sou · GMB360 · 1999-01-01 00:00:00 — Dels föreligger ett antal fallrapporter, dels några studier där man stude- rat grupper som varit exponerade för akrylamid i sitt arbete. Se EU- dokumentet (EU, 1997). rapporterades att arbetare som exponerats för akrylamid i den kemiska industrin utvecklat nervskador (1981). finns det ca 60 sådana fall beskrivna i litteraturen. Bland dessa finns 4 tunnelarbetare som förgiftades vid användning av akrylamidinnehållande tätningsmedel (Kesson et al., 1977). Sjukdomsbilden kan exemplifieras med en fallbeskrivning av en person som exponerades för akrylamid. Exponeringsnivåer och exponeringsvägar är oklara. Personen använde visserligen skyddskläder (inkluderande handskar och ansiktsmask) men fick ändå symtom i form av hudirritation och svettningar. Andra sym- tom var viktförlust, trötthet, aptitlöshet och ostadig gång. till- kom s|ickningar (tingling), oförmåga att använda händerna, försämrat tal, muskelsvaghet, darrningar mm. Smärt-, temperatur- och berö- ringskänslighet var försämrad distalt på armar och ben. Balansförmå- gan var nedsatt. Mikroskopiska analyser av nerver visade på skador. efter exponeringen fanns fortfarande tecken på skador; var symtomen näst intill borta. Andra liknande fallrapporter finns, men exponeringsnivåerna är inte kända. En familj med fem individer blev förgiftad genom dricksvattnet un- der en månad till följd av tätning av avloppsledningar med akrylamid i närheten av familjens brunn. Nivån av akrylamid i vattnet uppmättes till /l, men det är oklart om variationer . Hälsoeffekterna dominerades av CNS-påverkan. förelåg en återhämtning. (Denna studie beskrevs även i föregående kapitel). I fick 71 akrylamid-exponerade arbetare besvara ett frågefor- mulär och undersöktes med en rad metoder. 51 kontrollpersoner under- söktes på samma sätt. innan undersökningen var halten av akry- lamid i luft 5 – /m 3, men undersökningen renoverades arbetsplatsen och luftnivån sänktes till /m 3. Exponering skedde även via hudkontakt; man tvättade bl.a. händerna i vatten med akrylamid/l. Statistiskt signifikanta effekter registrerades när det gäller hudflagning, domningar i händer och fötter, trötthet, muskelsvaghet, Undersökning från jämte bilagorna fumlighet, avmagring, ostadig gång, mm. Resultaten från synunder- sökningar var uppenbarligen negativa. Tidssambanden beskrivs på följande sätt: Initiala effekter var hudavflagning och svettning vilket kunde relateras till hudexponering (uppvisade hudavflagning). Muskelsvaghet, domningar, stickningar m.m. fanns hos efter 3 – 10 månaders exponering. Nio personer utvecklade trötthet, avmagring, ostadig gång m.m. renoveringen av arbetsplatsen. Symtom och neurologiska tester visade tecken på perifer neuropati. Efter expo- neringen försvann i huvudsak symtomen inom 3 – 5 månader. I en annan studie på 41 arbetare (och 105 åldersmatchade kontrol- ler) testades vibrationskänsligheten i fingrar och tår som mått på neu- ropati. Luftkoncentrationen av akrylamid var 0,2 – /m 3 och exponeringstiden var 0,5 – . Den exponerade gruppen hade signifi- kant förhöjd vibrationströskel. 24 av de 41 arbetarna hade högre tröskel än kontrollpersonen med högsta tröskeln. I en tredje studie följdes 71 exponerade på en arbetsplats i Sydafri- ka. Inga kontroller ingick i studien. Fem arbetare identifierades inled- ningsvis med neuropati. Den värst drabbade hade tecken på lillhjärne- påverkan och synpåverkan. Bland dessa fem var återhämtningen ofull- ständig även frihet från exponering. Bland de övriga undersöktes 63 personer. De delades i en grupp (22 st) som var mindre exponerad (< /m3) och en grupp som var mer exponerad. I den senare gruppen fanns fyra som var exponerade för ca /m 3. De båda grupperna skilde sig vad beträffar upplevd svaghet, hudavflagning och svettning mm. Skillnaderna var dock relativt små. I en uppföljning inkluderades 75 arbetare. Exponeringen varierade nu mellan 0,02 – / m3 (medelvärde / m 3) och man gjorde samma gruppindelning. I