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1,3,5-Trioxan
(CAS-NR.: 110-88-3)

Ausgabe: Mai 2002
Stand: November 2001

Carcinogenicity:

There have no longterm bioassays been performed with trioxane. A cell transformation test with C3H10T-1/2-cell cultures was negative [1].

Mutagenicity: in vitro:

An in vitro mouse lymphoma test was negative without metabolic activation. With activation in cytotoxic concentrations positive effects were observed; yet the doses with positive effects were far beyond the limit concentration (10 mMol) as recommended by the test guidelines. There was no specification of the purity of the test substance nor was the assay repeared; furthermore a differentiation between small and large colonies had not been performed, thus a differentiation between point mutations and chromosomal effects is not possible. In conclusion this study is not suitable for an assessment [1, 2].

Trioxane has been investigated in several S. typhimurium (Ames) tests and E. coli assays, in all of which it did not show any mutagenic activity [1, 2].

In two independent HGPRT-tests with a 99.9 % test substance according to OECD guidelines with mammalian cells (V79) with and without metabolic activation gene mutations were not detected [3].

In a cytogenetic study with mammalian cells (V79) with and without metabolic activation 1,3,5-trioxane (99.9%) did not induce chromosomal aberrations; the test was performed in two parallel cultures [4].

in vivo:

In a Drosophila melanogaster assay a slight increase of recessive lethal mutations without dose dependency was observed after inhalation, whereas a similar study with oral administration (feeding) was negative. No information concerning the test substance specification nor on the actual controls of the respective experiments were given. These conflicting data without sufficient documentation with respect to methods and test material do not allow a conclusion [1, 2].

In an alkaline elution test [5] 5 to 8 rats per dose group were once treated by i.p.- administration of 850 mg/kg bw (LD₅₀) and 425 mg/kg bw (50 % of LD₅₀) and sacrificed after 4 h. In the isolated rat hepatocytes there was a statistically significant increase in elution constant rate by 86 and 82 %, respectively in comparison to the untreated controls indicating an induction of DNA single strand breaks by trioxane:

*) P < 0,01 °) Elution Constant Rate/Test - Elution Constant Rate/Control dosage in mmoles/kg bw

The DNA fragmentation indices are rather low due to the obviously weak genotoxic potency of trioxane in comparison to the positive controls mitomycin C and MMS. This positive test result is difficult to interpret due to the following critique points:

1. Purity of substance not mentioned
2. only toxic doses tested (50 % and 100 % of LD₅₀)
3. individual values not given (only mean values)
4. missing clear dose dependency
5. test not performed under exclusion of light.

Trioxane was clearly negative in a mouse micronucleus test after intraperitoneal administration up to 4250 mg/kg [1, 2].

Two dominant lethal tests in rats (oral - 8 w; 1/20 - 1/10 of the LD₅₀; inhalative 2500 mg/m³ - 5 h/w; 5 d/w over 12 m) were negative (cf. chapter "Reproductive Toxicity" of this document and [1, 2].

In a recent UDS test according to OECD / EC guidelines and GLP [6] in rats treated orally up to 2000 mg/kg, Trioxane did not induce DNA damage, i.e. no increased repair synthesis in the hepatocytes.

Reproduktionstoxizität/Entwicklungsschädigung:

a) Pränatale Toxizität:

In einer Studie nach OECD 414 [7] erhielten 23 verpaarte weibliche Wistar-Ratten 100, 315 bzw. 1000 mg/kg Kgw. Trioxan (Reinheit 99,8%) als 20%ige wässrige Lösung mittels Schlundsonde vom 7.-20. Trächtigkeitstag. Am 21. Trächtigkeitstag wurden die Weibchen getötet und auf makroskopisch sichtbare Befunde untersucht.

In der höchsten Dosierung (1000 mg/kg/d) war Trioxan eindeutig maternal toxisch.

