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4,4'-Isopropylidendiphenol
(CAS-NR.: 80-05-7)

Ausgabe: Mai 2002
Stand: November 2001

Vorbemerkung:

Diese Stellungnahme beruht im wesentlichen auf den im Risk Assessment Draft Report (RAR) vom Mai 2001 zitierten Literaturstellen [1]. Die Daten zur Reproduktionstoxizität werden im Detail dargestellt.

Stoffwechsel:

BPA wird in der Ratte nach oraler Verabreichung schnell resorbiert und durch einen Firstpass-Metabolismus zu Konjugaten verstoffwechselt. Es wird überwiegend BPA-Glucuronid gebildet, in geringen Mengen auch BPA-Sulfat. Die Ausscheidung erfolgt hauptsächlich über den Feces, wobei der Großteil der verabreichten Menge innerhalb von 24 Stunden ausgeschieden wird [1].

Neue in-vivo Daten über die vergleichende Pharmakokinetik von BPA nach oraler Verabreichung weisen beim Menschen im Gegensatz zur Ratte auf eine schnellere und vollständige Verstoffwechselung zum BPA-Monoglucuronid und dessen Ausscheidung über den Urin hin [2].

Reproduktionstoxizität/Fertilitätsminderung:

BPA wurde bezüglich dieses Endpunktes eingehend an der Ratte unter Einbeziehung eines Niedrigdosisbereiches ("low doses") und Parametern der postnatalen Entwicklung untersucht (siehe Tabelle 1).

Tabelle 1: Daten zur Fertilitätsminderung durch BPA

Der NOAEL für Effekte auf Reproduktionsparameter und Nachkommen liegt bei 50 mg/kg KGW/Tag. Bei höheren Konzentrationen (ab 3000 ppm im Futter; 200 bzw. 300 mg/kg KGW/Tag für männl. bzw. weibl. Tiere) ist in der 1-Generationen-Studie an der Ratte eine leichte Verringerung der Körpergewichtszunahme bei den Nachkommen beobachtet worden. Gleichzeitig war ab 3000 ppm eine verringerte Körpergewichtszunahme der Elterntiere zu verzeichnen.

In der 3-Generationenstudie kam es in der höchsten Dosisgruppe (7500 ppm im Futter; 500 mg/kg KGW/Tag) zu einer Verringerung der Implantationen, Zahl der Nachkommen/Wurf, Zahl der Lebendgeborenen/Wurf und einer verringerten Körpergewichtszunahme. Die zeitliche Verzögerung der Vaginalöffnung und der Ablösung des Präputiums sowie die Verringerung des Ovargewichtes werden als sekundäre Folgen der verringerten Körpergewichtszunahme der Nachkommen bewertet. Als Zeichen einer parentalen Toxizität wurde eine verringerte Körpergewichtszunahme ab einer Dosis von 750 ppm (50 mg/kg KGW/Tag) bei beiden Geschlechtern beobachtet (siehe Tabelle 2).

Tabelle 2: Daten zur parentalen Toxizität / 3-Generationen-Studie / Ratte (Tyl et al., 2000)

Körpergewichte [g] zu Beginn der jeweiligen Paarungsperioden (Tag 70)

Körpergewichte [g] der Weibchen an den Gestationstagen 0 und 20

Bei 7500 ppm kam es neben der deutlich verringerten Körpergewichtszunahme (um maximal 28,8 %) in einer Vielzahl von Organen zu einer Verringerung der absoluten Organgewichte bei gleichzeitiger Erhöhung oder keiner Veränderung der relativen Organgewichte. Zusätzlich wurden in dieser Dosisgruppe histopathologische Befunde festgestellt: erhöhte Inzidenzen von Tubulusdegeneration in der Niere und chronischer Leberentzündung (siehe Tabelle 3)

Tabelle 3: Daten zur maternalen Toxizität / 3-Generationen-Studie / Ratte (Tyl et al., 2000)

