2.2.
2.2.2.
2.2.3.
2.3.1.
2.3.2.
2.3.3.
2.3.4.
2.3.5.
3.4.
3.5.
4.2. Wchłanianie ksenobiotyków
4.2.2.
4.3. Dystrybucja i
ksenobiotyków
5.1.
5.2. (Bio)fizyczne
5.3. Wybrane chemiczne mechanizmy działania toksycznego
5.3.1. Informacje wstępne
5.3.2. Mechanizmy działania toksycznego związane z niedotlenieniem tkanek lub nieprawidłowym wykorzystaniem energii spalania
5.3.3. Mechanizmy działania toksycznego związane z działaniem enzymów
5.3.4. Mechanizmy działania toksycznego związane z przewodzeniem bodźców w układzie nerwowym
5.3.5. Mechanizmy działania toksycznego związane z tworzeniem wiązań kowalencyjnych przez aktywne metabolity
5.3.6. Mechanizmy działania toksycznego związane z działaniem rodników
5.3.7. Mechanizmy działania toksycznego związane z kancerogenezą
6. Podstawy toksykokinetyki i farmakokinetyki ..........................
6.1. Informacje wstępne ................................................
6.2. Podstawowe pojęcia
6.3. Farmakokinetyka vs toksykokinetyka
6.4. Modele matematyczne w farmakokinetyce
6.4.1. Modele kompartmentowe (modele wykładnicze)
6.4.2. Modele kompartmentowe po podaniu pozanaczyniowym
6.4.3.
7. Czym jest toksykologia kosmetyków i ocena bezpieczeństwa
7.1. Rys historyczny toksykologii
7.1.4.
7.2. Definicja i zakres współczesnej
7.3.
8. Szczegółowa toksykologia kosmetyków
8.1. Informacje wstępne
8.2. Składniki wchodzące w skład farb do włosów
8.2.1. HC
8.2.2. HC
8.2.3. Basic
nr 18 (В124)
nr 16 (B123)
8.2.4. HC Yellow nr 17 (B121)
8.2.5. HC Red nr 17 (B120)
8.2.6. 1-Hexyl 4,5-diamino pyrazole sulfate (A163)
8.2.7. HC Blue 18 (B122)
8.2.8. 2,5,6-Triamino-4-pyrimidinol sulfate (A143) ......................
8.2.9. 2,6-Dihydroxyethylaminotoluene (A138) .........................
8.2.10. Basic Blue 99 (C059)
8.2.11. Acid Orange 7 (C015)
8.2.12. Hydroxyethoxy aminopyrazolopyridine HCl (A161) ................
8.2.13. 3-Amino-2,6-dimethylphenol (A162) .............................
8.2.14. Basic Brown 17 (B007) ........................................
8.2.15. Disperse Red 17 (B5)
8.2.16. Bismuth citrate ..............................................
8.2.17. Lawsonia inermis (henna) (C169) ................................
8.2.18. 2-Chloro-p-phenylenediamine (A8) ..............................
8.2.19. Hydroxyanthraquinone-aminopropyl methyl morpholinium methosulfate (C117) ..........................................
8.2.20. Acid Black 1 (B15) ............................................
8.2.21. Dimethylpiperazinium aminopyrazolopyridine HCl (A164) ..........
8.2.22. Tetrabromophenol blue, 4,4ʹ-(4,5,6,7-tetrabromo-1,1-dioxido-3H-2,1benzoxathiol-3-yliden)bis-2,6-dibromophenol (C183) ...............
8.2.23. HC Orange nr 6 (B125) ........................................
8.2.24. N,Nʹ-Bis-(2-hydroxyethyl)-2-nitro-p-phenylenediamine (B34) .........
8.3. Składniki kosmetyków pełniące funkcję zapachową
8.3.1. Butylphenyl methylpropional (BMHCA) ..........................
8.3.2. Vetiveryl acetate/acetylated vetiver oil (AVO) .....................
8.3.3. Tagetes minuta, T. patula extracts, essential oils ...................
8.4. Składniki kosmetyków stanowiące nanomateriały
8.4.1. Hydroxyapatite (nano)
8.4.2. Silica, Hydrated Silica, Silica Surface Modified with Alkyl Silylates ....
8.4.3. 2,2ʹ-Methylene-bis-(6-(2H-benzotriazol-2-yl)-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl) phenol)
8.4.4. Carbon Black (nano-form)
8.4.5. Titanium dioxide ............................................
8.4.6. Zinc oxide (nano-form) ........................................
8.5. Składniki kosmetyków o różnym zastosowaniu
8.5.1. UV filter S86 Phenylene bis-diphenyltriazine
8.5.2. Cetylpyridinium chloride .....................................
8.5.3. o-Phenylphenol (OPP), Sodium o-phenylphenate oraz Potassium o-phenylphenate.............................................
8.5.4. Methylisothiazolinone (MI) (P94)
8.5.5. Deoxyarbutin (4-[(tetrahydro-2H-pyran-2-yl)oxy]phenol) ............
8.5.6. α-Arbutin ...................................................
8.5.7. β-Arbutin ...................................................
8.5.8. Dichloromethane
8.5.9. Ethyl lauroyl arginate HCl .....................................
8.5.10. Poly(hexamethylene) biguanide hydrochloride (PHMB)
8.5.11. Formaldehyde (formaldehyd) w utwardzaczach do paznokci
8.5.12. Hydrolysed wheat proteins (WHP) ..............................
8.5.13. 2-(4-(2-(4-Diethylamino-2-hydroxy-benzoyl)-benzoyl)-piperazine1-carbonyl)-phenyl)-(4-diethylamino-2-hydroxyphenyl)-methanone (HAA299)
8.5.14. Trimethylbenzoyl diphenylphosphine oxide (TPO) .................
8.5.15. Związki aluminium (glinu) ....................................
8.5.16. Potassium hydroxide (KOH, wodorotlenek potasu)
8.5.17. Peanut oil (olej z orzechów ziemnych)
8.5.18.