båda grupper fanns ett fåtal personer med försämrad beröringskänsla. I högexponeringsgruppen fanns symtom som hudav- flagning, svettning och domningar mer frekvent, medan vibra- tionströsklarna inte skilde mellan grupperna. I en fjärde studie på 41 kinesiska arbetare fokuserades sambandet mellan olika biologiska exponeringsmarkörer och neurologiskt index (Calleman et al., 1994). Man fann signifikanta samband mellan hemoglobinaddukter och neurologiskt index, som i sin tur också kor- relerade med vibrationströskelmätningar. Luftkoncentrationerna på arbetsplatsen varierade men medelvärdena vid olika mättillfällen låg mellan 0,1 – /m 3 (et al., 1993). Utifrån hemoglobinaddukter beräknade man att det genomsnittliga upptaget av akrylamid för en 60-kilos arbetare var /dag (värdet korrigerat för senare bestämning av avgiftningshastigheten). Data tyder på att upptag via huden varit dominerande. De 41 arbetarna var dessutom exponera- 178 Undersökning från jämte bilagorna de för akrylonitril, men denna exponerings effekter på neurologiskt index ansågs vara utan betydelse för sambandet. I en italiensk studie undersöktes fem tunnelarbetare som exponerades för akrylamidmonomer (Mapp et al.,1977). Doserna var "höga" med upptag via lungor, magtarmkanal men framför allt via huden. Hudpåverkan liksom perifera neuropatier förekom hos samtliga. En av de exponerade visade tecken på CNS-påverkan med bland annat påverkat färgseende och balansfunktion. Effekterna kvar- stod delvis , men hade samtliga symtom försvunnit (C. Mapp, personligt meddelande). Djurstudier med långtidsexponering visar att såväl gnagare som katter, hundar och apor drabbas av toxicitet vid rimligt likartade doser. Intag via mag-tarmkanal eller hudupptag ger likartade symtom. De mest uttömmande studierna har gjorts på råttor och dessa djur får tecken på toxicitet (mikroskopiska nervförändringar) vid /kg och dag men inte vid 0,2 – /kg och dag. Detta framstår som den kritiska effekten vid dessa förhållanden. Andra toxiska effekter var skelettmus- kelatrofi, testikelatrofi och minskad mängd röda blodkroppar. Hos apor studerades framför allt påverkan på synen. Vid /kg och dag observerades tydlig påverkan som åtminstone delvis ej återställdes efter exponering. Humanstudierna belyser tydligt akrylamidens neurotoxikologiska potential inklusive hudeffekterna. Exponeringsvägarna och doserna är dock ofullständigt karakteriserade. Något dos-effekt- eller dos-respons- samband i konventionell mening kan ej upprättas. I studien av Calle- man et al. (1994) påvisades ett samband mellan hemoglobinaddukter och grad av neurotoxisk påverkan vid ett genomsnittligt upptag av /kg och dag. Sambandet mellan luftkoncentration och hemoglobi- naddukter visade på att upptag via huden var väsentligt. Hudeffekterna tycks komma tidigast vid upprepad exponering. Vad avser neurotoxicitet finns hög grad av samstämmighet mellan human- och djur-studier. Så t.ex. har synpåverkan registrerats hos apor och i något enstaka fall när det gäller människa. I en apstudie har inte full reversibilitet påvisats, ens efter exponeringen. I en av humanstudierna kunde ej heller full reversibilitet påvisas hos de värst drabbade. Undersökning från jämte bilagorna Genotoxiska effekter av akrylamid och glycidamid Till den största delen är följande redogörelse baserad på en samman- fattning av akrylamidens genotoxiska effekter publicerad av Dearfield et al. (1995). Redogörelsen har kompletterats med det fåtal studier inom området som publicerats . DNA-skada, DNA-bindning och reparation Akrylamid orsakar DNA-skador både in vitro och in vivo . Dessa skador orsakar induktion av DNA-reparationssyntes (unscheduled DNA syntes, UDS). Positiva resultat har erhållits i studier med primära hepatocyter (leverceller) från råtta, humana epitelceller samt spermato- cyter från råtta, vilket indikerar att skador hade orsakats som krävde DNA-reparation. I en in vivo-studie på möss gav koncentrationen /kg kroppsvikt en