangen met een
uitgebreide literatuurstudie naar de risico’s op voortplanting en nageslacht van een 30-tal stoffen waarvoor tenminste duidelijke aanwijzingen bestonden voor extra risico’s voor de vrouw en/of haar
nageslacht bij blootstelling rond de huidige MAC-waarde (Maximaal Aanvaarde Concentratie bij beroepsmatige blootstelling). Een
overzicht van de geselecteerde stoffen is gegeven in tabel 1.
Tabel 1. Stoffen waarvoor tenminste aanwijzingen bestaan voor een
of meer extra risico’s bij blootstelling rond de huidige MAC voor de
vrouw en/of haar nageslacht
aceton
amylacetaat
broomchloormethaan
butanol
2-butanon
butylacetaat
chloropreen
cyclohexaan
clyclohexanol
2,4 dichloorfenoxyazijnzuur
(2,4-D)
dieldrin
dimethylformamide
2-ethoxyethylacetaat
(cellosolve)
ethylacetaat
ethyleenglycol
formamide
lindaan
methanol
nitrobenzeen
nitromethaan
pentachloorfenol
polychloorbifenylen
(PCB’s, technisch mengsel)
terpentine (white spirit)
tetrachlooretheen
tetrachloorkoolstof
tetrahydrofuraan
trichlooretheen
2,4,5-trichloorfenoxyazijnzuur
(2,4,5-T)
vinylacetaat
vinylchloride
xyleen
Een opvallende bevinding was dat van 11 van de 30 stoffen o.a. terpentine, xyleen, aceton en methanol geen bruikbare literatuur kon
worden gevonden. Voorts bleken humane gegevens voor veel stoffen schaars en van onvoldoende kwaliteit. Overigens werden geen
tegenstrijdige resultaten gevonden met betrekking tot humaan en
dierexperimenteel onderzoek.
Met name voor 2,4,5-T, formamide, dimethylformamide en xyleen
bleek de NAEL (no-adverse-effect-level) duidelijk lager dan de huidige MAC-waarde, terwijl voor β-chloropreen, 2,4-D, pentachloorfenol, ethyleenglycol en tetrachloorkoolstof de NAEL en de huidige
MAC zeer dicht bij elkaar bleken te liggen, waardoor van een veiChemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996
Inhoud
Startpagina
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
073–9
ligheidsfactor geen sprake meer is. Voor een aantal stoffen lijkt heroverweging van de MAC dan ook gewenst.
Evenals dioxines staan PCB’s en de aan deze stoffen verbonden
gezondheidsrisico’s nadrukkelijk in de belangstelling.
Aangezien voor wat betreft de risico’s van deze groep verbindingen
voor voortplanting en nageslacht geen eenduidige conclusie kon
worden getrokken, zal hier wat nader op de reproduktietoxicologie
van PCB’s worden ingegaan.
Reproduktietoxicologie van PCB’s
Er zijn vele chloorbifenylen, variërend van enkelvoudig gechloreerd
tot tienvoudig gechloreerd (zie ook Chemische Feitelijkheden 012).
Slechts een gering aantal is goed biologisch afbreekbaar. Blootstelling aan PCB’s geschiedt momenteel voornamelijk via het voedsel.
Uit dierproeven blijkt dat de overdracht van PCB’s via de placenta
weliswaar bij vele diersoorten plaats vindt, maar dat deze in het algemeen minder dan 0,2% van de toegediende dosis bedraagt. De
passage hangt bovendien in belangrijke mate af van de chloorsamenstelling van de PCB’s: hoe hoger gechloreerd, hoe meer er passeert. De voornaamste en meest effectieve route van blootstelling
van de nakomeling lijkt die via de moedermelk tijdens de lactatieperiode. In veel dierproeven wordt een combinatie van embryotoxische effecten gezien, bestaande uit hoge peri- en postnatale sterfte,
laag geboortegewicht en vertraagde postnatale groei. Specifieke effecten op het zenuwstelsel werden gezien bij de muis, terwijl pre- en
postnatale blootstelling bij rhesusapen aandoeningen induceert, die
ook bij mensen zijn waargenomen (hyperpigmentatie, oedeem, haarverlies, abnormale tanden, biochemische veranderingen). Teratogene effecten (gespleten verhemelte, vergroeiing van tenen en vingers) en andere ontwikkelingsstoornissen (zoals niet-ingedaalde
testikels) werden in enkele studies met muizen waargenomen. De
toxiciteit voor proefdieren lijkt toe te nemen naarmate de verbinding hoger gechloreerd is. Op basis van thans beschikbare literatuur
bedraagt de laagst waargenomen dosis waarbij geen nadelige effecChemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996
Inhoud
Startpagina
073–10
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
ten werden gezien, de NAEL, 0,01 mg/kg lichaamsgewicht/dag
(vastgesteld in een studie met rhesusapen).
Ook bij de mens is de opname van PCB’s door de zuigeling via
borstvoeding de belangrijkste blootstellingsroute. De PCB-concentratie in de moedermelk is gemiddeld 20 µg/l. De met moedermelk
gevoede zuigeling staat daardoor aan de top van de bioconcentratie:
naarmate de borstvoeding langer wordt voortgezet neemt de concentratie in het bloed van de zuigeling toe. Door de overheid worden normen vastgesteld ten aanzien van een Acceptable Daily Intake (ADI). Deze waarde is gebaseerd op de blootstelling van volwassenen. Bij blootstelling van zuigelingen kan deze waarde aanzienlijk worden overschreden. Voor PCB’s is berekend dat de
zuigeling zou worden blootgesteld aan 3 µg/kg/dag indien men uitgaat van blootstelling van de moeder gelijk aan een ADI van 2,5
µg/kg/dag (een in de V.S. geaccepteerde waarde). Hoeveelheden
PCB die via de moedermelk door de baby worden opgenomen kunnen zodoende oplopen tot een niveau dat voor volwassenen als
schadelijk wordt beschouwd. In hoeverre zuigelingen, met nog niet
volledig ontwikkelde (de)toxicificatiemechanismen hierdoor een
extra risico lopen is niet bekend en vereist nader onderzoek.
Literatuur
–
–
–
–
Koëter. H. B. W. M., H. C. Dreef-v.d. Meulen, R. C. Zielhuis,
A. Stijkel en W. G. H. Blijleven. Schadelijke effecten van stoffen
op voortplanting en nageslacht, anders dan via de inwerking op
het erfelijk materiaal indien deze bekend is. Een literatuurstudie.
Directoraat Generaal van de Arbeid, Ministerie van Sociale Zaken en Werkgelegenheid. S-73, oktober 1989 (ISBN 90 5307 004
4).
Advies inzake Teratogeniteit van chemische stoffen. Gezondheidsraad. maart, 1985.
Wet Milieugevaarlijke stoffen, Staatsblad 1985, 639.
OECD, Guidelines for Testing of Chemicals; Section 4: Health
effects (1981).
Chemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996
Inhoud
Startpagina
Chemische stoffen, voortplanting en nageslacht
–
073–11
Milieu en Gezondheid. Hfdst. 5 Chemicaliën en voortplanting.
René Stumpel. Uitg. VVAA Vereniging van artsen, Utrecht
1989.
juli 1990
Drs. H. B. W. M. Koëter
Drs. H. C. Dreef-v.d. Meulen
Afdeling Biologische Toxicologie
Instituut CIVO Toxicologie en Voeding, TNO Zeist
Chemische feitelijkheden 1-80
Herdruk 1996