8.5.19. 3-Benzylidene camphor ......................................
8.5.20.
8.5.21.
8.5.22.
8.5.24.
11. Raport oceny bezpieczeństwa produktów kosmetycznych ..............
11.1. Informacje wstępne ................................................
11.2. Część A – informacje na temat bezpieczeństwa produktu kosmetycznego
11.2.1. Jakościowy i ilościowy skład produktu kosmetycznego
11.2.2. Właściwości fizyczne i chemiczne oraz stabilność produktu kosmetycznego .............................................
11.2.3. Jakość mikrobiologiczna
11.2.4. Zanieczyszczenia, ilości śladowe, informacje o materiale, z którego wykonano opakowanie ..............................
11.2.5. Normalne i dające się racjonalnie przewidzieć stosowanie .........
11.2.6. Narażenie na działanie produktu kosmetycznego
11.2.7. Narażenie na działanie substancji (składników)
11.2.8. Profil toksykologiczny substancji ...............................
11.2.9. Działania niepożądane i ciężkie działania niepożądane ............
11.2.10. Informacje o produkcie kosmetycznym
11.3. Część B
ocena bezpieczeństwa
Wniosek
Wchłanianie drogą pokarmową
Abstrahując od zagadnień związanych tylko z produktami kosmetycznymi, należy stwierdzić, że wchłanianie drogą pokarmową jest w zasadzie najczęstszą drogą absorpcji ksenobiotyków. Wchłanianie drogą pokarmową (łac. per os, p.o.) ma szczególne znaczenie w zatruciach samobójczych i zbrodniczych, a także w przypadku zatruć pomyłkowych (w szczególności lekami). Tematyka dotycząca absorpcji drogą pokarmową dotyczy wprowadzania ksenobiotyków do przewodu pokarmowego (ryc. 4.6), a ponieważ ich wchłanianie może się odbywać w różnych jego odcinkach [jamie ustnej (pH ok. 6,5–7,5), przełyku, żołądku (pH ok. 1–3) i jelitach (pH ok. 7–8)], mechanizmy transportu mogą być różnorodne.
Jeśli chodzi o wchłanianie w jamie ustnej (pH ok. 6,5–7,5), to należy rozważyć wchłanianie przez śluzówkę jamy ustnej, w której absorpcja jest możliwa – zgodnie z ogólną zasadą dyfuzji – przez błony śluzowe do krwiobiegu. Należy pamiętać, że ksenobiotyk wchłonięty do krwiobiegu przez śluzówkę jamy ustnej omija krążenie
pozostałe części organizmu
ksenobiotyk przyjęty doustnie
wątroba
żyła główna (dolna) nerka
żyła wrotna
żołądek
jelito
mocz
Rycina 4.5.
Losy ksenobiotyków (K) wchłanianych z przewodu pokarmowego.
wątrobowe19, więc ksenobiotyk w pierwszym etapie (tuż po wchłonięciu) nie jest eksponowany na aktywność metaboliczną wątroby i może przez to pozostać i działać w tkankach w formie niezmetabolizowanej. Jama ustna jest przepuszczalna dla ksenobiotyków rozpuszczalnych w wodzie, ale ze względu na relatywnie krótki czas kontaktu w jamie ustnej wchłaniają się tylko te substancje, które są bardzo szybko resorbowane, np. cyjanki, nikotyna, nitrogliceryna, alkohol etylowy (smakowanie whisky).
W żołądku (pH ok. 1–3) ksenobiotyki mieszają się z pokarmem, kwasami żołądkowymi, enzymami trawiennymi i bakteriami, które należy uznać za czynniki wpływające na toksyczność. Z uwagi na istotne różnice w zakresie wahania wartości pH żołądka duże znaczenie w przypadku wchłaniania ma hipoteza podziału według pH. Zazwyczaj wchłanianie odbywa się na drodze dyfuzji biernej i dotyczy to ksenobiotyków o charakterze słabych kwasów (3 ≤ pKa ≤ 10) oraz o charakterze zasad (pKa < 3).
W przewodzie pokarmowym największe możliwości wchłaniania mają niewątpliwie jelita (pH ok. 7–8), ponieważ odczyn treści jelit zmienia się od słabo kwasowego (jelito cienkie) do lekko zasadowego (dwunastnica, jelito grube), a powierzchnia wchłaniania jest olbrzymia (200–300 m2, z mikrokosmkami dochodząca nawet do 800 m2). W przypadku jelit wydajność wchłaniania zależy od różnych czynników, ale w szczególności od lipofilności.
Do najczęstszych mechanizmów wchłaniania należą: y dyfuzja bierna (niesprzężone kwasy żółciowe);
y transport przenośnikowy (np. Co2+, Ni2+ i Mn2+);
y pinocytoza (np. barwniki azowe, polistyren).
Wchłanianie inhalacyjne
Wchłanianie przez układ oddechowy (inhalacyjne) odgrywa bardzo istotną rolę w zatruciach, w szczególności w narażeniu zawodowym oraz narażeniu środowiskowym. U osób związanych z produktami kosmetycznymi wchłanianie inhalacyjne (inhalation, inh.) ma co prawda znaczenie drugorzędne w porównaniu z wchłanianiem przez skórę, ale jest również ważnym zagadnieniem.
Głównym miejscem wchłaniania trucizn w drogach oddechowych są oczywiście płuca (pęcherzyki płucne), charakteryzujące się bardzo dużą powierzchnią wchłaniania (~90 m2) oraz specyficzną budową pęcherzyków płucnych (cienka błona przepuszczalna o słabych właściwościach selektywnych), do których przedostają się ksenobiotyki występujące w postaci gazów, par oraz częściowo aerozoli. Schematycznie wchłanianie inhalacyjne przedstawiono na rycinie 4.6.
