R O C Z N . P Z H , 1997, 48 , N R 3
BOGUMIŁA BERLIŃSKA, KRYSTYNA SITAREK
Z A B U R Z E N IA R O Z W O JU P R E N A T A L N E G O S Z C Z U R Ó W N A R A Ż A N Y C H N A F E N IT R O T IO N
DISTURBANCES OF PRENATAL DEVELOPMENT OF RATS EXPOSED TO FENITROTHION
Zakład Toksykologii i Kancerogenezy
Instytut Medycyny Pracy im. prof, dra J. N o f era w Łodzi 90-950 Łódź, ul. Św. Teresy 8
Kierownik: prof. dr hab. К Rydzyński
Oceniono wpływ fenitrotionu, insektycydu fosforoorganicznego, na prenatalny rozwój szczurów. Samice szczura narażano per os na badaną substancję w daw kach 3, 15, 30 mg/kg m.c. od 6 do 15 dnia ciąży. Wyniki badań wskazują, że fenitrotion podawany samicom szczura w okresie organogenezy w dawce 15 mg/kg jest substancją fetotoksyczną. Natomiast w dawce 30 mg/kg prócz działania fetotoksycznego wywiera również działanie embriotoksyczne. W zastosowanym zakresie dawek 3-30 mg/kg badana substancja nie wywiera działania teratogen nego.
WSTĘP
Związki fosforoorganiczne stanow ią liczną grupę środków ochrony roślin, a także leków weterynaryjnych. D ziałanie neurotoksyczne tych związków zostało udow odnione zarówno w badaniach ludzi [8,12,14,15,16] jak i zwierząt dośw iadczalnych [5,8,9].
M echanizm działania neurotoksycznego insektycydów fosforoorganicznych polega na inhibicji aktywności acetylocholinoesterazy, nagrom adzeniu się acetylocholiny i nadm iernym pobudzeniu układu nerwowego. Objawy zatrucia u ludzi m ożna podzielić na 3 grupy: m uskarynow e: silne pocenie się, łzawienie, ślinotok, mdłości, wymioty, bóle brzucha, biegunka, w zm ożenie wydzieliny oskrzelowej, spastyczny skurcz oskrzeli, zwężenie źrenic, zniesienie reakcji źrenic na światło, bradykardia; nikotynow e: drżenie włókienkowe m ięśni, języka, powiek, drgawki kloniczne, osłabienie m ięśni, m .in. o d d e chowych; ze strony ośrodkow ego układu nerwowego: niepokój, lęk, zawroty głowy, zaburzenia mowy, bezsenność, zam roczenie, śpiączka, zaburzenia psychiczne z o m a m a mi, ogniskowe objawy neurologiczne z osłabieniem lub zniesieniem odruchów [2].
W ykazano, że n arażen ie p ren ataln e na insektycydy fosforoorganiczne m oże być przyczyną zaburzeń czynnościowych ośrodkow ego układu nerw ow ego (oun) stw ierdza-Praca wykonana w ramach zadania finansowanego z dotacji na działalność statutową IMP 5.2 «Ocena zaburzeń rozrodu u zwierząt narażanych na substancje chemiczne stosowane lub nowo Oprowadzane do produkcji przemysłowej”.
Narażenie szczurów na fenitrotion 225
Płodność sam ic o ceniana liczbą płodów w m iocie nie różniła się istotnie w żadnej z grup narażanych na fen itro tio n w porów naniu z płodnością sam ic kontrolnych. Stwierdzono n atom iast istotnie wyższą liczbę wczesnych resorpcji i śm ierci postim plan- tacyjnych w m iotach sam ic otrzym ujących b ad an ą substancję w daw ce dziennej 30 mg/kg (tab. II). P oza efektem em briotoksycznym fenitrotion wywierał rów nież działanie fetotoksyczne przejaw iające się obniżeniem masy i długości ciała płodów narażanych prenatalnie w daw ce 30 mg/kg. E fektów takich nie obserw ow ano n atom iast u p o to m stwa sam ic otrzym ujących niższe dawki badanej substancji (tab. II).
W żadnej z ocenianych grup płodów nie stw ierdzono widocznych m akroskopow o zewnętrznych zm ian patologicznych, ani też wad wrodzonych narządów wew nętrznych i kośćca, k tó re mogłyby świadczyć o teratogennym działaniu badanej substancji. Stw ier dzono natom iast, że wywiera o n a działanie fetotoksyczne. O cena kośćca płodów ujawniła bow iem statystycznie istotny w zrost częstości płodów z opóźnieniam i k o stn ie nia m ostka i kości pokrywy czaszki natom iast ocena narządów wew nętrznych częstości płodów i m iotów z poszerzeniem przestrzeni podpajęczynów kow ej (tab. III). W grupie otrzymującej fen itro tio n efekty fetotoksyczne w postaci poszerzenia przestrzeni p o d pajęczynówkowej obserw ow ano zarów no w dawce 15 ja k i 30 mg/kg podczas, gdy opóźnienie kostnienia jedynie w dawce 30 mg/kg (tab. III).