Ähnliche Zeichen der parentalen Toxizität wurden auch in der Continuous Breeding Studie an der Maus beobachtet: Hier kam es ab einer Konzentration von 0,25 % BPA im Futter (438 mg/kg KGW/Tag) zu einem dosisabhängigen Anstieg von histopathologischen Befunden in Leber (Riesenzellen, multifokale Nekrosen; siehe Tabelle 4) und Niere (Tubulusdilatation, Tubulusregeneration, Mikrokalkuli). Weiterhin wurde ab 0,25 % BPA ein Anstieg des Leber- und Nierengewichtes festgestellt. Bei 1 % BPA (1750 mg/kg KGW/Tag) war zusätzlich das Körpergewicht der Muttertiere am Tag der Geburt verringert; weitere Körpergewichtsbestimmungen wurden in Intervallen unabhängig vom Schwangerschaftsstatus erhoben. Die eingeschränkten Untersuchungen zur parentalen Toxizität wurden in den verschiedenen Teilabschnitten der Studie in unterschiedlichem Ausmaß durchgeführt. Verringerungen der Zahl von Würfen/Paar, der Zahl von Lebendgeburten/Wurf, und der Wurfgröße wurden in 2 von 3 Teilabschnitten bei 0,5 % und 1 % BPA (875 bzw. 1750 mg/kg KGW/Tag) festgestellt. Bei Aufzucht der Nachkommen in einer der Teiluntersuchungen war zudem die postnatale Sterblichkeit der Nachkommen bis zum Alter von 74 Tagen in der 1 %-Dosisgruppe deutlich erhöht (37,5 % versus 6,3 % in der Kontrolle).

Tabelle 4: Daten zur parentalen Toxizität / Continuous Breeding Studie / Maus (NTP 1985)

In einer erst kürzlich publizierten Studie [3] wurde die Hodentoxizität von BPA bei der Ratte nach Verabreichung im Futter untersucht. Dazu erhielten je 8 männliche, 4- Wochenalte F344-Ratten über einen Zeitraum von 44 Tagen Futter mit einem BPA-Gehalt von 0; 0,25; 0,5 bzw. 1 %, entsprechend einer auf der Basis des Futterverbrauchs von den Autoren kalkulierten BPA-Aufnahme von 0; 235; 466 bzw. 950 mg/kg KGW/Tag.

Allgemeine Toxizität und Organtoxizität:

Der Futterverbrauch war in allen BPA-Dosisgruppen nach dem 35. Versuchstag leicht verringert; die Körpergewichtszunahme war ab der niedrigen Dosis beeinträchtigt. Die Körpergewichte bei der Sektion lagen 5,4; 13,3 bzw. 17,9 % unter dem Kontrollwert. Statistische Signifikanz lag bei 0,5 % und 1 % vor. Der Serum-Testosterongehalt blieb nach BPA-Behandlung unbeeinflusst.

Die absoluten und relativen Lebergewichte waren ab der niedrigen Dosis erniedrigt. Statistisch signifikante Unterschiede traten bei 0,5 und 1 % auf. Das absolute Lebergewicht war bei 0,25 % um 9,5 % erniedrigt. Die relativen Nierengewichte waren ab der niedrigen Dosierung statistisch signifikant erhöht, was vermutlich im Zusammenhang mit dem erniedrigten Körpergewicht steht, da die absoluten Nierengewichte unbeeinflusst waren.

Somit zeigte die Dosis von 0,25 % eine geringgradige systemische Toxizität und Lebertoxizität, während die Dosierungen von 0,5 und 1 % eine deutliche Toxizität zeigten.