19 Krążenie wątrobowe (krążenie wrotne wątrobowe) – krążenie, w którym żyła wrotna (bramna) zbierająca krew z narządów jamy brzusznej (żołądka, jelit, trzustki i śledziony) doprowadza ją do wątroby, gdzie rozdziela się na wtórny układ włosowaty.
wdychana trucizna płuco
naczynia włosowate z wiązek chemiczny we kr wi
wnętrze pęcherzyka
Rycina 4.6.
Wchłanianie inhalacyjne.
Omawianie zagadnień związanych z wchłanianiem inhalacyjnym najlepiej podzielić na osobne omówienie wchłaniania gazów i par oraz wchłanianie aerozoli. Mechanizm wchłaniania trucizn znajdujących się w powietrzu w postaci gazów i par jest oparty na zjawisku dyfuzji gazów, a wydajność wchłaniania zależy od: y stężenia ksenobiotyków w powietrzu; y wentylacji płuc; y rozpuszczalności w wodzie; y szybkości metabolizmu; y wydalania; y współczynnika podziału krew : powietrze (model woda : powietrze).
Bardzo ważnym zagadnieniem związanym z wchłanianiem gazów i par jest retencja, określana jako stopień zatrzymania par substancji toksycznej w płucach. Retencja definiowana jest jako ilość (w procentach) zatrzymanego w drogach oddechowych ksenobiotyku (wzór 4.1):
(4.1) ie i CC R C =
gdzie: R – retencja, Ci – stężenie par w powietrzu wdychanym, Ce – stężenie par w powietrzu wydychanym.
Wartość retencji dla każdego z ksenobiotyków jest charakterystyczna w zakresie 30–90%, np. retencja nitrobenzenu w drogach oddechowych wynosi ok. 80%.
Należy zauważyć, że wchłanianie toksycznych gazów i par odbywa się w całym układzie oddechowym. Jednak w przypadku ksenobiotyków lotnych dobrze rozpuszczalnych w wodzie (np. NH3, HCl) dochodzi do absorpcji w górnych drogach oddechowych20, z kolei ksenobiotyki słabo rozpuszczalne w wodzie (np. tlenki azotu, fosgen) trafiają praktycznie w całości do pęcherzyków płucnych. Rozważania na temat toksykologii gazów i par wchłanianych inhalacyjnie można również rozpatrywać bardziej szczegółowo, uwzględniając reaktywność danego ksenobiotyku i jego rozpuszczalność w wodzie. Krótką charakterystykę losów gazów w zależności od wspomnianych aspektów przedstawiono w tabeli 4.2.
Aerozole stanowią wielofazowe układy, w których ośrodkiem dyspersyjnym (faza dyspergująca) jest powietrze atmosferyczne, z kolei cząstki stałe lub ciecze ksenobiotyków tworzą fazę rozproszoną (faza zdyspergowana). Ksenobiotyki w postaci
Tabela 4.2.
Charakterystyka losów gazów w zależności od ich reaktywności i rozpuszczalności w wodzie
Gazy Reaktywne
Rozpuszczalne w H2O
Nierozpuszczalne w H2O
Wyniki przeprowadzonych na zwierzętach (szczury) badań nad ekspozycją na formaldehyd wskazały na możliwość indukowania nowotworów jamy nosowej. Przepływ powietrza przez nos jest u szczurów większy niż u innych gatunków, dlatego formaldehyd dostaje się do tylnej części małżowin jamy nosowej, a następnie rozpuszcza się w wodzie obecnej w wydzielinie nosowej; przy odpowiednio wysokim stężeniu formaldehyd reaguje z DNA, tworząc addukty indukujące nowotwory
W badaniach nad ozonem wykazano, że ok. 50% tego ksenobiotyku jest zatrzymywane przez zewnętrzną powierzchnię jamy nosowej w czasie wdechu, uszkadzając w tym miejscu tkankę; ozon wiąże się ze składnikami śluzu, co drastycznie zmniejsza jego ilość, zanim dotrze do pęcherzyków płucnych
Niereaktywne
W badaniach nad losami metanolu i etanolu wykazano, że w czasie wdechu ksenobiotyki te w całości zostają wypłukane z dróg oddechowych, natomiast w czasie wydechu do 30% par alkoholi ulega desorpcji i wydaleniu – efekt ochronny nosa
Wyniki badań nad benzenem wskazują, że absorpcja tego ksenobiotyku zachodzi w pęcherzykach płuc, a wydajność tego procesu zależy od współczynnika podziału powietrze : krew oraz stężenia par benzenu
20 Drogi, przez które przechodzi powietrze, aby dostać się do płuc – obejmują one jamę nosową i gardło.
Zastosowanie I prawa Ficka w toksykologii kosmetyków
Przykład 3
W farbach do włosów może być obecny p-krezol (4-metylofenol) pełniący funkcję barwnika, utleniacza oraz wzmacniacza koloru. W pewnym doświadczeniu zastosowano ten ksenobiotyk o stężeniu 4 mg · cm–3 na 2,5 cm2 warstwy skóry na głowie (grubość 1,5 mm), uzyskując szybkość dyfuzji 940 µg · h–1. Jaki był czas utajenia p-krezolu?
Rozwiązanie:
Oprócz ilościowego opisu transportu transepidermalnego z wykorzystaniem I prawa Ficka istnieje możliwość obliczenia wartości maksymalnej wchłoniętej dawki (Dmax), stosując wzór (4.5):
(4.5) Dmax = A ⋅ J ⋅ t
gdzie:
Dmax – maksymalna dawka wchłoniętej substancji przez skórę [mg],
A – wielkość powierzchni błony (wielkości powierzchni kontaktu) [cm2], J – przepływ (strumień przepływu) przez skórę [µg · cm–2 · h–1], t – czas narażenia (ekspozycji) [h].
Poniżej przedstawiono przykłady obliczeniowe.
