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Testung von Consumer-Sprays in der isoliert perfundierten Lunge der Ratte

Eine Alternative zu In-vivo-Untersuchungen?
 
: Fischer, M.
: Hackbarth, H.; Kietzmann, M.; Dasenbrock, C.

Gießen: DVG Service, 2011, 183 pp.
Zugl.: Hannover, Univ., Diss., 2011
ISBN: 978-3-86345-022-9
German
Dissertation
Fraunhofer ITEM ()
isolated perfused rat lungs; consumer sprays; toxicity testing - ex vivo; waterproofing sprays; surface-active substances

Abstract
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, an der isoliert perfundierten Rattenlunge oberflächenaktive Substanzen mit akut inhalationstoxischer Wirkung zu identifizieren,um in Zukunft im Slnne des "3 R-Konzepts· von Russel und Burch akute
Inhalationsversuche zu vermeiden.
Bei der Testung von Consumer-Sprays an der isolierten Lunge auf eine potenziell toxische Wirkung nach Inhalation lag die Beschrankung auf den oberflächenaktiven Wirkstoffen in Imprägniersprays. Es wurden das 2006 wegen Vergiftungserscheinungen vom Markt genommene "Magic Nanou", ein Imprägnierspray für Fliesen, Keramik und Glas sowie neun verschiedene Prüfmuster von Schuh- und Lederimprägniersprays an der isolierten Lunge getestet.
Für die Beurteilung einer toxischen Wirkung der jeweiligen Substanz auf die Lunge wurden die Änderungen verschiedener Atemparameter, eine Ödem- oder Atelektasenbildung sowie die verabreichte Oasis ausgewertet.
Die sowohl epidemiologisch als auch im Tierversuch beobachteten Lungenödeme nach Inhalation von "Magic Nano" konnten ebenfalls in 75 % der untersuchten Lungen beobachtet werden. Das Atemzugvolumen und die Compliance waren bei diesen Lungen im Vergleich zu den Kontrollen signifikant vermindert.
Bei den untersuchten Schuh- und Lederimpraäniermitteln zeigten drei von neun getesteten Prüfmustern keine deutlichen Abweichungen der Atemparameter im Vergleich zu den Kontrollen. Makroskopisch bestanden ebenfalls keine Hinweise auf Ödem- oder Atelektasenbildungen. Bei den verbliebenen sechs Prüfmustern wurden hingegen signifikante Unterschiede in der Änderung der Atemparameter Atemzugvolumen, Compliance und Resistance festgestellt. Die makroskopischen Veränderungen variierten je nach Prüfmuster von partiell kollabierten Lungenarealen bis hin zur vollständigen Atelektase der gesamten Lunge. Für alle untersuchten Imprägniersprays wurde die prozentuale Änderung der Atemparameter bezogen auf die von der Lunge inhalierte Wirkstoffmenge ermittelt. Die Bewertung dieser Größe erfolgte anhand eines aus den Untersuchungen entwickelten Grenzwertes für diese Anderung. Abhängig von einer Grenzwertunter· oder ·überschreitung konnten die Substanzen in Kategorien eingestuft werden. Die Kategorie 1 beinhaltet hierbei Substanzen, welche keine akut schädigende Wirkung auf die isoliert perfundierte Lunge erkennen lassen. Drei Substanzen konnten in diese Kategorie eingestuft werden. Für diese Substanzen ist eine absichernde Testung nach GECD TG 403 durchzuführen. Die Einstufung der anderen getesteten Substanzen erfolgte aufgrund der Grenzwertüberschreitung in Kategorie 2. Eine Testung zur akuten Inhalationstoxizität anhand eines Tierversuchs wird nicht empfohlen.
Der Vergleich mit entsprechenden tierexperimentellen Studien zeigte, dass Untersuchungen an der isofierten Rattenlunge oberflächenaktive Substanzen mit schädigender Wirkung auf die Lunge identifizieren konnten. Nach Verfeinerung und Validierung der Methode sollte ein Screening auf akut inhalationstoxische Substanzen mittels der isoliert perfundierten Lunge möglich sein.

 

The aim of this study was to identify surface-active substances with acute toxic effects after inhalation by using isolated perfused rat lungs, to allow acute inhalation studies to be avoided in the future according to the "3 Rs" concept defined by Russel and Burch.
The testing of consumer sprays in isolated lungs for potentially toxic effects after inhalation was restricted to the surface-active agents in waterproofing sprays. The tests included "Magic Nano", a waterproofing spray for tiles, ceramics and glass which was removed from the market in 2006 after incidences of poisoning had been reported, and nine different samples of shoe and leather waterproofing sprays. To assess the potential lung toxicity of each substance tested, changes in several respiratory parameters, edema and atelectasis formation, and the administered doses were evaluated.
Pulmonary edema after inhalation exposure to "Magic Nano", as previously observed in epidemiological contexts and in experimental animals, was also observed in 75% of the examined lungs. The tidal volume and compliance of these lungs were significantly decreased in comparison with control lungs.
With three of the nine test samples of shoe and leather waterproofing agents no significant differences from the controls were found for the respiratory parameters analyzed. Macroscopically, there was also no indication of edema or atelectasis formation. In contrast, with the other six test samples, significant differences were found regarding changes in the respiratory parameters tidal volume, compliance, and resistance. Furthermore, there were macroscopic changes ranging from partially collapsed lung areas to complete atelectasis of the entire lung, depending on the test substance. For all waterproofing agents tested, the percent change in respiratory parameters was calculated in relation to the amount of active substance inhaled by the lung. The obtained values were then assessed based upon a threshold value for this change which was determined as part of this study. Depending on whether the value was above or below the defined threshold, the substances were assigned to different categories. Category 1 is for substances which do not show any acute harmful effects on the isolated perfused lung. Three substances could be assigned to this category. For these substances, corroborating tests according to OECD TG 403 need to be performed. The other substances tested were assigned to category 2, because their values exceeded the threshold limit. For these compounds, acute inhalation toxicity testing in animals is not recommended.
Comparison of the obtained results with corresponding animal experimental studies showed that investigations in the isolated rat lung allowed the identification of surface-active substances that lead to harmful effects on the lungs. After refinement and validation of this method, it should be possible to use isolated perfused lungs to screen for substances that are acutely toxic after inhalation exposure.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-164670.html