Toxizität der männlichen Geschlechtsorgane:

Organgewichte:

Die absoluten und relativen Organgewichte von Hoden und Nebenhoden waren nicht statistisch signifikant beeinflusst. Die Gewichte der Samenblasen und Koagulationsdrüsen waren ab der niedrigen Dosierung erniedrigt, ein statistisch signifikanter Unterschied lag nur bei den absoluten Gewichten bei 1 % vor. Die Gewichte der dorsolateralen Prostata waren ab der niedrigen Dosis erniedrigt, ein statistisch signifikanter Unterschied trat nur bei den absoluten und relativen Gewichten bei 1 % auf. Die absoluten und relativen Gewichte der Präputialdrüsen waren ab der niedrigen Dosis statistisch signifikant erniedrigt. Die absoluten Hypophysengewichte waren ab der niedrigen Dosis erniedrigt; ein statistisch signifikanter Unterschied trat nur bei 1 % auf.

Der historische Streubereich ist leider für die Organgewichte nicht angegeben, so dass die Bewertung ausschließlich auf Grund der 8 Tiere in der Kontrollgruppe erfolgen muss. Historische Daten wären insbesondere für die Bewertung der ab der niedrigen Dosis statistisch signifikant erniedrigten Gewichte der Präputialdrüsen hilfreich, da für die absoluten Gewichte nur eine flache Dosis-Wirkungs-Beziehung vorliegt, und für die relativen Gewichte bei 0,5 und 1 % keine Dosisabhängigkeit erkennbar ist.

Die Untersucher setzen das prozentuale Ausmaß der Erniedrigung der Gewichte der männlichen Geschlechtsorgane in Beziehung zur prozentualen Beeinflussung der Lebergewichte und der Körpergewichte. Für die Bewertung werden historische Daten zum Zusammenhang der Beeinträchtigung des Körpergewichtes und der Gewichte der männlichen Geschlechtsorgane aus subakuten Studien des gleichen Labors an 5 Wochen alten F344- bzw. Wistar-Ratten zugrunde gelegt.

Im vorliegenden Versuch wurden 4 Wochen alte Ratten über 44 Tage behandelt. Bei den 4 Wochen alten Ratten erfolgte die Entwicklung der männlichen Geschlechtsorgane während der Behandlungszeit, während bei den normalerweise in 4 Wochen-Versuchen eingesetzten 6-7 Wochen alten Tieren sich die männlichen Geschlechtsorgane bereits in einem reiferen Zustand befinden. Das heisst, systemisch toxische Effekte wie eine Verminderung des Körpergewichtes oder eine Organtoxizität können bei 4 Wochen alten Tieren vermutlich einen stärkeren Effekt auf die Gewichte der männlichen Geschlechtsorgane bewirken als bei älteren Tieren. Hinzu kommt, dass die längere, mehr als 4 Wochen dauernde Behandlungsdauer in diesem Versuch möglicherweise auch eine stärkere Beeinträchtigung der Gewichte der Geschlechtsorgane zur Folge hat, als dies bei einer Einwirkungsdauer von 4 Wochen der Fall wäre.

Histologie:

Die histologischen Untersuchungen am Hoden erfolgten an formalinfixiertem und Hämatoxylin/Eosin (HE)-gefärbtem Material. Diese Art der Aufarbeitung lässt keine sichere Beurteilung zu. Eine detaillierte Beurteilung wird nach heutigem Standard z.B. an Bouinfixiertem Material durchgeführt (siehe entsprechende Test-Guidelines).

Ab der niedrigsten Dosis wurden histologische Veränderungen im Hoden gesehen. Die Samenkanälchen waren kleiner und die dem Lumen zugewandte Schicht bestand aus Spermatozyten oder runden Spermatiden. Eine Hemmung der Spermatogenese und eine Abnahme von elongierten Spermatiden wurden ebenfalls gesehen. Ausserdem traten ein Verlust an Step 19 Spermatiden in den Stadien VII und VIII und eine Disorganisation später Spermatiden in den Stadien I - VI auf. Bei 0,5 % und 1 % wurde bei einzelnen Tieren Sloughing und Pyknose von späten Spermatiden gesehen. Ab der niedrigen Dosis befanden sich weniger Samenkanälchen in den Stadien I - VI, während die Zahl der Samenkanälchen in den Stadien IX - XI und XII - XIV erhöht war. Diese Befunde, die lediglich auf der Auswertung von 30 Tubuli/Schnitt basieren, zeigen jedoch keine klare Dosisbezogenheit.