Maksymalna dawka wchłoniętej substancji w toksykologii kosmetyków
Przykład 1
Korzystając z wartości szybkość dyfuzji biernej dla Basic Blue 124 z jednego z poprzednich przykładów, oblicz wartość maksymalnej dawki wchłoniętego ksenobiotyku, wiedząc, że czas ekspozycji wynosił 30 min, a wielkość powierzchni kontaktu wynosiła 560 cm2
Rozwiązanie:
Dmax = A ⋅ J ⋅ t = 560 cm2 ⋅ 0,234 mg ⋅ cm–2 ⋅ h–1 ⋅ 0,5 h = 65,52 mg = 0,06552 mg
Maksymalna dawka wchłoniętej substancji w toksykologii kosmetyków
Przykład 2
Rezorcyna (1,3-dihydroksybenzen) to utleniacz stosowany głównie w farbach do włosów, który trwale zmienia kolor. W pewnym doświadczeniu aplikowano rezorcynę na powierzchnię 560 cm2 skóry przez 30 min i wykazano, że wartość maksymalnej wchłoniętej dawki wynosi 486,55 mg. Oblicz współczynnik dyfuzji dla rezorcyny, jeśli wiadomo, że zastosowano roztwór tego ksenobiotyku o stężeniu 748 mg · cm–3, a grubość badanej skóry wynosiła 1,5 mm. Współczynnik podziału wynosi logP = 1,03.
Rozwiązanie:
transport transfolikularny
Przedstawiony wcześniej opis, w którym porównano transport transepidermalny ksenobiotyków do armii przedzierającej się przez bagna dotyczy stosunkowo niewielkiej powierzchni zajmowanej przez mieszki włosowe. Przykładowo, średnia szerokość włosów na głowie wynosi ok. 50 μm, a obszar ten zawiera ok. 300 mieszków włosowych/1 cm2. Całkowita powierzchnia zajmowana przez mieszki włosowe w przeliczeniu na 1 cm2 skóry głowy jest więc wyjątkowo mała, wynosi ok. 0,007 cm2. Należy jednak pamiętać, że mieszek włosowy jest strukturą trójwymiarową, która wnika głęboko w skórę właściwą. Zakładając, że średni mieszek włosowy ma kształt cylindryczny i jest zagłębiony na 500 μm, wówczas można obliczyć, że całkowita powierzchnia mieszków włosowych na 1 cm2 skóry głowy wynosi ok. 0,95 cm2. Wynika z tego, że obecność mieszków włosowych na skórze głowy zasadniczo podwaja powierzchnię wchłaniania ksenobiotyków przez skórę.
„Wypustki” na skórze, takie jak mieszki włosowe, to potencjalna „droga na skróty”, która umożliwia wchłanianie ksenobiotyków przez skórę poprzez penetrację bezpośrednio do skóry właściwej. Jednakże praktyczne znaczenie takich „dróg na skróty” dla ksenobiotyków nie zostało jeszcze dobrze poznane i opisane w literaturze naukowej. Ważne jest, aby zapamiętać, że transport transfolikularny przez mieszki włosowe nie jest biologicznym odpowiednikiem „międzygalaktycznych tuneli czasoprzestrzennych” i nie zapewnia „paranormalnej” drogi przejścia przez naskórek, tak jak to się przyjmuje w chemii kwantowej na zasadzie „głową muru nie przebijesz, ale możesz tunelować”. Ponadto przydatki skóry w postaci gruczołów są zwykle wypełnione sebum charakteryzującym się dużą lipofilowością, co skutecznie wyklucza transport substancji o charakterze hydrofilowym lub rozdziela i wiąże substancje o charakterze silnie lipofilnym. W związku z tym pojawienie się ksenobiotyku w mieszku włosowym w skórze właściwej nie jest równoznaczne z dostarczeniem
go do dalszych warstw skóry (ksenobiotyk nadal znajduje się na zewnątrz ciała). Należy jednak podkreślić, że w przypadku niektórych ksenobiotyków (np. hydrofilowe naładowane cząsteczki) jest to przeważająca droga wchłaniania, chociaż wielkość wchłoniętej dawki takich ksenobiotyków jest względnie bardzo mała. Inną drogą transportu transfolikularnego jest transport i gromadzenie przez włosy, który jest przedmiotem badań toksykologii sądowej.
Ogólnie się przyjmuje, że ksenobiotyki mogą przenikać do włosów na drodze dwóch procesów:
y adsorpcji ze środowiska zewnętrznego (najistotniejsza droga przedostania się ksenobiotyków z produktów kosmetycznych);
y wbudowania się ksenobiotyku w strukturę rosnącego włosa z krwi, którą dostarcza mieszek włosowy.
Ksenobiotyki mogą się więc przedostawać do włosów w wyniku działania produktów kosmetycznych w postaci np. aerozoli (lakier do włosów) lub ze środowiska w postaci dymu, pyłu czy kurzu. Ponadto ksenobiotyki mogą przenikać do włosów z potu (ponieważ pot zawiera ksenobiotyki obecne we krwi) i gruczołów łojowych (o czym była mowa wcześniej). Ponieważ włosy są bardzo porowate i mogą zwiększyć swoją masę do 18% przez wchłanianie płynów, ksenobiotyki można łatwo przenosić do włosów właśnie przez pot. Omówione możliwe drogi przenikania ksenobiotyków do włosów przedstawiono schematycznie na rycinie 4.13.
krew pot sebum zaniecz yszczenia zewnętrzne pot sebum chwila obecna skalp historia (1 cm ~ 1 miesiąc)
korzeń włosa
Rycina 4.13.
Schematyczne przedstawienie sposobu wbudowywania ksenobiotyku do włosa.
Tabela 4.5.