viss ökning av UDS. Akrylamid var mer toxiskt för celler från en reparationsdefekt stam (rec -) av Bacillus subtilis, än för celler från en stam med fungerande reparation (rec +). DNA-addukter (total inbindning) observerades både i lever och i testiklar hos akrylamidexponerade möss. Adduktbildningen var för- dröjd i testiklarna jämfört med levern där maximal DNA-bindning erhölls en efter behandling med en koncentration av /kg kroppsvikt. Den huvudsakliga DNA-addukten som bildades vid exponering av möss för 14C-märkt akrylamid var N-7(2-karbamoyl-2- hydroxyetyl)guanin (Segerbäck et al., 1995). Detta talar för att glyci- damiden är den DNA-bindande substansen vid akrylamidexponering in vivo. Glycidamid orsakade UDS vid test i primära hepatocyter från råtta och humana epitelceller samt i spermatider från möss (Generoso et al., 1996). Akrylamid har genomgående uppvisat negativa resultat i bakterietester med eller utan tillsats av metaboliserande system. Mutationstester in vitro med däggdjursceller har i vissa fall visat på mutagen aktivitet medan andra tester har varit negativa. De positiva fynden i tk lokus i lymfomceller från mus har föreslagits kunna förkla- 180 Undersökning från jämte bilagorna ras av kromosomaberrationer och inte nödvändigtvis tyda på punktmu- tationer (et al., 1987, enligt Dearfield et al., 1995). I tester av akrylamidens mutagenicitet i bananfluga, Drosophila melanogaster, har både somatiska mutationer (mutationer i kroppscel- ler) och könsbundna ärftliga recessiva mutationer identifierats. Resul- taten från bananflugetesterna indikerar att akrylamid eller en reaktiv metabolit av akrylamid kan inducera punktmutationer in vivo. In vivo-studier utförda med flera musstammar har också visat att akrylamid kan inducera genmutationer både i kroppsceller och köns- celler. En svag effekt upptäcktes med transgena möss (Muta â Mouse) där mutationer i LacZ-genen studeras (Krebs och Favor, 1997). I en studie av inducerade pälsfläckar (mouse spot test) liksom i en studie av ärftliga morfologiska effekter (specific-locus test) erhölls positiva resultat som tyder på punktmutationer, men som också till en viss del kan förklaras av större deletioner, förlust av hela kromosomer eller somatisk rekombination (omfördelning av kromosommaterialet). I en studie av Ehling och (1992) erhölls effekter på pre- meiotiska celler (spermatogonier) vid en engångsexponering för en koncentration av /kg. Den signifikanta ökningen av mutationer i dessa stamceller är av stor betydelse för bedömningen av genetisk risk eftersom genetiska skador i stamceller kommer att replikeras med varje celldelning under spermatogenesen och därigenom utgöra en risk under hela den reproduktiva åldern. Glycidamid inducerar punktmutationer i bakterier och även punkt- mutationer i tk-locus i lymfomceller från mus utan tillsats av metaboli- serande system. Akrylamid har i ett stort antal studier med odlade däggdjursceller rapporterats inducera kromosomala förändringar i form av kromatid- gaps, kromatidbrott och kromatidutbyten. Det är framför allt celler från kinesisk hamster (V79-celler) som har använts i dessa studier. Påver- kan på celldelningen har påvisats i form av polyploida celler (celler med minst fördubblad kromosomuppsättning) och celler med störd mitos. Denna påverkan har visats vara koncentrationsberoende och observerades i V79-celler redan vid koncentrationen /ml. Blockering av celldelningen i metafas samt störningar av kärnsxolen och felfördelning av enskilda kromosomer har observerats. Akrylamid är således ett celldelningsstörande ämne genom sin effekt på kärnspolen. Undersökning från jämte bilagorna Ett flertal in vivo studier, mestadels utförda på möss, har visat att akrylamid inducerar kromosomaberrationer i könsceller. Akrylamid antogs först vara specifikt verkande på könscellerna men man har kommit fram till att effekterna ej är specifika för könsceller utan att dessa celler är mer känsliga vid akrylamidbehandling in