Die Körpergewichtszunahme sowie die Futteraufnahme der trächtigen Tiere war reduziert. Die Zunahme der korrigierten Körpergewichte (Körpergewicht an Tag 21 - Körpergewicht an Tag 7 - gravides Uterusgewicht) war stark vermindert (18,88 g gegenüber 33,6 g in der Kontrolle). Die Plazentagewichte waren erhöht. Es traten 5 tote Feten auf (in fünf verschiedenen Würfen), Körpergewicht und Schädel-Steiss-Länge der Feten waren reduziert. Die Anzahl retardierter Feten war erhöht (29/131 gegenüber 6/123 in Kontrolle). 2 Feten hatten eine Schwanzaplasie und eine Aplasie der sakralen Wirbelbögen und -zentren. Es traten vermehrt geringfügige skeletale Defekte (Tab. 1) und Retardierungen (Beeinträchtigung der Ossifikation )auf.

In der mittleren Dosierung (315 mg/kg/d) weist die verminderte Zunahme der korrigierten Körpergewichte auf eine maternale Toxizität hin (28,96 g gegenüber 33,6 g in der Kontrolle). Die Befunde bei den Feten waren gering. Eine erhöhte Missbildungsrate oder Lethalität der Feten wurden nicht beobachtet. Es traten vermehrt retardierte Ossifikation und gekrümmte oder verdickte Rippen (Tab. 1) auf.

In der 100 mg/kg/d Dosisgruppe war die korrigierte Körpergewichtszunahme ebenfalls geringer als in der Kontrollgruppe (27,13 g bzw. 33,6 g). Es traten keine Missbildungen oder embryotoxischen Befunde von Relevanz auf. Die beobachteten Retardierungen lagen nur im Falle der caudalen Wirbelzentren (50/117, Kontrolle: 26/123) ausserhalb des Bereichs der historischen Kontrolldaten. Ein substanzbedingter Effekt ist unwahrscheinlich, da keine sonstigen Veränderungen auftraten.

Hinsichtlich embryofetaler Toxizität wurde ein NOEL von 100 mg/kg/d angegeben. Bezüglich maternaler Toxiziät konnte kein NOEL festgesetzt werden.

Tabelle 1: Fetalbefunde: Geringfügige skeletale Defekte

* statistisch signifikant verschieden von Kontrollgruppe

In einer Studie von Sitarek et al. [8] (nicht nach GLP durchgeführt) erhielten 22-24 trächtige Wistar Ratten 770, 1550 bzw. 3870 mg/kg Kgw. Trioxan per os (1 5%ige wässrige Lösung) jeden zweiten Tag von Tag 8-20 der Trächtigkeit. In einem weiteren Experiment, das in der selben Studie berichtet wird, wurden 190 mg/kg Kgw. Trioxan täglich von Tag 8-20 der Trächtigkeit gegeben. Die trächtigen Weibchen wurden an Tag 21 der Gestation getötet und auf Befunde untersucht.

1550 bzw. 3870 mg/kg führten zu embryonaler und fetaler Letalität, congenitalen Missbildungen und verzögerter Fetalentwicklung. Bei 1550 mg/kg wurden Hydrozephalus und unvollständige Entwicklung der Schädelknochen beobachtet. Trioxan war in diesen Dosen auch stark maternal toxisch. Histopathologische Leberveränderungen traten in beiden Dosierungen auf. Körpergewichtszunahme und Futteraufnahme der trächtigen Tiere waren vermindert, das relative Nierengewicht war erhöht. In der höchsten Dosierung waren weiterhin die absoluten Leber- und Plazentagewichte reduziert, die relativen Nebennierengewichte erhöht, und es wurde eine hydropische Degeneration der Leber beobachtet.

