Identifizierung des phototoxischen Potentials von ... · Norfloxacin 24 Ofloxacin 25 Promethazine...
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Hermann-Georg Holzhütter, Forschungspreis 2002 des BMVEL Chemikalie oral topisch Phototoxizität = durch Licht (UV!) induzierte Toxizität einer chemischen Substanz Erkennung und Quantifizierung des phototoxischen Potentials chemischer Substanzen, die systemisch oder topisch in/auf die Haut des Menschen gelangen können - ein wichtiger Beitrag zum Verbraucherschutz Kosmetika Pharmaka durch Licht induzierte chemische Umwandlung λ = 290-700 nm Identifizierung des phototoxischen Potentials von chemischen Inhaltsstoffen – ein wichtiges Anliegen des Verbraucherschutzes
Transcript of Identifizierung des phototoxischen Potentials von ... · Norfloxacin 24 Ofloxacin 25 Promethazine...
Hermann-Georg Holzhütter, Forschungspreis 2002 des BMVEL
Chemikalieoral
topisch
Phototoxizität = durch Licht (UV!) induzierte Toxizitäteiner chemischen Substanz
Erkennung und Quantifizierung des phototoxischen Potentials chemischerSubstanzen, die systemisch oder topisch in/auf die Haut des Menschen gelangenkönnen - ein wichtiger Beitrag zum Verbraucherschutz
KosmetikaPharmaka
durch Licht induziertechemische Umwandlung
λ = 290-700 nm
Identifizierung des phototoxischen Potentials von chemischen Inhaltsstoffen – einwichtiges Anliegen des Verbraucherschutzes
Hermann-Georg Holzhütter, Forschungspreis 2002 des BMVEL
In vitro Toxikologie:Abschätzung des phototoxischen Potentials unter Vermeidung von Tierversuchen
Chemikalie
KosmetikPharmazeutik
Tierversuch
Zellkultur
Biometrie
Hermann-Georg Holzhütter, Forschungspreis 2002 des BMVEL
hexachlorophenephase II
lab 02 / run #1
0
20
40
60
80
100
120
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0
Dose (mg/ml)
resp
on
se (
%)
+UV
-UV
hexachlorophenephase II
lab 02 / run #1
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0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0
Dose (mg/ml)
resp
on
se (
%)
+UV
-UV
hexachlorophenephase II
lab 02 / run #1
0
20
40
60
80
100
120
0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0
Dose (mg/ml)
resp
on
se (
%)
+UV
-UV
Berechnung eines quantitativen Phototoxizitätsparameters aus Paaren vonUV(-)/UV(+) Dosis-Wirkungs-Kurven: Der Photoirritationsfaktor (PIF)
50
IC50+ = 22.7 IC50 -= 43.1
(σ -= 2.2 )(σ+ = 3.3 )
Konzentration (mg(ml)
Zel
lvita
lität
(%)
(σPIF = 0.29 )
- UV + UV
Computersimulation vonWiederholungsexperimenten(bootstrap resampling) *)
3T3-Fibroblasten
*) Holzhütter, H.G. and Quedenau, J.Mathematical Modelling of Cellular Responses to ExternalSignals J. Biol. Systems 3 (1995), 127-138
in vitro -Testmethode
„photo irritation factor“
IC50 43.1PIF 1.9
IC50 22.7−
+
= = =
Hermann-Georg Holzhütter, Forschungspreis 2002 des BMVEL
0
20
40
60
80
100
0 2 4 6 8 10 12
dose
resp
on
se
Akt
ivit
ätse
ffek
t
Konzentrationseffekt
c
Ableitung eines universellen quantitativen Phototoxizitätsparameters :Der mittlere Photoeffekt (MPE)
UV(-)UV(+)
Photoeffekt bei Konzentration c :PE(c) = Aktivitätseffekt x Konzentrationseffekt
Zel
lvita
lität
(%)
Konzentration (mg/ml)
mittlerer Photoeffekt
cc
MPE = PE∑
Holzhütter, H.G. A General Measure of In Vitro Phototoxicity Derived from Pairs of Dose-ResponseCurves and its Use for Predicting the In Vivo Phototoxicity of Chemicals. ATLA 25 (1997), 445-462
Hermann-Georg Holzhütter, Forschungspreis 2002 des BMVEL
Die Verwendung der in vitro Testergebnisse zur Abschätzung der in vivo Phototoxizitäterfordert ein biometrisches Vorhersagemodell
hexachlorophenephase II
lab 02 / run #1
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0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0
Dose (mg/ml)
resp
on
se (
%)
+UV
-UV
Konzentration (mg(ml)
Zel
lvita
lität
(%
)
- UV + UVQuantifizierung der ‚in vitro‘Phototoxizität (PIF, MPE) Abschätzung des phototoxischen
Potentials für den Menschen
?Prädiktionsmodell
Erfassung/Auswertungder Messdaten