OMÓWIENIE WYNIKÓW
D ziałanie terato g en n e insektycydów fosforoorganicznych było przedm iotem wielu prac dotyczących głównie zarodków ku r i innych ptaków . W yniki tych b ad ań wykazały, że szereg insektycydów fosforoorganicznych np. dichlorfos, p a ra tio n etylowy, m alation, azodrin, fen itro tio n są terato g en n e dla zarodków ptaków [13].
W większości b ad a ń toksyczności prenatalnej tych związków wykonywanych na ssakach nie wykazano działania teratogennego. Np. p aratio n metylowy nie indukow ał wad w rodzonych u szczurów, pow odow ał natom iast rozszczepy p o d n ieb ien ia u płodów myszy, którym w 10 dniu ciąży podaw ano do jam y otrzew nej pojedynczą daw kę (60 mg/kg) tego związku [18]. Chloropiryfos, insektycyd z grupy fosfotionianów , do której należy rów nież badany fen itro tio n oraz wyżej w spom niany p aratio n , podaw any od 6 do 15 dnia ciąży sam icom myszy per os w zakresie daw ek 1 - 2 5 m g/kg/dzień'1 powodował o późnienie procesu kostnienia u ich płodów, nie wywierał je d n a k działania teratogennego [4]. P odobnie nie obserw ow ano wad wrodzonych u potom stw a myszy lub szczurów narażanych na dichlorfos podaw any per os w okresie organogenezy [1, 17] lub w diecie przez dwa lata [20].
W dostęphym piśm iennictw ie są inform acje na tem at biologicznego działania feni- trotionu. W niepublikow anych rap o rtach cytowanych w E nvironm ental H ealth C riteria Nr 133 [7] przytaczane są wyniki b ad ań tego związku. W skazują o n e na brak działania em briotoksycznego lub terato g en n e g o u myszy i szczurów, k tó re otrzymywały fen itro tion w okresie organogenezy p e r os w szerokim zakresie dawek. Jedynie u królików otrzymujących 30 mg/kg fen itro tio n u od 7 do 19 dnia ciąży stw ierdzono m niejszą niż w kontroli liczbę im plantacji, nie obserw ow ano n atom iast wad w rodzonych u ich Potomstwa. Z b ad ań L eh o tzky’ego i wsp. [10] wynika natom iast, że fen itro tio n w n a stępstwie n arażen ia p ren ataln eg o zaburza funkcjonow anie ośrodkow ego układu n e r
226 H. Berlińska, К. Sitarek Nr 3
wowego szczurów przejaw iające się upośledzeniem zachow ania w testach behaw ioral nych.
W yniki b ad ań przeprow adzonych w ram ach prezentow anej pracy w skazują, że feni tro tio n podaw any per os sam icom szczura w okresie organogenezy wywiera szkodliwy wpływ zarów no n a organizm narażanych sam ic ja k rów nież na ich potom stw o. Toksy czny wpływ tej substancji dla m atek przejaw iał się niewielkim (około 9% ) w stosunku do kontroli, obniżeniem względnej masy w ątroby sam ic otrzym ujących daw kę dzienną fen itro tio n u 15 mg/kg. Skutki działania toksycznego nasilały się w raz ze wzrostem dawek. U sam ic, którym przez okres 10 dni (od 6 do 15 dnia ciąży) podaw ano 30 m g/kg/dzień'1 fen itro tio n u obserw ow ano istotnie mniejszy przyrost masy ciała w czasie ciąży, m niejsze stężenie hem oglobiny, niższą w artość hem atokrytu, niższą bezwzględną m asę w ątroby i n e re k oraz wyższą w zględną m asę nadnerczy i jajników . Fenitrotion w dawce 45 m g/kg/dzień'1 pow odow ał znaczną, sięgającą 90% , śm iertelność zwierząt w tej grupie.
Szkodliwy wpływ fen itro tio n u na rozwijające się zarodki i płody przejaw iał się jego działaniem embriotoksycznym i fetotoksycznym. W zrost śmiertelności wewnątrzmacicznej zarodków oraz działanie fetotoksyczne obserw ow ano w grupie zw ierząt narażanych na ten związek w dawce 30 mg/kg. U płodów sam ic z tej grupy poza opóźnieniem rozwoju fizycznego (istotnie m niejsza m asa i długość ciała płodów ) stw ierdzono zmiany w ośrodkow ym układzie nerwowym (poszerzeniem przestrzeni podpajęczynów kow ej) oraz opóźnienie procesu kostnienia m ostka i kości czaszki.
