Zellkulturmethoden zur Abschätzung der Reizwirkung von Chemikalien auf Haut und Schleimhaut

Abstract

Bei starken akuten Reizwirkungen und Chemikalien auf Haut und Schleimhaut sind im Tierversuch und nach klinischen Beobachtungen schwere Zellschädigungen festzustellen. Solche zytotoxische Effekte können auch in Zellkulturen ausgelöst werden, was zur Ansicht geführt hat, dass die Routinetests an Versuchstieren (zur Abschätzung einer potentiellen Reizwirkung am Menschen) durch in vitro Alternativen ersetzt werden könnten. Drei verschiedene Zytotoxizitätstests wurden evaluiert anhand von 55 Substanzen (anorganische und organische Metallsalze, Lösungsmittel, Detergentien, Reagenzien, Arzneimittel), welche sehr unterschiedliche toxische Wirkungsmechanismen aufweisen. Hamster Fibroblasten (BHK 21-C13) und zwei Zellstämme von Humanfibroblasten (Keller, MRC-5) wurden verwendet, um die drei Endpunkte "Zellablösung", "Wachstumshemmung" und "Klonbildung" zu untersuchen. Die Beziehung zwischen Daten aus dem ersten mit dem zweiten oder dritten Test war für jede Substanz charakteristisch und deutete auf deren Wirkungsmechanismus hin. Die Substanzen wurden nach ihrer jeweiligen niedrigsten Wirkkonzentration geordnet. Die Rangordnung der Substanzen war bei allen drei Tests und bei allen drei Zelltypen sehr ähnlich, obwohl die Empfindlichkeit des Zellablösungstests bis drei Grössenordnungen niedriger als diejenige der zwei anderen Tests war. Beim Vergleich dieser in vitro Resultate mit in vivo Daten aus der Literatur wurde eine bessere Korrelation für Arbeitsplatzbelastungswerte (TLV, r=0.73) als für LD50-Werte (Ratte, oral, r=0.52) festgestellt. Korrelationen mit Daten aus Haut- und Schleimhaut-Reiztests nach Draize sind nicht sinnvoll, da diese in vivo Tests unter sehr variablen Testbedingungen durchgeführt werden. Es ist jedoch möglich und sinnvoll, Substanzen aufgrund von Human-Erfahrungswerten aus der Medizin und der Arbeitsplatzbelastung bezüglich Haut- und Augenreizung in drei grobe Klassen einzuteilen (nicht reizend / schwach-mässig reizend / stark reizend oder korrosiv). Diese Klasseneinteilung ist auch mit den hier vorgestellten in vitro Tests möglich; bei richtiger Schrankensetzung ist die Übereinstimmung in mehr als 80% der Substanzen richtig. Innerhalb einzelner Substanzgruppen wie Organozinne und Alkohole sind weitergehende Korrelationen möglich, welche zu Voraussagen möglicher in vivo Effekte dienen können.