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59. 1-Nitronaphthalin
(CAS-Nr.: 86-57-7)

Ausgabe: September 1999
(BArbBl. 9/1999 S. 69)

Erfahrungen am Menschen

Zur Toxizität von 1-Nitronaphthalin (1-NN) liegen lediglich Erfahrungen am Menschen nach Mischexposition gegenüber verschiedenen nitrierten Naphthalinen vor. Die beobachteten Effekte lassen sich nicht allein auf 1-NN zurückführen.

Kanzerogenität

Orale Applikation

Zwei Gruppen mit je 50 männlichen und 50 weiblichen Mäusen (B6C3F) erhielten 78 Wochen lang 0,12% bzw. 0,06% (≅ 156 bzw. 78 mg/kg/Tag) 1-Nitronaphthalin (technisch, Schmelzpunkt 50-530C) im Futter und wurden anschließend weitere 18-20 Wochen beobachtet. Zwei Gruppen mit je 50 männlichen und 50 weiblichen Tieren dienten als Kontrolle. Mehr als 80 % der Mäuse überlebten 80 Wochen. In einer weiteren Untersuchung an Ratten (Fischer 344, 50/Geschlecht! Gruppe), die 78 Wochen lang 0,18 % bzw. anfangs 0,05 % dann 0,06 % (90 bzw. 25 oder 30 mg/kg/Tag) Nitronaphthalin (technisch, Schmelzpunkt 50-53 °C) im Futter erhielten und weitere 29-31 Wochen beobachtet wurden, betrug die Überlebensrate nach 52 Wochen mehr als 80 %. In beiden Untersuchungen wurden sowohl bei den behandelten Tieren als auch bei den Kontrolltieren Tumore in den Atemwegen, Verdauungstrakt und im endokrinen System gefunden. Es wurden keine substanzbedingt erhöhten Tumorinzidenzen beobachtet. Die verabreichten Dosen entsprachen nicht den maximal tolerierten Dosen (NCI, 1978; zitiert in DFG, 1983).

Intraperitoneale Applikation

Nach i.p.-Applikation von 25 mg/kg (zweimal pro Woche über 12 Wochen) an Sprague-Dawley-Ratten (20) wurden eine substanzbedingte Retardierung der Körpergewichtsentwicklung sowie 3 fokale Hyperplasien der Blase und ein nicht infiltrierendes Zellkarzinom des Übergangsepithels der Blase beobachtet. An den Einstichstellen wurden bei 8 Tieren feste Knoten (mesenteriale oder peritoneale Zysten) gefunden, die vom Autor als substanzbedingt angesehen wurden (Johnson, 1976; zitiert in DFG, 1983).

Gentoxizität

Untersuchungen zur Gentoxizität von 1-Nitronaphthalin sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengestellt.

in vitro

Die Mehrzahl der vorliegenden Untersuchungen mit Bakterien (Ames-Test, umu-Test, rec-Test) sind positiv. Die Studien mit Säugerzellkulturen ergaben uneinheitliche Ergebnisse (Tabelle 1).

Im bakteriellen Rückmutationstest mit Salmonella typhimurium (Ames-Test) war 1-Nitronaphthalin in den Stämmen TA98, TA 100, TA 1535 und TA 1538 mutagen (niedrigste effektive Konzentration 19 µg/ml) (Nakamura, 1987; Rosenkranz et al., 1985; Mortelmans et al., 1986). Keine mutagene Aktivität wurde bei den Stämmen TA 97 oder TA1537 (Mortelmans et al., 1986; Rosenkranz et al., 1987) oder bei Escherichia coli WP2 uvra (Dunkel et al., 1985) festgestellt.

Die Mutagenität von Nitroarenen in Bakterien ist von der Fähigkeit zur Reduktion der Nitrogruppe abhängig (Rosenkranz et al., 1985; Vance & Levin, 1984). In den Nitrogenase-defizienten Stämmen TA98NR und TA100NR wurde ohne S9 eine im Vergleich zu den Nitroreduktase-produzierenden Stämmen schwächere Mutagenität gefunden. Quantenchemische Betrachtungen ergaben, daß die bevorzugte DNA-Bindungstelle von 1-Nitronaphthalin die O⁶-Position des Guanins ist (Rosenkranz et al., 1985).

In 2 von 5 Serien war die Frequenz von Thioguanin-Resistenzen in V79-Zellen signifikant erhöht; die erhaltenen Werte waren jedoch deutlich niedriger als die der Positivkontrolle (Boyes et al., 1991). Die Autoren interpretierten diese Ergebnisse als uneinheitlich und erachteten 1-NN als schwach gentoxisch, für das ein Kanzerogenitätstest nicht sensitiv genug ist.

in vivo

Zur Beurteilung der Gentoxizität in vivo liegen keine geeigneten Studien vor. Es stehen lediglich ein geschlechtsgebundener Letal-Test und Mutations- und Rekombinationstests mit Drosophila melanogaster zur

Verfügung, deren Ergebnisse uneinheitlich sind (Tabelle 2). Nach oraler Applikation oder Injektion fanden Valencia et al. (1984) keine erhöhten Mutationsfrequenzen. Batiste-Alentorn et al. (1995) beobachteten bei einem der drei untersuchten Endpunkte (wing spot) bei der höchsten getesteten Konzentration von 2,0 mM (≅ 346,4 µg/ml) im Futter ein positives Resultat. Die Ergebnisse der beiden anderen Endpunkte (zeste-white, white-ivory) sind fragwürdig.