Experiment Biometrie / Software
Peters, B. and Holzhütter, H.G. In vitro phototoxicity testing: Development andvalidation of new concentration response analysis software and biostatistical analysesrelated to the use of various prediction modelsATLA 30 (2002), 415-432
Hermann-Georg Holzhütter, Forschungspreis 2002 des BMVEL
Validierung und Optimierung der Testmethodik in zwei internationalen Studien
Prädiktionsmodell = Klassifikationsmodell
nicht phototoxisch
Berechneter Toxizitätsparameter istkleiner als kritischer Grenzwert (cut off)
phototoxisch
Berechneter Toxizitätsparameter istgrößer als kritischer Grenzwert (cut off)
in vivo Einstufungin vitro Testergebnis
Datenbasis umfasste 40 Chemikalien mit bekannter in vivoPhototoxizität, getestet in 13 internationalen Laboratorien
phase II phase III9 Labore 4 Labore
para-Aminobenzoic acid (PABA) 1Penicillin G 2Sodium lauryl sulfate 3Chlorhexidine dihydrochloride 4Hexachlorophene 52-hydroxy-4-methoxybenzophenone ? 6 3-Benzylidene camphor 7 4-Methylbenzylidene camphor 8 Benzophenone-4 9 Benzylidene camphor sulfonic acid 10 Lauryl sulfate sodium 11 L-Histidin free base 12 Octyl methoxycinnamate 13 Octyl salicylate 14 Polyacrylamidomethyl benzylidene camphor 15
Terephthalidene dicamphor sulfonic acid 16 Musk ambrette 175-methoxypsoralene (5-MOP) 186-methylcoumarin 19Acridine - free base 20Nalidixic acid - free acid 21Nalidixic acid - sodium salt 22Neutral red 23Norfloxacin 24Ofloxacin 25Promethazine 26Rose bengal 27Tiaprofenic acid 28Bergamot oil 29Fenofibrate 30Furosemide 31Acridine - hydrochloride 32Amiodarone 33Bithionol 34Chlorpromazine 35Demeclocycline 36Protoporphyrin IX - disodium 37Anthracene 38 Promethazine hydrochloride 39Ketoprofen 40Musk ambrette 41
ph
oto
toxi
sch
'in
viv
o'
nic
ht
ph
oto
toxi
sch
'in
viv
o'
Chemikalie
phase II: Spielmann, H., Balls, M., Dupuis, J., Pape, W., Pechovitch, G., De Silva, O.,Holzhütter, H.G., Clothier, R., Desolle, P., Gerberick, F., Liebsch, M., Lovell, W.W., Maurer, T.,Pfannenbecker, U., Potthast, J.M., Csato, M., Sladowski, D., Steiling, W. and Brantom, P.TheInternational EU/COLIPA In Vitro Phototoxicity Validation Study: Results of Phase II (BlindTrial). Part 1: The 3T3 NRU Phototoxicity Test. Toxic. In Vitro 12 (1998), 305-327
phase III: Spielmann, H., Balls, M., Dupuis, J., Pape, W., De Silva, O., Holzhütter, H.G.,Gerberick, F., Liebsch, M., Lovell, W. , and Pfannenbecker, U.A Study on UV Filter Chemicals from Annex VII of European Union Directive 76/768/EEC, TheIn Vitro 3T3 NRU Phototoxicity Test. ATLA 26 (1998), 679-708
Einstufungsergebnis für 40 Testsubstanzen (gemittelt über dieeinzelnen Laborergebnisse)
15 (MPE)14 (PIF)
O (MPE)1 (PIF)
nicht phototoxisch in vitro
0 (MPE)1 (PIF)
25 (MPE)24 (PIF)
phototoxisch in vitro
nicht phototoxischin vivo
phototoxisch in vivo
Hermann-Georg Holzhütter, Forschungspreis 2002 des BMVEL
52. A software package for the calculation of the PIF and MPE is availablefrom the Secretariat (19).
OECD/OCDE DRAFT TG 43215 March 2002GUIDELINE FOR TESTING OF CHEMICALSDRAFT PROPOSAL FOR A NEW GUIDELINE:432In Vitro 3T3 NRU phototoxicity test
5. The reliability and relevance of the in vitro 3T3 NRU phototoxicity test wasrecently evaluated (6)(7)(8). The in vitro 3T3 NRU phototoxicity test wasshown to be predictive of acute phototoxicity effects in animals andhumans in vivo.
Annex V to Directive 67/548/EEC on the Classification, Packaging and Labelling ofDangerous Substances: testing Method B.41 Phototoxicity – In vitro 3T3NRU PhototoxicityTest
3T3NRU Phototoxizitätstest anerkannt durch OECD
Hermann-Georg Holzhütter, Forschungspreis 2002 des BMVEL
Danksagung
ZEBET
Zentralstelle zur Erfassung undBewertung von Ersatz- undErgänzungsmethoden zumTierversuch
Dr. Horst Spielmann
Dr. Manfred Liebsch
Dr. Dieter Traue
Humboldt-UniversitätMedizinische Fakultät (Charité)Institut für Biochemie
Dr. Bjoern Peters
Dr. Heike Pospisiel
Dr. Ferdinand Moldenhauer
Dr. Jörn Quedenau
