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8. α-Chlortoluol
(CAS-Nr.: 100-44-7)

(BArbBl. 3/97 S. 64)

α-Chlortoluol (Benzylchlorid; aCT) wirkt reizend an Haut und Schleimhaut. Als Hauptmetaboliten treten im Säugerstoffwechsel Benzylmercaptursäure, Hippursäure und Benzylcystein auf. Die Exkretion erfolgt nahezu ausschließlich über den Harn. Im neutralen Milieu (pH 7; 25 °C) hydrolysiert aCT mit einer Halbwertszeit von 15 Stunden [1].

Genotoxizität,

aCT ist ein direkt wirkendes Alkylans und zeigt dementsprechend auch ohne Zusatz von S9-Mix eine mutagene Wirkung im Ames-Test. Bei Hefe und bei Fadenpilzen führt aCT zu Punkt-mutationen, alkalilabilen DNA-Strangbrüchen und Crossingover. An CHO- und an V 79-Zellen, nicht jedoch bei Humanlymphozyten, treten nach aCT-Behandlung in vitro Chromosomenaberrationen und Schwesterchromatidaustausche auf. Ebenfalls positiv verliefen ein Punktmutationstest und ein Test auf DNA-Strangbrüche an Maus-Lymphom-Zellen [1]. Im SLRL-Test an Drosophila blieb die aCT-Verabreichung mit dem Futter ohne Effekt; ein Test auf Störungen der Zellsegregation an somatischen Zellen ("Eye Sectoring Assay") war bei aCT-Konzentrationen von 0,5-2,0 mM (63-253 µg/ml) positiv [2]. Ein Zelltransformationstest [4] und Mikronucleus-Tests [9,10] an Embryozellen des Syrischen Hamsters sowie ein SOS/umu-Test an S. typhimurium TA 1535/pSK 1002 [15] erbrachten ebenfalls positive Resultate.

Im Host-mediated Assay an Mäusen mit intramuskulärer Applikation (4400 mg/kg KGW) zeigt aCT an den Indikatorstämmen S. typhimurium TA 1530, TA 1535 und TA 1538 keine mutagenen Effekte. Ebenfalls negativ verliefen Mikronucleus-Tests an der Maus mit oraler, subkutaner und intraperitonealer Gabe von aCT [1]. Bereits 1 Stunde nach i.v.-Injektion konnte bei Mäusen eine Bindung von aCT besonders an Hämoglobin sowie an die DNA in Gehirn und Hoden nachgewiesen werden. Eine schwächere DNA-Bindung erfolgte in Leber, Lunge und Milz. Während die DNA-Bindung in Hoden, Gehirn und Leber innerhalb von 24 Stunden deutlich abnahm, zeigte sich für Lunge und Milz eher ein Anstieg der Bindung [3]. Ein Spermienkopf-Anomalie-Test an der Maus verlief sowohl mit subkutaner als auch mit intra-peritonealer Gabe negativ [2].

Kanzerogenität:

Zur Frage der kanzerogenen Wirkung von aCT liegt eine neuere Studie an Ratte und Maus mit Schlundsondenapplikation vor [1,5]. Dabei erhielten dreimal wöchentlich über einen Zeitraum von 2 Jahren je 52 männliche und weibliche F 344-Ratten bzw. C57BL/6JxBALB/cFl-Mäuse je 0; 15 oder 30 (Ratten) bzw. je 0; 50; oder 100 mg (Mäuse) aCT/kg KGW, gelöst in Maisöl, verabreicht. Körpergewichtsentwicklung und Überlebensrate waren bei beiden Spezies vergleichbar mit den Kontrollen.

Während bei den männlichen Ratten keine signifikant erhöhten Tumorinzidenzen auftraten, war bei den weiblichen Ratten die Inzidenz für C-Zell-Adenome und -Karzinome (kombiniert) der Schilddrüse mit 27 % bei der höchsten Dosis signifikant erhöht gegenüber den Kontrollen 8 %) und auch gegenüber den historischen Kontrollen (ca. 10 %) (siehe Tabelle 1). Die Anzahl der C-Zell-Hyperplasien der Schilddrüse als mögliches Vorstadium der Schilddrüsentumoren war bei den mit aCT-behandelten weiblichen Ratten jedoch nicht erhöht. Aufgrund der Tatsache, daß nur bei sehr wenigen Männchen der höchsten Dosis Vormagentumoren auftraten trotz der recht hohen Inzidenz an Vormagenschädigungen (Gastritis, Ulceration, Hyperplasie, Hyperkeratosis) in der subchronischen Dosisfindungsstudie, kommen die Autoren zu der Überzeugung, daß die MTD für die Ratten bei der mit 30 mg/kg KGW höchsten eingesetzten Dosis noch nicht erreicht war.