Die Gabe von 770 mg/kg Trioxan verursachte eine leicht verringerte Zunahme des maternalen Körpergewichts gegenüber der Kontrolle (jedoch nicht statistisch signifikant). Eine maternale Toxizität kann bei dieser Dosis nicht ausgeschlossen werden, denn in einer weiteren Studie [3] berichten die Autoren bei vergleichbarem Applikationsschema bereits bei 580 mg/kg eine verminderte Körpergewichtszunahme. 770 mg/kg führten zu einem Anstieg der Feten mit Hydrozephalus (4/97 gegenüber 0/113 in Kontrolle), verzögerter Ossifikation von Teilen des Sternums (5/97 gegenüber 1/113 in Kontrolle) und "unvollständig entwickelten Schädelknochen" (16/97 gegenüber 3/113, Befund nicht genauer beschrieben). Die Erhöhung war jedoch nur im Fall des letzteren Befundes statistisch signifikant. Ein Vergleich mit historischen Kontrolldaten fehlt.

Die niedrigste Trioxan Dosis (190 mg/kg) verursachte keine pränatalen Schäden.

Die Aussagekraft der Studie ist stark eingeschränkt durch das gehäufte Auftreten von morphologischen Veränderungen in der Plazenta aller Versuchstiere. Fokale Nekrosen, entzündliche Infiltrationen und Fibrinablagerungen wurden in der Kontrolle beschrieben. Die Autoren der Studie weisen darauf hin, dass es nicht möglich ist zu bewerten, welches Ausmaß die histopathologischen Veränderungen auf die Induktion der Fetaltoxizität haben. Historische Kontrolldaten und Informationen zu Reinheit und Homogenität/Stabilität der Substanz liegen nicht vor.

b) Postnatale Entwicklung:

In einer Studie von Sitarek und Baranski [9] (nicht nach GLP durchgeführt) wurde 190, 580 bzw. 1160 mg/kg Kgw. Trioxan trächtigen Wistar Ratten per os als wässrige Lösung jeden zweiten Tag von Tag 2-20 der Trächtigkeit verabreicht.

Maternale Toxiziät in Form einer reduzierten Körpergewichtsentwicklung trat ab 580 mg/kg auf. Bei 1160 mg/kg war die Wurfgröße reduziert und die meisten Neugeborenen verstarben innerhalb weniger Tage. In den unteren Dosierungen waren Überlebensrate und postnatales Wachstum der Jungtiere nicht beeinflusst. Äußerlich sichtbare Missbildungen wurden nicht beobachtet. Es wurden vorübergehende Verhaltensveränderungen (verringerte Explorationsaktivität, und vermindertes Fluchtverhalten) aber keine Hinweise auf Veränderung der neuromuskulären Entwicklung beschrieben. Reversible Verhaltensstörungen der Jungtiere wurden erst bei Dosierungen beobachtet, die für die Muttertiere toxisch waren (ab 580 mg/kg). Insgesamt ergaben sich aus der Studie unterhalb von maternal toxischen Dosierungen keine Hinweise auf eine Störung der postnatalen Entwicklung nach Behandlung mit 1,3,5-Trioxan. Angaben zur Reinheit und Homogenität/Stabilität der Testsubstanz sowie historische Kontrolldaten fehlen.

Schädigung von Reproduktionsorganen und Fertilität:

Es liegen keine Standardstudien zur Schädigung von Reproduktionsorganen und Fertilität vor. Allerdings stehen alternative Studien zur Verfügung, die die notwendigen Informationen für eine Beurteilung enthalten.

a) 28-Tages Studie

In einer subakuten oralen Toxizitätsstudie wurden Wistar Ratten mit 0, 40, 200 bzw. 1000 mg/kg Kgw./d Trioxan mittels Schlundsonde behandelt [13]. Der NOEL lag bei 200 mg/kg/d. Makroskopisch wurden Hoden und Ovarien, mikroskopisch nur Hoden untersucht. Es wurden keine substanzbezogenen Effekte beobachtet.

b) Dominant-Letal-Tests

In einem Dominant-Letal-Test wurde der Effekt von 0, 850 und 1700 mg/kg/d Trioxan (orale Gabe an 5 Tagen pro Woche für 8 Wochen) auf die Fertilität von männlichen Wistar Ratten untersucht [10]. Es wurden nur die männlichen Tiere behandelt. Jedes Männchen wurde während der Behandlungszeit einmal wöchentlich mit 2 Weibchen verpaart. In der 1700 mg/kg und 850 mg/kg Dosisgruppe war die Körpergewichtsentwicklung im Vergleich zur Kontrolle deutlich reduziert (42 bzw. 50% des Kontrollwertes). Ferner waren die relativen und absoluten Leber- und Nierengewichte in beiden Dosierungen erhöht.