vivo. Kromo- somskador i form av systerkromatidutbyten har således påvisats i celler från mjälten från exponerade möss och mikrokärnor i benmärgsceller har observerats i flera studier samt även i perifera blodceller i en stu- die. De flesta stadier i spermatogenesen (bildning av spermatozoer [spermier] från differentierande spermatogonier över spermatocyter och spermatider) har visats vara känsliga för akrylamidens genotoxiska effekter. Kromosomaberrationer har dock inte upptäckts i de tidigaste stadierna (spermatogonier) till skillnad från genmutationer (se tidigare avsnitt). Aberrationer i spermatocyter och mikrokärnor i spermatider har påvisats vid injektion av akrylamid i koncentrationer från /kg och högre. I dessa mikrokärntester på spermatider från möss och råttor har konstaterats att akrylamid orsakar mikrokärnor främst i primära spermatocyter i premeiotiska faser av celldelningen (G1 till S). Den kromosomskadande effekten i tidiga stadier av spermatogenesen som påvisats i form av mikrokärnor är emellertid svag jämfört med effekten på senare stadier. Andra testmetoder som använts för att påvisa ärftliga förändringar, som exempelvis dominanta letalmutationer i mus, pekar på sena sper- matider/tidiga spermatozoer som de primärt känsliga stadierna. Alla dominanta letalmutationstester som har utförts på råttor och möss har demonstrerat en effekt av akrylamid i form av ökad tidig fosterdödlig- het efter behandling av hanarna (se Dearfield et al., 1995 samt EU, 1977). Samtliga använda administreringssätt har resulterat i positivt utslag. Den lägsta koncentrationen, som givit dominanta letalmutatio- ner har observerats vid administrering via dricksvattnet av /kg och dag . Sena stadier i spermatogenesen (sena spermati- der/tidiga spermatozoer) var mest känsliga för dominanta letalmutatio- ner. Behandling av mushanar har i två studier observerats ge kromoso- maberrationer som kunde detekteras i en-cellstadiet av zygoten (avkomman). Ökad förekomst av genetiskt överförda kromosomföränd- ringar i form av s.k. translokationer har observerats i tre studier (et al., 1987; , 1990; et al, 1994, enligt Dearfield et al., 1995). Translokationsstudierna har använts för att uppskatta risken för ärftliga mutationer hos människa, då en koncentrationsberoende ökning av antalet translokationer observerades i dessa tre studier. Ärftliga mutationer kan orsaka nedsatt fertilitet, missbildningar och genetiskt överförbara sjukdomar. 182 Undersökning från jämte bilagorna Aneuploidi (onormalt antal kromosomer) har inte säkert påvisats efter behandling med akrylamid (Gasser och , 1996) trots att vissa tidigare studier visade på uppkomst av polyploida celler in vitro. Glycidamid har observerats inducera dominanta letalmutationer och genetiskt överförda translokationer i hanmöss (Generoso et al., 1996). Reaktion med proteiner och mutationer i spermier (sena stadier) Akrylamidens primära biologiska effekter utövas via bindning till proteiner. Reaktionen sker med tiol-grupper t.ex. i glutation, vilket minskar den intracellulära halten av akrylamid och därmed också risken för alkylering av DNA. Akrylamid reagerar också starkt med tiol-grupper i protamin, ett låg-molekylärt basiskt protein, som ersätter histonproteiner i kromosomerna under senare stadier av spermatogene- sen hos de flesta däggdjur. Protaminet tycks alkyleras direkt genom bindning av cystein till akrylamidens dubbelbindning. I sena spermati- der och tidiga spermatozoer var av all radioaktivitet, som injicerats i form av 14C-akrylamid, associerat med protaminet. Spermi- etoxicitet via protaminalkylering och känsligheten för ärftliga mutatio- ner och DNA-strängbrott sammanfaller och det är just de sena stadierna som är mest känsliga för akrylamid. En mekanistisk förklaring till akrylamidens genotoxicitet har framförts av et al. (1989) (enligt Dearfield et al., 1995) som anger att en direkt bindning av akrylamid till tiol-grupper i protamin i sena stadier i spermatogenesen stör