In dieser Studie wurden sehr junge Ratten behandelt (siehe oben). Bei Ratten in diesem Alter finden sich physiologisch bedingt durch die Säuberung des Epithels Zellreste in den Samenkanälchen. Die durch Bisphenol A bedingte Verzögerung in der Körpergewichtsentwicklung bzw. die Lebertoxizität können die Ursache für eine Verzögerung des testikulären Reifungsprozesses mit den beobachteten histologischen Befunden sein. Das beschriebene Sloughing kann auch artefiziell bedingt sein.

Bewertung der Studie:

Es wurde ab der niedrigsten Dosis eine systemische Toxizität festgestellt, die bei 0,25 % geringfügig und bei 0,5 % und 1 % deutlich ausgeprägt war. Die Körpergewichtsbeeinträchtigung ab 0,5 % lag über den Anforderungen an eine MTD.

Ab der niedrigsten Dosis wurden Effekte auf die Gewichte der männlichen Geschlechtsorgane festgestellt und histologische Hodenbefunde erhoben. Ein statistisch signifikanter Unterschied bezüglich der Gewichte der männlichen Geschlechtsorgane wurde bei 0,25 % nur für die Präputialdrüsen ermittelt. Der Vergleich des prozentualen Ausmaßes der Organgewichtserniedrigungen bezogen auf das Körpergewicht mit Ergebnissen aus anderen subakuten Versuchen ist wegen des etwas unterschiedlichen Tieralters bei Versuchsbeginn (4 Wochen versus 5 Wochen alt) nicht unproblematisch. Der Grad der Toxizität für die Hoden und akzessorischen Geschlechtsorgane wird von den Untersuchern als nicht groß und die Effekte werden als möglicherweise reversibel nach Absetzen der Behandlung bezeichnet.

Somit traten Effekte auf die männlichen Geschlechtsorgane ausschließlich im Bereich systemischer Toxizität auf. Die "nicht großen" Effekte auf die männlichen Geschlechtsorgane korrelierten mit geringer (0,25 %) bzw. deutlicher (0,5 % und 1 %) systemischer Toxizität und Lebertoxizität. Auf Grund der Verwendung junger, bezüglich der Geschlechtsorgane sehr unreifer Tiere, ist zu vermuten, dass die beobachteten Effekte auf die männlichen Geschlechtsorgane die unspezifische Folge der systemischen Toxizität mit verzögerter Körpergewichtsentwicklung sind.

Reproduktionstoxizität/Entwicklungsschädigung:

Die vorliegenden Studien zur entwicklungsschädigenden Wirkung sind in Tabelle 5 zusammengestellt. Es sind je eine valide Teratogenitätsstudie an Ratten und Mäusen nach oraler Verabreichung von BPA vorhanden.

Tabelle 5: Daten zur entwicklungsschädigenden Wirkung von BPA

An der Ratte zeigten sich keine schädigenden Wirkungen auf Reproduktionsparameter oder Feten. Hingegen war im gesamten Dosisbereich (160- 1280 mg/kg bw/day) eine deutliche maternale Toxizität zu beobachten, welche durch klinische Symptome und verringerte Körpergewichtszunahme gekennzeichnet war. Die hohe Mortalitätsrate nach 1280 mg/kg KGW/Tag führte zu einem Ausschluss der Dosisgruppe von der statistischen Auswertung.

Bei der Maus wurden in der höchsten Dosisgruppe von 1250 mg/kg ein erhöhter Prozentsatz an resorbierten und toten Feten pro Wurf, aber keine teratogenen Effekte, verzeichnet. In dieser Dosisgruppe kam es bei den Muttertieren zu verringerter Körpergewichtszunahme, verringertem graviden Uterusgewicht und erhöhter Mortalität. Zusätzlich wurde bei den Muttertieren ab einer Dosis von 500 mg/kg eine Erhöhung des relativen Lebergewichts festgestellt.