Typy, schematy i przykłady reakcji utlenienia ksenobiotyków zaliczanych do reakcji I fazy biotransformacji
Przykład reakcji utleniania utlenianie bocznych alifatycznych łańcuchów węglowodorów epoksydacja hydroksylacja węglowodorów aromatycznych utlenianie alkoholi i aldehydów oksydacyjna dealkilacja N -dealkilacja O -dealkilacja
Typ reakcji utleniania Ogóny schemat reakcji utleniania
S -dealkilacja
utlenianie przy heteroatomie N -oksydacja S -oksydacja
utlenianie związane z aminami oksydacyjna deaminacja utlenianie amin aromatycznych desulfatacja desulfatacja pochodnych tiomocznika
Czwarty przykład w tabeli 4.5 obejmuje utlenianie alkoholi i aldehydów (należy zauważyć, że uczestniczą tu enzymy niemikrosomalne). Alkohole to szczególnie ważna grupa ksenobiotyków w przemyśle kosmetycznym, przede wszystkim jako składniki perfum. Jednymi z najbardziej znanych w toksykologii reakcji utlenienia tego typu są następujące po sobie utlenienia – alkoholu etylowego do aldehydu octowego, a następnie aldehydu octowego do kwasu octowego. Alkohole pierwszorzędowe41 ulegają utlenieniu do aldehydów pod wpływem dehydrogenazy alkoholowej (ADH), która jest obecna w wątrobie, nerkach, płucach oraz innych tkankach. Koenzymem uczestniczącym w tej reakcji jest NAD lub jego fosforan(V). Powstały aldehyd octowy (odpowiedzialny za tzw. kaca) ulega dalszemu utlenieniu do bardzo dobrze rozpuszczalnego w wodzie (łatwo usuwalnego z moczem) kwasu octowego pod wpływem grupy enzymów pod nazwą „dehydrogenaza aldehydowa”. Kolejnym typem przemian są reakcje oksydatywnej dealkilacji przy heteroatomie, co jest możliwe dzięki temu, że enzymy mikrosomalne są w stanie katalizować odłączenie grup alkilowych od atomów azotu, tlenu oraz siarki. W celu sprecyzowania, przy jakim heteroatomie zachodzi dealkilacja, stosuje się odpowiednie symbole heteroatomów, wyróżniając je kursywą, tj. N-, O-, S-dealkilacja. Przykładem może być N-dealkilacja oksydatywna N-(2-karboksyetylo)-N-dodecylo-beta-alaniny pod wpływem jednej z izoform CYP-450. Substancja ta jest stosowana w preparatach kosmetycznych jako środek kondycjonujący włosy oraz czyszczący środek powierzchniowo czynny. Produktem reakcji jest kwas 3,3ʹ-azanodiadyldipropionowy, który nie wykazuje właściwości toksycznych.
Z kolei przykładem O-dealkilacji może być biotransformacja oksybenzonu (2-hydroksy-4-metoksybenzofenon, HMB). Substancja ta znajduje się na liście substancji promieniochronnych (filtr UV-B) dozwolonych do stosowania z ograniczeniami w produktach kosmetycznych – dopuszczalne maksymalne stężenie w gotowym produkcie kosmetycznym to 6%. W badaniach eksper ymentalnych na szczurach wykazano, że oksybenzon ulega O-demetylacji do 2,4-dihydroksybenzopenonu (DHB) pod wpływem izoenzymów cytochromu P-450.
Jeśli chodzi o S-dealkilację, to jest to usunięcie grupy alkilowej połączonej z atomem siarki. Cytochrom P-450 jest w stanie przeprowadzać takie reakcje w przypadku wielu sulfidów (tioetery), np. metylomerkaptanu czy 6-metylomerkaptopuryny. W produktach kosmetycznych trudno jednak o tiosulfidy z uwagi na ich zazwyczaj nieprzyjemny zapach. Według bazy CosIng (Cosmetic Ingredient Database) w produktach kosmetycznych nie można znaleźć sulfidów, które miałyby łańcuch węglowodorowy połączony z atomem siarki. Jedynie w USA 2-amino-6-metylomerkaptopur yna była kiedyś obecna jako jeden z wielu składników innowacyjnej kompozycji produk-
41 To znaczy alkohole zawierające grupę hydroksylową związaną z atomem węgla, któr y jest połączony z dwoma atomami wodoru oraz łańcuchem węglowodorowym (R), tj. R-CH2-OH.
tów personalizowanych – patent w USA dotyczący preparatu na polepszenie jakości skóry głowy i włosów. P roduktem S-demetylacji 2-amino-6-metylomerkaptopuryny jest 2-amino-merkaptopuryna.
Ciekawym przykładem reakcji utleniania ksenobiotyków jest także utlenianie przy heteroatomie, czyli przyłączanie atomu tlenu do heteroatomów takich jak azot czy siarka, tj. odpowiednio N-oksydacja i S-oksydacja.
N-oksydacja dotyczy zazwyczaj amin trzeciorzędowych42, które pod wpływem enzymów mikrosomalnych utleniają się do tlenków amin. Powstałe metabolity mają charakter silnych zasad i zazwyczaj odznaczają się wyższą toksycznością. Przykładem może być przemiana trietyloaminy (TEA) w N-tlenek trietyloaminy (TEAO). Trietyloamina jako składnik produktów kosmetycznych jest dozwolona do stosowania w ograniczonym stężeniu – jej dopuszczalne maksymalne stężenie w gotowym produkcie wynosi do 2,5% tylko dla preparatów niespłukiwanych. Stężenie TEA w produktach pozostających na skórze nie powinno przekraczać 5%. Ponadto TEA nie powinna być stosowana w preparatach, w których znajdują się substancje nitryzujące. S-oksydacja dotyczy sulfidów (tioeterów) alifatycznych i heterocyklicznych do odpowiednich sulfotlenków i sulfonów pod wpływem enzymów mikrosomalnych oraz FMO. Powstające metabolity charakteryzują się zazwyczaj większą toksycznością od wyjściowych ksenobiotyków. Przykładem może być disulfid diallilowy (DADS), który może ulegać biotransformacji do tiosulfinianu diallilu (allicyna, DADSO). DADS ma zastosowanie w kompozycjach zapachowych perfum. S-oksydacja DADS do DADSO w ludzkiej wątrobie zachodzi pod wpływem izoenzymów FMO oraz enzymów mikrosomalnych, spośród których najważniejszą rolę odgrywa CYP2E1.