Metabolismus

1-Nitronaphthalin wurde in vitro durch Leberpräparationen bzw. -mikrosomen von Ratte, Maus, oder Kaninchen unter Inertgasatmosphäre zu 1-Naphthylamin metabolisiert, Durch Sauerstoff wurde die Reaktion verhindert vergleichbar der Cytochrom P-450-abhängigen N-Oxidation von 1-Naphthylamin (Übersichten bei MAK, 1983; IARC, 1989; BG Chemie 1995). Tatsumi et al. (1986) konnten N-Hydroxy-1-naphthylamin qualitativ als Metabolit von 1-NN in vitro in Kaninchen-leber-Mikrosomen und Cytosol nach NADPH- bzw. NADH-abhängiger Metabolisierung isolieren und massenspektroskopisch identifizieren. Der Nachweis war jedoch nur unter anaeroben Bedingungen möglich.

Auch in vivo wurde nach i.p.-Applikation von 1-NN 1-Naphthylamin als Metabolit im 24 h-Urin von Ratten nachgewiesen. Die postulierten Zwischenstufen der NADPH-abhängigen Reduktion, N-Nitrosonaphthalin und N-Hydroxy-1-naphthylamin konnten jedoch nicht nachgewiesen werden (Johnson & Cornish, 1976; 1978). Die Ursache ist vermutlich in der hohen Reaktivität bzw. Instabilität dieser Verbindungen unter den Testbedingungen zu sehen.

In einer neueren, nur als Abstract vorliegenden Untersuchung an der Ratte wurden nach i.p.-Verabreichung von [14C]1-NN (100 mg/kg) ca. 58 % der Dosis mit dem Urin ausgeschieden, 15 % mit den Fäzes und ca. 0,3 % wurden ausgeatmet. Folgende Metabolite wurden im Urin identifiziert: 1-Naphthylamin, N-Acetyl-1-naphthylamin, 1-Hydroxynaphthylamin und das entsprechende Sulfatkonjugat, 1-Hydroxynitronaphthalin und das zugehörige Sulfatkonjugat, N-Acetyl-S-(1-hydroxynitronaphthalin-L-cystein sowie N-Acetyl-S-(1-nitronaphthalin)-L-cystein (Halladay et al., 1998). Eine Quantifizierung der nachgewiesenden Metaboliten wurde nicht berichtet.

1-Nitronaphthalin wird in vivo und in vitro in einer NADPH-abhängigen Reaktion oxidiert bzw. reduziert. Dem quantitativ dominierenden oxidativen Stoffwechselweg, der Ringhydroxylierung, kommt hinsichtlich der Gentoxizität nur geringe oder keine Bedeutung zu.

Die Rolle der Darmflora bei der oralen Aufnahme von 1-NN kann hinsichtlich der Nitroreduktion und Hydroxylaminbildung derzeit nicht abgeschätzt werden.

Zur Frage der Kanzerogenität des Metaboliten N-Hydroxy-1-naphthylamin

Nach s.c.- bzw. i.p.-Applikation hoher Dosen N-Hydroxy-1-naphthylamin, die albuminöse Degenerationen und Lebernekrosen verursachten, wurden in älteren tierexperimentellen Studien Tumore am Applikationsort beobachtet (DFG, 1983; Belman et al.,1968; Radomski et al., 1971).

Nach wiederholter oraler Applikation von 1-Naphthylamin wurde bei Beagle-Hunden (je 2 m und w) N-Hydroxy-1-naphthylamin im Um identifiziert. Nach Gabe von 1-Naphthylamin war die Ausscheidungsrate für den unkonjugierten N-Hydroxy-metaboliten höher (2-5 µg) als nach Gabe von 2-Naphthylamin (1-2 µg) (Brill & Radomski, 1967). Das N-Glucuronid von N-Hydroxy-1-naphthylamin wurde auch bei Mischlingshunden nach einmaliger oraler Applikation von l-Naphthylamin nachgewiesen (Poupko et al., 1979). In einer Kanzerogenese-Studie am Beagle-Hund (4 Tiere) wurde nach oraler Verabreichung von l-Naphthylamin (15 mg/kg KG, 5 d/w) über 6 Jahre auch die Ausscheidung der N-oxidierten Metaboliten über 6 Jahre verfolgt. Ca. 0,09 % der applizierten Dosis wurden als N-oxidierte Metaboliten im Um ausgeschieden (≅ 3 µg/ml Urin). Es traten keine Harnblasentumore auf (Radomski et al., 1980). Behandlungsbedingte Tumorbefunde, insbesondere Harnblasentumoren beim Hund, ergaben sich nur bei Verwendung von 1-Naphthylamin mit erheblichen 2-Naphthylamin-Gehalten (Purchase et al., 1981; Bonser et al., 1956).