Trioxan hatte keinen Einfluss auf Fertilität und Ergebnis der Schwangerschaft (Anzahl der Pre- und Postimplantationsverluste oder lebende Feten). Veränderungen in der Spermatogenese bzw. fokale Nekrosen im Keimepithel in der 850 mg/kg Gruppe (3/10, 1/10 in Kontrolle) sind von fraglicher Relevanz, insbesondere da in der 28 Tages Studie keine histopathologischen Hodenveränderungen auftraten. In der Hochdosisgruppe (1700 mg/kg) wird für 3/10 Tieren berichtet, dass fokale Nekrose bilateral auftrat.

In einem 12-monatigen Dominant-Letal-Inhalationstest wurden männliche Wistar Ratten 5 h täglich an 5 Tagen je Woche für 12 Monate mit Trioxankonzentrationen von 2500 mg/m3 exponiert [10] (entsprechend 580 mg/kg/d, wenn eine Minutenvolumen von 270 ml/min, ein Tiergewicht von 350 g und eine 100%ige Absorption angenommen werden [11]). Nach der Expositionsperiode wurde jedes Tier während einer Woche mit 2 Weibchen verpaart. Trioxan zeigte keinen Einfluss auf die männliche Fertilität (In Bezug auf Zahl der trächtigen Tiere und Wurfgröße). Histopathologische Hodenveränderungen sind nicht beschrieben.

c) Einfluss auf Oestrus-Zyklus:

Satarek und Barazski untersuchten den Effekt von Trioxan auf den Oestrus-Zyklus von Wistar Ratten [12]. Eine wässrige Lösung von Trioxan wurde mittels Schlundsonde 10 - 12 weiblichen Ratten je Gruppe 5 Tage pro Woche für 7 Wochen verabreicht. Die Dosierungen waren 190, 580 bzw. 1160 mg/kg/d. Eine statistisch signifikante dosisabhängige Reduktion der Körpergewichtszunahme wurde in allen Dosierungen beobachtet. In der höchsten Dosierung traten zusätzlich Verhaltensänderungen auf.

Der Oestrus-Zyklus war nur in der höchsten Dosisgruppe (1160 mg/kg) signifikant verlängert (hauptsächlich verlängerter Dioestrus), allerdings nur in der 6. und 7. Woche der Substanzbehandlung. Drei Wochen nach Behandlungsende hatte sich der Zyklus wieder normalisiert.

Die Autoren schlussfolgern, dass Trioxan den Oestruszyklus nicht beeinflusst, da Veränderungen nur in Verbindung mit ausgeprägter Toxizität auftraten.

Fazit Kanzerogenität:

Zu 1,3,5-Trioxan liegen keine Ergebnisse aus Langzeituntersuchungen zur kanzerogenen Wirkung vor. Ein Zelltransformationstest verlief negativ. Aufgrund der unzureichenden Datenlage ist gemäß den EG-Einstufungskriterien keine Einstufung möglich (C: -).

Mutagenität:

In validen Testsystemen zeigt Trioxan weder in vitro noch unter in vivo-Bedingungen ein genotoxisches Potential. Daher erfolgt gemäß den EG-Einstufungskriterien keine Einstufung als mutagen (M: -).

Reproduktionstoxizität/Fertilität:

In den zur Verfügung stehenden Studien führte Trioxan zu keiner Beeinträchtigung der Fertilität von Ratten. Histopathologische Befunde am Hoden sind widersprüchlich. Sie sind nur in einem von zwei Dominant-Letal-Tests, [10] beschrieben, nicht im 28 Tage Versuch und traten ausschließlich - ebenso wie die reversible Verlängerung des Oestrus-Zyklus - bei allgemein toxischen Dosen oberhalb 1000 mg/kg auf.