In einer orienterienden Studie nach OECD Guideline 421 wurden keine teratogenen oder fetotoxischen Effekte berichtet. Bei einem von drei trächtigen Muttertieren wurde eine erhöhte Zahl an Corpora lutea gefunden. Bei beiden Geschlechtern zeigte sich eine deutliche Verringerung der Körpergewichtszunahme während der gesamten Applikationsdauer.

Weiterhin wurden verschiedene exploratorische Studien an Ratte und Maus durchgeführt, welche sich mit der Wirkung sehr geringer Dosen bei inutero Exposition beschäftigen. Positive Befunde konnten in umfangreichen Nachstelluntersuchungen und auch in 2- oder 3-Generationenstudien (siehe Tabelle 1) nicht bestätigt werden (siehe [1 ]).

Ergebnisse weiterer toxikologischer Untersuchungen (Details siehe [1]):

In einer 2-Jahres-Fütterungsstudie an F344 Ratten wurde ein LOAEL von 74 mg/kg KGW/Tag basierend auf einer Verringerung der Körpergewichtszunahme ermittelt.

An Mäusen zeigte sich in einer 2-Jahres-Fütterungsstudie ein LOAEL von 120 mg/kg KGW/Tag für männliche Tiere, basierend auf dem Auftreten mehrkerniger Riesenzellen in der Leber, und ein LOAEL von 650 mg/kg KGW/Tag für weibliche Tiere, basierend auf einer Verringerung der Körpergewichtszunahme.

In einer 90-Tage-Fütterungsstudie an Hunden wurde ein NOAEL von 80 mg/kg KGW/Tag definiert, welchem eine Zunahme des relativen Lebergewichtes zugrunde liegt.

Zahlreiche in vitro und in vivo Untersuchungen (siehe z.B. EPA [4] und UBA [5]) beschäftigten sich mit der Untersuchung der endokrinen Wirkung von BPA. In vitro Screeningtests zeigten eine östrogenähnliche Aktivität von BPA, welche um den Faktor 103 bis 105 geringer war als die Aktivität von Östradiol. In vivo Screeningtests zeigten eine schwache östrogenähnliche Wirkung von BPA im Uterotrophietest nach oraler Verabreichung systemisch toxischer Dosen, erbrachten aber keine Hinweise auf antiöstrogene, androgene oder antiandrogene Aktivität.

Fazit: Reproduktionstoxizität/Fertilitätsminderung:

Im Zusammenhang mit der Frage der Einstufung von BPA als fertilitätsmindernd sind Befunde aus einer Studie an der Maus sowie aus zwei Studien an Ratten zu diskutieren.

1) In der Continuous Breeding Studie an der Maus werden nur in der höchsten Dosisgruppe (1 % BPA im Futter = 1750 mg/kg KGW/Tag) ein verringertes Samenvesikel-Gewicht und eine verringerte Spermienmotilität bei unveränderter Spermienmorphologie und -Konzentration beobachtet; ausserdem ist die postnatale Mortalität der Jungtiere deutlich erhöht. Da diese Dosierung deutlich oberhalb der Limit-Dosis liegt, werden diese Befunde als nicht einstufungsrelevant gewertet. Die ausserdem ab einer Dosis von 0,5 % BPA im Futter (875 mg/kg KGW/Tag) beobachtete verminderte Anzahl der Würfe pro Paar sowie der Lebendgeborenen/Wurf sind als Folgen der ausgeprägten parentalen Toxizität anzusehen (multifokale Lebernekrosen).

2) In der 3-Generationen-Studie an der Ratte sind in der Gruppe mit der höchsten Dosis (500 mg/kg KGW/Tag) die Zahl der Implantationen, die Wurfgröße und die Zahl der Lebendgeborenen/Wurf verringert. Allerdings war bei dieser Dosis die maternale Toxizität stark ausgeprägt (Nierentubuli-Degenerationen, Leberentzündungen, drastisch verminderte Körpergewichtszunahme). Daher werden die beobachteten Reproduktionseffekte als sekundäre Folge der primären maternalen Toxizität und damit als nicht einstufungsrelevant gewertet.