Die kanzerogene Wirkung des N-Hydroxy-2-naphthylamins wird damit erklärt, daß es besonders leicht unter den sauren Bedingungen des Harns (insbesondere beim Hund und beim Menschen) zu dem ultimal kanzerogenen Nitreniumion hydrolysiert. Ratte und Maus werden hingegen als weniger empfindlich angesehen, weil bei diesen Spezies der Um neutral ist und die N-Hydroxylamine bzw. deren Glucuronide unter diesen Bedingungen wesentlich stabiler sind.

Weitere Untersuchungen haben sich mit quantitativen und vergleichenden Aspekten der enzymatischen Reduktion von 1-NN und 2-NN zu den N-Hydroxylaminen bzw. mit der Oxidation der entsprechenden Naphthylamine befaßt. Untersuchungen in Rattenleber-Mikrosomen kamen zum Ergebnis, daß die Reduktion von 1-NN zum N-Hydroxylamin bzw. zum Amin langsamer verläuft als die Reduktion von 2-NN (Iwata et al., 1992). Umgekehrt wird 1-Naphthylamin in Lebermikrosomen von Ratte, Hund und Mensch sowie in gereinigten Cyt. P-450-Fraktionen nicht oder nur wenig N-oxidiert, anders als 2-Naphthyl-amin (Hammons et al., 1985). Dies ist im Einklang mit quantenchemischen Betrachtungen, denen zufolge die Redoxreaktionen zwischen 1-NN, N-Hydroxy-1-naphthylamin und 1-Naphthylamin durch höhere Energiebarrieren gekennzeichnet sind als die entsprechenden Reaktionen zwischen 2-NN, N-Hydroxy-2-naphthylamin und 2-Naphthylamin (Maynard et al., 1986; Kadlubar et al., 1990; Jung et al., 1991).

Die Frage, ob für N-Hydroxy-1-naphthylamin ein ähnlicher Wirkmechanismus angenommen werden kann wie er für N-Hydroxy-2-naphthyl-amin postuliert wird, kann zur Zeit nicht beantwortet werden. Die quantitative Untersuchung der Bildung des N-Glucuronids von N-Hydroxy1-naphthylamin und seiner hydrolytischen Stabilität unter Bedingungen, die denen beim Hund und beim Affen vergleichbar sind, könnte Aufschluß über die Bildung reaktiver Metaboliten und somit über eine mögliche kanzerogene Wirkung bei diesen sensitiven Spezies gehen.

Reproduktionstoxizität

Es liegen lediglich Angaben von Johnson (1976) vor, der nach s.c.-Applikation von 50 mg am 6., 8., 10., 12. und 14. Trächtigkeitstag einen leichten Trend zur Embryotoxizität und 2 Föten mit erhöhter Rippenzahl feststellte.

Zusammenfassung

In einem beschränkt aussagefähigen Tierversuch zur Kanzerogenität war 1-NN nach oraler Gabe bei Ratte und Maus nicht kanzerogen. Nach i.p.-Applikation wurden in einer Studie, deren Aufbau nicht den heutigen Prüfanforderungen entspricht, Hyperplasien und ein Karzinom der Blase gefunden. Eine abschließende Beurteilung der möglichen kanzerogenen Wirkung des Metaboliten N-Hydroxy-1-naphthylamin kann erst nach Erhebung weiterer Daten (z.B. Hydrolyse des Metaboliten unter leicht sauren Bedinungen) erfolgen. Derzeit sind die Kriterien der GefStoffV für eine Einstufung von 1-NN als krebserzeugender Stoff nicht erfüllt (C: -).

Die vorliegenden in vitro-Untersuchungen zur Gentoxizität zeigten ein mutagenes Potential in Bakterien in Abhängigkeit von der Nitroreduktase-Aktivität. In Säugerzellen zeigte 1-NN klastogene und schwach mutagene Eigenschaften. Ein negatives Ergebnis wurde im Maus-Lymphoma-Test erhalten. Zur Beurteilung der in vivo-Gentoxizität liegen keine geeigneten Untersuchungen vor. In Mutations- und Rekombinationstests mit D. melanogaster wurden ein positives und zwei negative Ergebnisse ermittelt. Die Kriterien der EU für eine Einstufung von 1-NN als erbgutverändernder Stoff sind nicht erfüllt (M: -).

Zur Beurteilung der Fertilität liegen keine Untersuchungen vor, daher erfolgt keine Einstufung. Die vorhandenen Angaben zur Entwicklungstoxizität führen ebenfalls nicht zu einer Einstufung (R_F,E: -)

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Tabelle 1: Gentoxitzität in vitro

Tabelle 2: Gentoxizität in vivo

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