Die Ergebnisse der Tierversuche liefern keine hinreichenden Anhaltspunkte für einen Verdacht auf eine Beeinträchtigung der Fortpflanzungsfähigkeit.

Für Trioxan ergibt sich daher gemäß den EG-Einstufungskriterien keine Einstufung in bezug auf Fertilitätsminderung (R_F: -).

Reproduktionstoxizität/Entwicklung:

In der Studie nach OECD 414 traten ausgeprägte Entwicklungsschäden nur im Bereich hoher maternaler Toxizität auf. Geringfügige skeletale Veränderungen und Retardierungen zeigten sich in der mittleren Dosierung (315 mg/kg) bei vorhandener maternaler Toxizität. Bei 100 mg/kg/d traten keine substanzbedingten Effekte bei den Feten auf. Die Ergebnisse einer polnischen Studie [8] sind in ihrer Aussagekraft sehr eingeschränkt.

Die postnatale Entwicklung wird in Dosen, die keine maternale Toxizität verursachen, nicht beeinflusst [9].

Gemäß EG-Kriterien wird aufgrund der beobachteten Entwicklungsschädigungen, für die eine maternale Toxizität als Ursache jedoch nicht ausgeschlossen werden kann, 1,3,5-Trioxan als entwicklungsschädigend Kategorie 3 (R_E: 3) eingestuft.

Literatur:

[1] BG Chemie (1992): Trioxan, Toxikologische Bewertung Nr. 185, Ausgabe 10/92, Heidelberg, ISSN 0937-4248

[2] USEPA HPV Challenge Program Submission, December 2000; submitted by Trioxane Manufacturers Consortium; http://www.epa.gov/opptintr/chemrtk/viewsrch.htm

[3] Hoechst AG (1992): unpublished data (92.0840)

[4] Hoechst AG (1992): unpublished data (92.0479)

[5] Jaros-Kaminska, B., Baranski, B., Palus, J.: Interaction of trioxane and dioxolane with DNA in vitro and in vivo. Studia biophysica 107: 205 - 214 (1985)

[6] BASF Aktiengesellschaft (1996), Department of Toxicology, unpublished study (No. 80M0125/964104)

[7] Hofmann T. Trioxan, rat oral developmental toxicity (teratogenicity) study. HMR Deutschland GmbH, Global Preclinical Development, Drug Safety, Report Number 97.0791 (1998).

[8] Sitarek K, Baranski B, Stetkiewicz J, Stetkiewicz I. Teratogenicity, fetal and placental toxicity of 1,3,5-trioxane administered to pregnant female rats. Polish Journal of Occupational Medicine 1: 51-61 (1988).

[9] Sitarek K, Baranski B. Effects of maternal exposure to trioxane on postnatal development in rats. Polish Journal of Occupational Medicine 3: 285-292 (1990).

[10] Baranski B, Stetkiewicz J, Czajkowska T, Sitarek K, Szymaczak W. Mutagenic and gonadotoxic properties of trioxane and dioxolane. Med. Pr. 35: 245-255 (1984).

[11] Ventilationsparameter wurden abgeschätzt aus Daten enthalten in: EPA 1994, Methods for derivation of inhalation reference concentrations and applications of inhalation dosimetry, 60089006F; USEPA toxicological review of methyl methacrylate, in support of summary information on IRIS, January 1998; Anderson et al. Application of a hybrid CFD-PBPK nasal dosimetry model in an inhalation risk assessment: an example with acrylic acid. Toxicol. Sci. 57: 312- 325 (2000).

[12] Sitarek K, Baranski B. The effect of oral exposure to trioxane on the oestrus cycle in rats. Pol. J. Occup. Med. 3: 209-213 (1990).

[13] Hofmann T, Jung R, Mayer D, Langer KH. Trioxan - subakute orale Toxizität (28 Applikationen in 29 Tagen) an SPF-Wistar-Ratten. Hoechst AG, Pharma Forschung Toxikologie und Pathologie, Bericht Nr. 90.0513 /1990).

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