kon- denseringen av kromatinet varvid DNA-brott uppstår och dominanta mutationer induceras. Även glycidamid binder till tiol-grupper i protei- ner och till glutation. Därför kan troligen en del av effekterna som kan hänföras till interaktioner med proteiner bero på akrylamid och en del på bildad glycidamid. Reaktion med DNA i könsceller och i kroppsceller DNA-alkyleringen beror sannolikt till största delen av den bildade glycidamiden och därför förklaras genmutationer i premeiotiska celler troligen helt av glycidamid. Denna slutsats stöds av resultat från tester av glycidamid i hanmöss, där dominanta letaler, ärftligt överförda translokationer samt ökad reparationssyntes av DNA (UDS) rapporte- rades (Generoso et al., 1996). Undersökning från jämte bilagorna Glycidamid orsakar också reparationssyntes av DNA i kroppsceller som t.ex. hepatocyter och epitelceller samt punktmutationer i bakterier och odlade musceller. Denna information talar för att akrylamid är potentiellt cancerframkallande, via bildning av glycidamid, genom en initierande verkningsmekanism. Denna hypotes har bekräftats i studier av hudtumörer på möss (et al., 1984a och 1984b, enligt EU, 1997). Akrylamidbehandlingen ledde i dessa försök till en dosberoende ök- ning av antalet hudtumörer vid alla exponeringssätt men enbart om exponeringen för akrylamid åtföljdes av behandling med tumörpromo- torn TPA. Det finns en ansenlig mängd information tillgänglig om effekter av akrylamid på arvsmassan. Undersökningarna är utförda med ett stort antal väletablerade testmetoder, med ett antal olika testorganismer och de täcker olika möjliga genotoxiska verkningsmekanismer. En geno- toxisk verkan har säkerställts både in vitro och in vivo och effekter har iakttagits både i kroppsceller och i könsceller. 184 Undersökning från jämte bilagorna Kritiska genotoxiska effekter av akrylamid in vivo. (enligt Dearfield et al.,1995 och EU, 1997) DNA-skada, DNA-bindning och reparation 7,8 – /kg et al., 1990 and Schmahl, 1989 Strukturella kromosomaberrationer och dominanta letalmutationer Mikrokärnor mus, ip /kg et al., 1988 (benmärg) /kg och dag Bishop et al., 1991 Akrylamid har visats orsaka ärftliga genetiska skador via två mekanis- mer: 1.Bindning av akrylamid (och glycidamid) till ett speciellt protein (protamin) som förekommer i sena stadier i spermiebildningen. 2.Enzymatisk omvandling till glycidamid som är DNA-skadande. Sena stadier i spermiebildningen är särskilt känsliga för akrylamid och protaminaddukter, som kan bero på både akrylamid och glycidamid, kan därför troligen förklara den i djurförsök observerade uppkomsten av dominanta letalmutationer och ärftliga translokationer. Det är troligt att dessa effekter kan uppstå också i mänskliga spermier. Mutationer i sena stadier av spermiebildningen ger dock konsekvenser bara under den relativt korta tid som de exponerade spermierna lever. Inducerade genmutationer i stamceller (spermatogonier), som tycks orsakas av glycidamid ger däremot bestående konsekvenser på fort- plantningen eftersom dessa celler delar sig och kan leda till bildning av mutationsbärande spermier under hela den resterande reproduktiva perioden. Undersökning från jämte bilagorna DNA-skador som orsakas av den reaktiva metaboliten glycidamid utgör en potentiell cancerrisk. De tyngst vägande djurstudierna när det gäller cancer är två 2-års- cancertest med råttor (F344). Både hanar och honor användes. Grupp- storlekarna varierade från 50 djur och uppåt. Akrylamid administrera- des genom dricksvattnet. I båda studierna observerade man ökningar av flera tumörtyper. Resultaten beskrivs i huvudsak i tabell 2. Utöver vad som framgår av tabell 2 kan nämnas att i studie 1 (et al., 1984, 1986, se EU, 1997) gjordes interimsslakt i avsikt att följa utvecklingen av neurologiska effekter vid sidan av tumöruppkomst (se kapitlet om neurotoxicitet). Viss viktnedgång förelåg i högdosgrupperna. En viss ökad dödlighet noterades . I studie 2 (et al., 1995, se