P re n a ta ln e n arażen ie n a niższą daw kę tej substancji (15 mg/kg) wywierało jedynie efekt fetotoksyczny w postaci poszerzenia przestrzeni podpajęczynów kow ej, nie stwier dzono nato m iast wyższej niż w kontroli śm iertelności zarodków i/lub płodów.
Najniższa z zastosow anych daw ek fen itro tio n u 3 mg/kg podaw ana w okresie orga nogenezy okazała się być nietoksyczna dla m atek i dla ich potom stw a.
P o d o b n ie ja k w innych om ówionych wyżej pracach rów nież w naszym b ad an iu nie w ykazano działania terato g en n eg o fen itro tio n u , natom iast działanie em briotoksyczne ujaw niono w relatyw nie wysokiej, toksycznej dla sam ic ciężarnych dawce 30 mg/kg.
S tw ierdzono w prezentow anej pracy w zrost częstości płodów z poszerzeniem prze strzeni podpajęczynów kow ej koreluje z wynikami bad ań L eh o tzky’ego i wsp. [10], którzy stwierdzili zab urzenia czynnościowe oun szczurów narażanych p re n a ta ln ie na ten związek i je st p ośrednim dow odem n a to, że łożysko szczura nie stanow i dostatecznej bariery chroniącej płody przed szkodliwym wpływem fenitrotionu.
W oparciu o wyniki b ad a ń tej pracy należy przyjąć, że najwyższa daw ka fenitrotionu N O E L (no-observed-effect level), po p o daniu której nie obserw ow ano istotnych skut ków szkodliwego działania tego związku u płodów wynosi 3 mg/kg (0,3% DLso)> a najniższa daw ka, po p o daniu której stw ierdzono szkodliwy wpływ n a organizm płodów L O E L (low est-observed- effect level) wynosi 15 mg/kg (1,7% D L 50).
WNIOSKI
1. F e n itro tio n podaw any sam icom szczura od 6 do 15 dnia ciąży p er os w dawce dziennej 15 i 30 mg/kg/dzień 1 wywiera działanie toksyczne n a organizm narażanych zw ierząt.
228 H. Berlińska, К. Sitarek Nr 3 11. Lorkę D.: Evaluation of skeleton. W: Methods in prenatal toxicology. Neuberg D., Merker
H.J., Kwasigroch T.E. (eds) Georg Thieme Publishers, Stuttgart, 1977, 145. - 12. Metcalf D.R., Holmes J.H.: Toxicology and physiology. EEG, psychological and neurological alterations in
humans with organophosphorus exposure. Ann. NY Acad. Sci. 1969, 160, 357. - 13. Moutschen
J., Moutschen-Dahmen М., Degraeve N.: Mutagenicity, carcinogenicity, and teratogenicity of
insecticides. W: Mutagenicity, Carcinogenicity and Teratogenicity of Industrial Pollutants. Ed.
Kirch-Volders M. 1984, Plenum Press, New York. - 14. Ostre zatrucia pestycydami. Wybrane
zagadnienia toksykologii klinicznej. Stud. Mat. Monogr. IMP Łódź, 1980, 1. - 15. Rudak-
Zakrzewska A .: Zatrucia pestycydami fosforoorganicznymi - mechanizm działania, objawy klini
czne i leczenie. Wiad. Lek. 1980, 33, 1, 15. - 16. Sakamoto Т., Sawada Y., Nishide K., Sadamitsu
D., Yoshioka Т., Sugimoto Т., Nishii S., Kishii H.\ Dalayed neurotoxicity produced by an
organophosphorus compound (Sumithion). Arch. Toxicol. 1984, 56, 136. - 17. Schwetz B., Ioset
H., Leong B., Staples R. : Teratogenic potential of dichlorvos given by inhalation and gavage to
mice and rabbits. Teratology., 1979, 20, 383. - 18. Tanimura Т., Katsuya Т., Nishimura H.: Embryotoxicity of acute exposure to methyl parathion in rats and mice. Arch. Environ. Health. 1967, 15, 609. - 19. Wilson J.G.: Embriological consideration in teratology W: Teratology. Principles and techniques. Wilson J.G., Warkany J. (eds.) Univ. Chicago Press, Chicago, 1965, 251. - 20. Witherup S., Jolley W., Stemmer R., Pfitzer E.: Chronic toxicity studies with 2,2- dichlorovinyl dimethyl phosphate (DDVP) in dogs and rats including obserwations on rat reproduction. Toxicol. Appl. Pharmacol. 1971, 19, 377.
21. Zar J.H. : Biostatistical analysis. Prentice-Hall, Inc. Englwood Cliffs, New York, 1974. Otrzymano: 1997.04.02