Tabelle 1: Tumor-Inzidenzen bei Ratten nach chronischer oraler Gabe von α-Chlortoluol [1,5]

Bei den mit aCT behandelten Mäusen kam es bei den hochdosierten Tieren zu einer signifikant erhöhten Rate an Tumoren des Vormagens, der Lunge (nur Weibchen) und der Blutgefäße (nur Männchen). Die Relevanz der nur bei den Männchen der niedrigen Dosisgruppe signifikant erhöhten Lebertumor-Inzidenz ist besonders angesichts der relativ hohen Spontanrate unklar (siehe Tabelle 2). Bei den Tieren ohne Vormagentumoren wurden in der Regel Hyperplasien des Magenepithels festgestellt [1,5].

Die Applikation von je 10 µl aCT (11 mg/Tier; ca. 550 mg/kg KGW) auf die geschorene Rückenhaut, dreimal wöchentlich für 4 Wochen und anschließend zweimal wöchentlich bis zur Tötung der Tiere nach 9,8 Monaten, führte bei den eingesetzten 11 weiblichen ICR-Mäuser (3 Wochen alt bei Studienbeginn) zu keinen Tumoren, wahrscheinlich bedingt durch die zu kurze Laufzeit der Studie [6].

Nach Applikation von je 2,3 µl aCT (2,53 mg/Tier; ca. 127 mg/kg KGW; jeweils verdünnt mit Benzol auf 25 µl) auf die geschorene Rückenhaut, zweimal wöchentlich über 50 Wochen (Tötung der Tiere nach 18,7 Monaten), traten bei weiblichen ICR-Mäusen (7 Wochen alt bei Versuchsbeginn) vermehrt Tumoren der Haut auf (siehe Tabelle 3). Die Tiere der Kontrollgruppe erhielten je 25 µl Benzol/Applikation [6].

Tabelle 2: Tumor-Inzidenzen bei Mäusen nach chronischer oraler Gabe von α-Chlortoluol [1,5]

Tabelle 3: Tumorinzidenzen bei weiblichen ICR-Mäusen nach epikutaner Applikation von aCT (Zahl der tumortragenden Tiere) [6]

Die subkutane Injektion von 40 bzw. 80 mg/kg KGW (gelöst in Erdnußöl), einmal wöchentlich über 51 Wochen, führte bei BD-Ratten zur Bildung von lokalen Sarkomen (1 Myo-, 2 Spindel- und 6 Fibrosarkome) sowie zu Metastasen in der Lunge bei den hochdosierten Tieren. Bei mit Erdnußöl behandelten historischen Kontrollen traten keine lokalen Sarkome an der Injektionsstelle auf [1,7].

Inzidenzen von lokalen Sarkomen (Tiere mit Tumoren) 1.7:

Es liegt ein Lungentumor-Induktionstest an Strain A-Mäusen vor je 10 männliche und 10 weibliche Tiere/Dosisgruppe). Dabei führte die i.p.-Injektion von maximal insgesamt 2000 mg aCT (gelöst in Tricaprylin)/kg KGW (verteilt auf 8 Injektionen) bis zum Versuchsende nach 24 Wochen im Vergleich zur Kontrolle zu keiner signifikant erhöhten Lungentumor-Rate [1].

Die dermale Applikation von 100 µg aCT (gelöst in Toluol; ca. 5 mg/kg KGW), zweimal wöchentlich für 18 Monate, hatte bei Swiss-Mäusen keine Bildung von Hauttumoren zur Folge [8]. Ebenfalls negativ verlief ein Tumorinitiations-Promotions-Test an T.O.-Mäusen mit einer einmaligen dermalen Applikation von 1 mg aCT (gelöst in Toluol; ca, 50 mg/kg KGW), gefolgt von zweimal wöchentlichen dermalen Applikationen von je 10 µl Crotonöl/Toluol (1:99, v/v) bis zum Versuchsende nach 85 Wochen [8].