Kolejnym typem reakcji utleniania ksenobiotyków są reakcje związane z aminami – deaminacja oksydacyjna oraz utlenianie amin aromatycznych, tj. przyłączanie atomu tlenu do atomu azotu grupy aminowej. Tego typu reakcje w toksykologii kosmetyków są związane głównie ze składnikami farb do włosów z uwagi na powszechność występowania amin aromatycznych w tym typie produktów kosmetycznych.
Jeśli chodzi o deaminację oksydacyjną, to polega ona na utlenianiu niektórych amin do ketonów pod wpływem oksydazy aminowej lub niektórych amin alifatycznych do odpowiednich alkoholi, aldehydów lub ketonów pod wpływem monoaminooksydazy i diaminooksydazy. Przykładem może być 1,6-diaminoheksan stosowany jako substancja buforująca w niektórych produktach kosmetycznych, który może ulegać biotransformacji do 1-aminoheksanalu.
Drugi typ przemian dotyczy amin aromatycznych, w których do atomu azotu grupy aminowej dołączany jest tlen, mogą wówczas powstawać związki o charakterze hydroksyloamin oraz związków N-nitrozowych (NOC’s, N-nitroso compounds).
42 To znaczy aminy, w których gr upa aminowa jest związana z atomem węgla, któr y jest połączony z trzema łańcuchami węglowodorowymi (R1, R2 i R3), tj. NH2-CR1R2R3.
Związki te odznaczają się wysoką toksycznością względem wyjściowych amin i mogą działać zarówno methemoglobinotwórczo, jak i rakotwórczo. Jak już wcześniej wspomniano, przykładem ksenobiotyków ulegających tym przemianom i obecnych w kosmetykach mogą być aminy aromatyczne zawarte w farbach do włosów. Pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe aminy są składnikami wszystkich utleniających preparatów do farbowania włosów i są zwykle stosowane w stężeniach 0,1–3%. Wiele amin drugorzędowych zostało zidentyfikowanych w opinii europejskiego Komitetu Naukowego ds. Bezpieczeństwa Konsumentów (SCCS, Scientific Committee On Consumer Safety) z marca 2012 r. (SCCS/1458/11) jako podatne do tworzenia NOC’s w postaci N-nitrozoamin. Związki te mogą powstawać podczas procesu farbowania włosów, a ich zawartość jest ograniczona do < 50 ppb. Jednakże w opinii SCCS nie uznano, że nitrozowanie amin może nastąpić po procesie farbowania włosów, który nie kończy się po 30 minutach od nałożenia farby na włosy, ale może trwać nawet do 24 godzin. Powstające w tym procesie związki pośrednie mają niską masę cząsteczkową i charakteryzują się lipofilowością, dając w ten sposób możliwość znacznej penetracji przez włosy i skórę głowy. Nie wiadomo, jak długo te związki pośrednie pozostają na włosach lub skórze, ale ponieważ są to aminy drugorzędowe, to mogą one tworzyć NOC’s. W tabeli 4.5 przedstawiono przykład ukazujący nitrozowanie związku pośredniego (trimeru) powstającego podczas farbowania włosów w wyniku kaskady przemian z p-fenylenodiaminy (PPD) podczas farbowania włosów.
Ostatnim przykładem utleniania ksenobiotyków przedstawionym w tabeli 4.5 są reakcje desulfatacji (dawnej desulfuracja), czyli usunięcia atomu siarki poprzez zastąpienie go atomem tlenu. Tego typu przemiany są charakterystyczne w toksykologii w szczególności w przypadku leków będących pochodnymi tiomocznika (np. tiopental) oraz insektycydów będących pochodnymi kwasu tiofosforowego(V) (np. metyloparation). W produktach kosmetycznych można znaleźć np. tiomocznik, który może być (hipotetycznie) biotransformowany do mocznika.
Reakcje I fazy – redukcja ksenobiotyków
Z chemicznego punktu widzenia termin redukcja43 oznacza utratę elektronów, a więc atom danego pierwiastka ulegający temu procesowi zmniejszy swój stopień utlenienia. Redukcja ksenobiotyków w ustroju zachodzi rzadziej niż proces utleniania. Można wręcz stwierdzić, że w porównaniu z utlenianiem redukcja odgrywa w biotransformacji ksenobiotyków tylko podrzędną rolę. Zazwyczaj dochodzi do redukcji aldehydów, związków azowych, nitrowych lub może zachodzić dehalogenacja. W tabeli 4.6 przedstawiono typy, schematy i przykłady reakcji redukcji ksenobiotyków zaliczanych do reakcji I fazy biotransformacji.
43 Często w biochemii reakcje redukcji opisuje się jako reakcje, w których dochodzi do przyłączania atomów wodoru.
Unieczynnienia hemoglobiny
Oprócz deficytu tlenu w powietrzu czy niedotlenienia na drodze hipoksji istnieje również możliwość unieczynnienia hemoglobiny. Unieczynnienie czy zablokowanie hemoglobiny może zachodzić na dwa sposoby:
y związanie się hemoglobiny z inną cząsteczką niż O2 [np. tlenek węgla(II)];
y utlenienie hemoglobiny przez substancje utleniające [np. azotany(III), metabolity amin aromatycznych].