3) In einer erst kürzlich publizierten Studie von Takahashi et al. werden nach 44- tägiger Verabreichung von > 235 mg/kg KGW/Tag (> 0,25 % im Futter) an 4 Wochen alte Tiere ein verringertes Präputialdrüsengewicht sowie histologische Befunde einer Hodentoxizität festgestellt. Derartige Effekte wurden jedoch in zwei anderen validen Studien mit vergleichbaren Dosierungen nicht gefunden (90- Tage-Studie/General Electrics und 3-Generationen-Studie/Tyl et al.). Allerdings weist die Studie von Takahashi et al. eine besondere Untersuchungstiefe (u.a. Staging der Spermaentwicklung) auf im Gegensatz zu den beiden anderen Rattenstudien. Die Effekte auf die männlichen Geschlechtsorgane korrelierten mit geringer (0,25 %) bzw. deutlicher (0,5 und 1 %) systemischer Toxizität und Lebertoxizität. Auf Grund der Verwendung junger, bezüglich der Geschlechtsorgane sehr unreifer Tiere, ist zu vermuten, dass die beobachteten Effekte auf die männlichen Geschlechtsorgane die unspezifische Folge der systemischen Toxizität mit verzögerter Körpergewichtsentwicklung sind.

Während die 3 obengenannten Studien jeweils für sich allein betrachtet eher für keine Einstufung dieses Endpunktes sprechen, erscheint in der Gesamtschau der vorliegenden Daten eine Einstufung von BPA bezüglich fertilitätsmindernder Effekte in Kategorie 3 (R_F: 3) dennoch angemessen, um den verbleibenden leichten Unsicherheiten bei der Bewertung der Effekte - besonders in der Studie von Takahashi & Oishi - Rechnung zu tragen.

Reproduktionstoxizität/Entwicklungsschädigung:

In den Teratogenitätsstudien zeigt sich eine ausgeprägte maternale Toxizität bei Ratte und Maus. Während bei der Ratte in validen Studien keine entwicklungsschädigenden Effekte beobachtet werden, kommt es bei der Maus bei 1250 mg/kg KGW/Tag zu einem erhöhten Prozentsatz an resorbierten und toten Feten/Wurf und zu einem verringerten fetalen Körpergewicht, aber zu keinen Hinweisen auf eine teratogene Wirkung von BPA. Da embryotoxische Effekte somit nur bei der Maus und erst bei einer Dosis deutlich oberhalb der Limit-Dosis und im Bereich ausgeprägter maternaler Toxizität auftreten, erfolgt gemäß den EG-Einstufungskriterien keine Einstufung von BPA (RE: -).

Literatur:

[1] Health and Safety Executive: Risk assessment of 2,2-bis (4- hydroxyphenyl)propane (Bisphenol A). Human health effects. Draft of May 2001

[2] Dekant, W. et al.: Comparative toxicokinetics of environmental hormones and phytohormones in humans and rats. Second Status Seminar on Endocrine Disrupters, Berlin, Abstract Book, p. 61 (2001)

[3] Takahashi, O. and Oishi, S.: Testicular toxicity of dietary 2,2-bis(4- hydroxyphenyl)-propane (bisphenol A) in F344 rats. Archives of Toxicology 75, 42-51 (2001)

[4] EPA: U.S Environmental Protection Agency, National Institute of Environmental Health Sciences / NIEHS, National Toxicology Program / NTP; 10-12. Okt., 2000, Final Report of the Endocrine Disputors Low-Dose Peer Review, vom 14. Mai 2001. http://ntpserver.niehs.nih.gov/htdocs/liason/LowDoseWebPage.html

[5] UBA: Umweltbundesamt, Berlin, 18 - 29 Nov. 2000, Bisphenol A: Low dose effects - high dose effects. http://www.statusumwelthormone.de/.

weiter.