Reproduktionstoxizität:

Die tägliche Schlundsonden-Applikation von 0; 50 bzw. 100 mg aCT (gelöst in Maisöl)/kg KGW an je 8 Sprague-Dawley-Ratten vom 6.-15. Tag der Trächtigkeit führte zu keinen Anzeichen matemaler Toxizität. Bei der Tötung der Tiere und Schnittentbindung der Feten wurden abgesehen von einer statistisch signifikant erniedrigten Körperlänge der Feten der 100 mg/kg-Gruppe keine Veränderungen reproduktionstoxikologisch relevanter Parameter festgestellt. Die Häufigkeit des Auftretens skelettaler oder viszeraler Variationen war nicht statistisch signifikant erhöht gegenüber den Kontrollen. Bei Schlundsonden-Applikation von 300 mg/kg KGW/Tag starben die Muttertiere bereits nach 4-5 Behandlungstagen [11].

Es liegt das Ergebnis einer weiteren Studie an Wistar-Ratten jeweils 20 Tiere/Dosisgruppe) vor mit oraler Gabe von 0; 0,00006; 0,0006; 0,006 bzw. 208 mg aCT (in Sonnenblumenöl)/kg KGW/Tag vom 1.-19. Tag der Trächtigkeit.

Die Dosis von 208 mg /kg KGW/Tag führte zu einer stark ausgeprägten Embryoletalität (53,4 %; Kontrolle: 11,6 %). Mißbildungen traten nicht auf; die Sterblichkeit der Jungtiere war jedoch im 1. Lebensmonat erhöht und das Wachstum in der Zeit vom l5.-30. Lebenstag deutlich verzögert. Weiterhin reagierten die 1 Monat alten Jungtiere der 208 mg/kg-Gruppe empfindlicher auf hypoxische Bedingungen: die 90-minütige Exposition gegenüber einem Sauerstoffgehalt entsprechend einer Höhe von 10 000 m über dem Meeresspiegel führte zu einer signifikant erhöhten Letalität.

Die orale Gabe von 0,006 bzw. 0,0006 mg/kg KGW/Tag über den gleichen Zeitraum verabreicht führte ebenfalls noch zu einer erhöhten Embryoletalität, die Dosierung von 0,00006 mg/kg KGW/Tag blieb ohne Effekt. In der 0,006 mg/kg-Gruppe wurden bei 4/70 Feten (5,7 %) und in der 0,0006 mg/kg-Gruppe bei 2/58 Feten (3,4 %) wellige Rippen festgestellt; das Fehlen von Rippenanomalien in der 208 mg/kg-Gruppe ist möglicherweise auf die hohe Embryoletalität zurückzuführen.

Zur Untersuchung embryotoxischer oder teratogener Effekte von aCT auf die 2. Generation wurden die Nachkommen der einzelnen Dosisgruppen miteinander verpaart. Dabei zeigte sich nur bei den Nachkommen der 208 mg/kg-Gruppe eine deutlich erhöhte embryonale Letalität [12,13].

Sensibilisierung:

Es liegen einige ältere, den heutigen Anforderungen nicht genügende Studien, vor, die über eine hautsensibilisierende Wirkung beim Meerschweinchen und über eine Sensibilisierung bei der Ratte berichten [14]. Neuere tierexperimentelle Befunde oder Fallberichte über sensibilisierende Effekte bei exponierten Personen liegen nicht vor.

Fazit:

Genotoxizität:

α-Chlortoluol (aCT) ist ein direkt wirkendes Alkylans. Es wirkt deutlich mutagen in vitro während unter in viv-Bedingungen die gängigen Testsysteme (einschließlich Spermienkopf-Anomalie-Test) zu negativen Ergebnissen führten. Allerdings wurde nachgewiesen, daß die Substanz zumindest nach i.v.-Injektion die Hoden erreicht (DNA-Bindung). Gemäß den EU-Einstufungskriterien wird daher eine Einstufung als erbgutverändemd Kategorie 3 vorgeschlagen.

Kanzerogenität:

Für weibliche Ratten sowie für Mäuse beiderlei Geschlechts ergeben sich nach chronischer oraler Gabe deutliche Hinweise auf eine lokale und systemische kanzerogene Wirkung. Bei männlichen Ratten sind die Inzidenzen für mononukleäre Leukämien und für Inselzell-Adenome und -Karzinome dosisabhängig gegenüber der Kontrolle zwar leicht, aber nicht statistisch signifikant erhöht. In älteren Studien ergeben sich Hinweise auf eine lokalkanzerogene Wirkung von aCT bei Ratte und Maus nach subkutaner bzw. dermaler Verabreichung. Insgesamt erscheinen die Befunde gemäß den EU-Einstufungskriterien ausreichend für eine Einstufung als als krebserzeugend Kategorie 2.