Typowym przykładem tłumaczącym związanie się hemoglobiny z inną cząsteczką niż O2 jest unieczynnienie hemoglobiny przez tlenek węgla(II). Ksenobiotyk ten reaguje ze zredukowaną formą Hb (Fe2+) podobnie jak tlen, tworząc połączenie (addukt) podobne do hemoglobiny (HbO2), tzw. karboksyhemoglobinę (HbCO). Powinowactwo tlenku węgla(II) do hemoglobiny jest ok. 200 razy większe niż powinowactwo do O2. Mechanizm tego działania polega na tym, że CO konkuruje z O2 o cztery miejsca wiążące w hemoglobinie. Należy zwrócić uwagę, iż wiązanie zarówno tlenu, jak i tlenku węgla(II) powoduje zmiany konformacyjne60 w cząsteczce hemoglobiny (ryc. 5.2).
Rycina 5.2.
Zmiany konformacyjne w układzie hemowym hemoglobiny w zależności od sytuacji.
60 Zmiana konformacyjna to zmiana układu przestrzennego atomów w cząsteczce chemicznej mogąca zmieniać się przez obrót wokół pojedynczych wiązań chemicznych bez ich zrywania.
Toksyczne działanie tlenku węgla(II) polega więc na jego zdolności do tworzenia stabilnych połączeń z metaloproteinami, głównie z hemoglobiną. Innym sposobem unieczynnienia hemoglobiny jest utlenienie Fe(II) do Fe(III) w postaci jonu żelaza w układzie hemowym, co wiąże się z utratą aktywności biologicznej przez to białko. Taka sytuacja występuje, gdy niektóre ksenobiotyki powodują utlenienie hemoglobiny zredukowanej – Hb(Fe2+) – do tzw. methemoglobiny – MetHb(Fe3+). Tak utleniona postać hemoglobiny nie jest zdolna do przenoszenia O2, a niedotlenienie związane z jej unieczynnieniem na poziomie 60–70% może prowadzić nawet do zgonu. Warto zwrócić w tym miejscu uwagę na to, że narażenie na substancje methemoglobinotwórcze (np. nitro- i aminozwiązki aromatyczne) występuje w szczególności w przemyśle barwników i kosmetycznym.
Zablokowanie oddychania tlenowego
Na wstępie należy zaznaczyć, że tematyka dotycząca zablokowania oddychania tlenowego nie dotyczy powszechnie rozumianego „oddychania”, ale tzw. oddychania komórkowego, zwanego również utlenianiem biologicznym61. Podczas tego procesu uwalniana jest energia w postaci użytecznej biologicznie, co może być wykorzystane przez komórki. Proces oddychania komórkowego obejmuje większość reakcji związanych z przekształceniem energii chemicznej zawartej w substancjach w postać użyteczną biologicznie62.
Idea tego procesu polega na tym, że z substancji pokarmowych (glukoza) pod wpływem tlenu uwalniany jest węgiel pod postacią tlenku węgla(IV), woda oraz powstaje energia w postaci właśnie ATP.
Najpowszechniejszym szlakiem oddychania tlenowego jest rozkład glukozy, co można przedstawić schematycznie jako:
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O → 6 CO2 + 12 H2O + 38 ATP
Należy zdawać sobie sprawę z tego, że komórki nie są w stanie „tak po prostu” rozłożyć glukozy w myśl przedstawionej reakcji w jednym etapie. W rzeczywistości oddychanie komórkowe jest ciągiem reakcji, w którym można wyszczególnić cztery etapy: y glikolizę; y tworzenie acetylo-CoA;
61 Każda komórka organizmu bez przerwy pobiera substancje pokarmowe (odżywcze), a część tych substancji wykorzystywana jest jako „paliwo” w procesie oddychania komórkowego (utleniania biologicznego).
62 Energia w postaci użytecznej biologicznie oznacza ATP (adenozynotrifosforan) – substancję stanowiącą nośnik energii chemicznej używaną w metabolizmie komórki.
y cykl Krebsa (tzw. cykl kwasu cytrynowego); y transport elektronów i fosforylację chemiosmotyczną.
Związek między tymi procesami i miejsce ich zachodzenia przedstawiono schematycznie na rycinie 5.3. Główne etapy oddychania komórkowego zostały również krótko opisane w tabeli 5.1. Należy zauważyć, że z uwagi na złożoność ostatniego etapu został on w tabeli podzielony na dwie sekcje. Wiedza dotycząca oddychania komórkowego jest niezbędna do zrozumienia mechanizmów działania różnych ksenobiotyków.
W przypadku braku tlenu zostanie zablokowany końcowy cytochrom łańcucha oddechowego – cytochrom a3 (kompleks IV – zob. tab. 5.1), który przekazuje dwa elektrony na cząsteczkę O2. Efektem tego jest zablokowanie pozostałych akceptorów, a więc zablokowanie całego szlaku wstecz, aż do NADH. Konsekwencją tego jest zahamowanie tworzenia ATP w łańcuchu oddechowym. Większość komórek organizmów nie może żyć dłużej bez tlenu, ponieważ ilość energii przekształcanej jest niewystarczająca do podtrzymania procesów życiowych. Zablokowanie łańcucha transportu elektronu przez brak tlenu nie jest jedynym czynnikiem tłumaczącym mechanizm działania toksycznego na drodze blokowania oddychania komórkowego. Istnieje wiele trucizn, które hamują prawidłowe funkcjonowanie układu cytochromów. Przykładem mogą być jony cyjankowe (CN–), które silnie wiążą się z cytochromem a3, uniemożliwiając tym samym przeniesienie elektronów na O2.
glikoliza
cytozol
Rycina 5.3.
2ATP
tworzenie acetylo-CoA cykl Krebsa
transport elektronów i fosforylacja chemiosmotyczna
2ATP 32ATP
Związek między głównymi procesami oddychania komórkowego i miejsce ich zachodzenia.