EU, 1997) användes olika doser för hanar och honor. De tre högsta doserna för hanarna var desamma som i studie 1, d.v.s. 0,1, /kg och dag. För honor användes i stället /kg och dag som de två högsta doserna. Även i denna studie noterades viss viktnedgång hos båda könen. En viss ökad dödlighet bland hanarna förelåg också. Sammantaget för de två studierna gäller att viktpåverkan är ett tecken på att man ej använt för låga doser. Som framgår av tabellen är resultaten av de två studierna relativt samstämmiga. I studie 2 togs inga preparat till vara från munhåla varför osäkerhet råder om utfallet av papillom där. Fyndet av en statistiskt ökad förekomst av tumörer i livmoder i studie 1, men ej i studie 2, kan vara slumpmässigt. I bedömningar av dessa studier framhålls att flera av tumörtyperna (t.ex. de i sköldkörteln och de i testiklarnas mesotel) i och för sig kan förklaras av hormonella störningar, men att akrylamids genotoxicitet också är av betydelse vid bedömningen (EU, 1997). Det framhålls också att de behandlingsrelaterade tumörerna i huvudsak drabbat djur i den grupp som fått högsta dosen och att ökningen av antalet tumörbärande djur varit relativt ringa (MAK, 1991). I tabell 2 har alla tumörer i centrala nervsystemet sammanförts och på så sätt uppnås statistisk signifikans. Lokalisationen kan sägas vara av speciellt 186 Undersökning från jämte bilagorna intresse därför att den är relativt ovanlig i olika kontroller och därför att nervvävnad är målorgan för akrylamids toxicitet. Vid sidan av de två 2-års-cancertesterna har två korttidscancertest utförts. I den första användes känsliga möss och akrylamid administre- rades som så kallad initiator. Akrylamid gavs antingen via sondmat- ning, i.p. injektioner eller hudapplikation. Efter 20 veckors promotor- behandling fick djuren tumörer, som på ett dosberoende sätt kunde relateras till akrylamidbehandlingen och som var oberoende av admi- nistrationsväg. Detta test kan tas som ett tecken på att akrylamid kan verka via genotoxiska mekanismer. I det andra försöket användes möss som lätt får lungtumörer. Även i detta test fick man lungadenom i relation till akrylamiddosen. Dessa resultat är av mindre vikt än resul- taten av två-årstesterna för kvantitativ riskbedömning. Undersökning från jämte bilagorna Utfall (antal tumörbärande djur) av 2-års-cancertest på råttor som fått akrylamid i dricksvattnet (data tagna från IARC, 1994 och MAK, 1991). Studie 1, honor (ca 60 djur i varje grupp) Akrylamid (mg/kg och dag) 0 Studie 1, hanar (ca 60 djur i varje grupp) Akrylamid (mg/kg och dag) 0 Phaeochromocytom (binjure)3 Studie 2, honor Akrylamid (mg/kg och dag) Studie 2, hanar Akrylamid (mg/kg och dag) *Signifikant skild från kontrollgruppen Det föreligger två epidemiologiska studier där samband mellan akryla- midexponering och dödlighet i cancer hos människa undersökts. I båda fallen är det fråga om retrospektiva kohortstudier, baserade på personer 188 Undersökning från jämte bilagorna med yrkesmässig exponering. Båda studierna har studerat dödlighet med en inriktning mot cancermortalitet. Den största av de två studierna utgick från anställda vid tre fabriker i och en i (et al., 1989, enligt EU, 1997). Totalt ingick knappt 9000 anställda i studien. Baserat på exponerings- data (8-h TWA, d.v.s. 8-timmars tidsvägda medelvärden) uppskattades av de anställda ha exponeringsnivåer /m3-år (kumulerad exponering) och av dessa hade värden /m 3-år. Data analyserades både med avseende på total dödlighet och orsaksspecifik dödlighet och för olika expone- ringsnivåer. Inte i något fall förelåg någon statistiskt signifikant över- dödlighet. För alla dödsorsaker sammantaget observerades 33 dödsfall mot 44 förväntade beräknat utifrån den allmänna befolkningen för 0,001 – /m 3-år, 97 mot 97 för 0,03 – /m 3-år och 169 mot 158 för > /m 3-år. Bland enskilda dödsorsaker observerades en viss överrisk för pancreascancer, men inte större än att den skulle kunna förklaras med slumpvariationer.