Reproduktionstoxizität:

Aus einer validen Teratogenitätsstudie ergeben sich Hinweise auf eine mögliche Beeinträchtigung der embryonalen Entwicklung bei der Ratte nach oraler Gabe von 100 mg/kg KGW/Tag (verringerte Körperlänge). Weitere Hinweise auf embryotoxische Effekte liefert nur eine als nicht valide anzusehende ältere Studie mit oraler Gabe von 208 mg/kg KGW/Tag (Embryoletalität, postnatale Retardierung). Gemäß den EU-Einstufungskriterien ergibt sich damit insgesamt eine Einstufung in die Kategorie 3 (R_E: 3 / R 63).

Zur Frage der Beeinträchtigung der Fertilität liegen keine geeigneten Studien vor. Gemäß den EU-Einstufungskriterien ist daher keine Einstufung möglich (R_F:-).

Sensibilisierung:

In Anbetracht des Fehlens valider Studienergebnisse zur Frage einer sensibilisierenden Wirkung und aufgrund der Tatsache, daß trotz des langjährigen Umgangs mit der Substanz keine Fälle von Sensibilisierung berichtet wurden, ergibt sich gemäß den EU-Einstufungskriterien keine Einstufung.

Literatur:

[1] Greim, II. (Hrsg.): Gesundheitsschädliche Arbeitsstoffe. Toxikologisch-arbeitsmedizinische Begründung von MAK-Werten: a-Chlortoluole. VCH, Weinheim (1992)

[2] Topham, J.C.: UKEMS genotoxicity trial 1981. In vivo assay systems. Mutation Res. 100, 381-387 (1982)

[3] Walles, S.A.S.: Reaction of benzyl chioride with haemoglobin and DNA in various organs of mice. Toxicol. Lett. 9, 379-387 (1981)

[4] Pienta, R.J.: Evaluation and relevance of the Syrian hamster embryo cell system. In: Williams, G.M. et al. (Hrsg.): The predictive value of short term screening tests in carcinogenicity evaluation. Elsevier, Amsterdam, 149-169 (1980); zitiert in [5]

[5] Lijinsky, W.: Chronic bioassay of benzyl chloride in F 344 rats and (C57BL/6JXBALB/c)F1 mice. J. Nat1. Cancer Inst. 76, 1231-1236 (1986)

[6] Fukuda, K., Matsushita, H., Sakabe, H., Takemoto, K.: Carcinogenicity of benzyl chloride, benzal chloride, benzotrichloride and benzoyl chloride in mice by skin application. GANN 72, 655-664 (1981)

[7] Druckrey, H., Knise, H., Preussmann, R., Ivankovic, 5., Landschütz, C.: Cancerogene alkylierende Substanzen: m. Alkyl-halngenide, -sulfate, -sulfonate und ringgespannte Heterocyclen. Z. Krebsforsch. 74, 241-270 (1970)

[8] Coombs, M.M.: The UKEMS genotoxicity trial: Final result of the skin-tumor induction experiments with 4CMB, 4HMB, and benzyl chloride (BC). Environ. Mutagen. 5, 241 (1983)

[9] Fritzenschaf, H., KoMpoth, M., Rusche, B., Schiffmann, D.: Testing of known carcinogensand noncarcinogens in the Syrian hamster embryo (SHE) micronucleus test in vitro; correlations with in vivo micronucleus formation and cell transformation. Mutation Res. 319, 47-53 (1993)

[10] Schmuck, G., Lieb, G., Wild, D., Schiffmann, D., Henschler, D.: Characterization of an in vitro micronucleus assay with Syrian hamster embryo fibroblasts. Mutation Res. 203, 397-404 (1988)

[11] Skowronski, G., Abdel-Rahman, M.S.: Teratogenicity of benzyl chloride in the rat. J. Toxicol. Environ. Health 17, 51-56 (1986)

[12] Leonskaya, G.I.: Evaluation of the embryotoxic and teratogenic effect of butyl and benzylchlorides to establish hygienic standards for reservoir water. Gig. Naselen. Mest. (Kiew) 19, 40-43 (1980)

[13] Rudnev, M.I., Tomashevskaya, L.A., Vinogradov, G.I., Kapustin, A.A., Zholdakova, Z.T., Leonskaya, G.I.: Hygienic substantiation of the permissible content of benzyl and butyl chlorides in waterbodies. Gig. Sanit. No. 3, 11-15 (1979)

[14] Bayer AG: EUCLID Data Sheet a-Chlorotoluene (1994)

[15] Reifferscheid, G., Heil, J., Oda, Y., Zahn, R.K.: A microplate version of the SOS/umutest for rapid detection of genotoxins and genotoxic potentials of environmental samples. Mutation Res. 253, 215-222 (1991).

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