Schematyczne przedstawienie procesu(-ów)
Tabela 5.1. Główne etapy oddychania komórkowego Etap oddychania komórkowego Opis
+ acetylo -C oA Mi tochondrium Cy tozo l pirogronian białko transportujące koenzym A
2 3 +
Glikoliza (cytozol) Metabolizm glukozy stanowiący ciąg procesów zachodzących w cytozolu, w wyniku których powstają dwie cząsteczki pirogronianu (CH 3 –CO–COO –) z zyskiem 2 cząsteczek ATP
Tworzenie acetylo-CoA (mitochodnium) W drugim etapie powstały pirogronian ulega przemianom z koenzymem A (CoA), tworząc w konsekwencji acetylo-CoA
Schematyczne przedstawienie procesu(-ów)
Opis
Etap oddychania komórkowego
W trzecim etapie dochodzi do ośmiu procesów:
1. W wyniku kondensacji acetylo-CoA ze szczawiooctanem powstaje cytrynian
Cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego) (mitochondrium)
2. Cytrynian ulega wewnętrznemu przegrupowaniu w izocytrynian
3. Izocytrynian ulega dehydrogenacji i dekarboksylacji, w wyniku czego powstaje α -ketoglutaran
4. α -ketoglutaran ulega dehydrogenacji i dekarboksylacji, w wyniku czego powstaje sukcynylo-CoA
5. Wiązanie łączące CoA w sukcynylo-CoA zostaje przerwane i powstaje bursztynian
6. Bursztynian jest utleniany do fumaranu
7. Fumaran przyłącza cząsteczkę wody, dając jabłczan
8. Jabłczan ulega dehydrogenacji, dając szczawiooctan W cyklu Krebsa dochodzi więc do kondensacji acetylo-CoA z szczawiooctanem, w wyniku czego powstaje cytrynian, który następnie podlega licznym przekształceniom, dając w konsekwencji ponownie szczawiooctan, a zyskiem energetycznym jest jedna cząsteczka ATP. Pamiętajmy jednak, że z jednej cząsteczki glukozy (zob. glikoliza) powstają dwie cząsteczki acetylo-CoA, więc do spalenia jednej cząsteczki glukozy potrzebne są dwa „obroty” cyklu
Transport elektronów Zwróćmy uwagę, że podczas opisanych procesów (glikoliza, tworzenie acetylo-CoA, cykl Krebsa) na pewnych etapach uwalniane są atomy wodoru (w postaci kationów wodoru, H + ). Co się z nimi dzieje? Przypomnijmy sobie z podstaw biochemii, że H + są przekazywane na pierwsze akceptory wodoru, którymi są najczęściej NAD + (dinukleotyd nikotynamidoadeninowy) oraz FAD (dinukleotyd flawino-adeninowy). Akceptory te, przyjmując H + , tworzą zredukowane postacie, odpowiednio NADH oraz FADH. Związki te wchodzą do łańcucha transportu elektronów. System transportu elektronów jest łańcuchem akceptorów elektronów zlokalizowanym w głębi wewnętrznej błony mitochondrium. Do akceptorów tych należą FMN (mononukleotyd flawinowy), Q (ubichinon) oraz grupa pokrewnych białek, tzw. cytochromy. Akceptory te zgrupowane są w cztery kompleksy (I–IV). Nie wchodząc w szczegóły, można przyjąć, że atomy wodoru i elektrony przechodzą wzdłuż łańcucha transportu elektronów i podlegają kolejnym reakcjom utlenienia-redukcji (redoks), co nie będzie omawiane szczegółowo. Końcowym akceptorem wodoru i dwóch elektronów w systemie łańcucha transportu elektronów jest cząsteczka tlenu, która daje w konsekwencji wodę w myśl reakcji: 2H + + 2 e –+ ½ O 2 → H 2 O
oksydacja fosforylacja
Schematyczne przedstawienie procesu(-ów)
Etap oddychania komórkowego Opis
eństrzzepr międzybłonowa wewnętrzna błona
Podczas przenoszenia elektronów na kolejne akceptory w łańcuchu transportu elektronów w jego trzech etapach jest uwalniana wystarczająca ilość energii do przenoszenia H + przez wewnętrzną błonę mitochondrium i ostatecznie do syntezy ATP. Należy zauważyć, że przepływ elektronów przez łańcuch jest ściśle powiązany z tworzeniem ATP poprzez fosforylację ADP (adenozynodifosforanu) w myśl reakcji: ADP + P i → ATP. Ponieważ proces ten jest powiązany z utlenianiem związków wchodzących w skład układu transportu elektronów, jest nazywany fosforylacją oksydacyjną. Należy zauważyć, że transport elektronów oraz synteza ATP są powiązane przez gradient protonów w poprzek wewnętrznej błony mitochondrium. Energia powstała na skutek procesów zachodzących w łańcuchu jest wykorzystywana do przepompowywania H + przez wewnętrzną błonę mitochondrium do przestrzeni między błoną wewnętrzną a zewnętrzną. Ponieważ wewnętrzna błona mitochondrium jest nieprzepuszczalna dla H + , które mogą wrócić do matriks jedynie dzięki specjalnym kanałom znajdującym się w błonie wewnętrznej. Kanały te utworzone są przez cząsteczki enzymu –syntetazy ATP.
Fosforylacja oksydacyjna (mitochondrium)
7.1.5. Wiek XIX i XX
Historia toksykologii kosmetyków zapisała się również na kartach XIX i XX w. Przełomem w nauce było odkrycie w 1898 r. przez Marię Skłodowską-Curie i Piotra Curie dwóch pierwiastków promieniotwórczych. Duże nadzieje pokładano w szczególności w radzie, ale także innych pierwiastkach wykazujących promieniotwórczość. W latach 20. XX w. we Francji pojawił się krem zawierający rad La Creme Activa – radioactive, do którego miało przekonywać hasło: „W energii radu kryje się tryskająca fontanna młodości i piękna!”. Innym ciekawym przykładem może być pasta do zębów, która trafiła na rynek Niemiecki w latach 30. XX w., zawierająca wodorotlenek promieniotwórczego toru. O braku świadomości efektów ubocznych stosowania tego typu produktów świadczą slogany reklamowe w stylu: „Jestem substancją radioaktywną. Moje promienie masują Twoje dziąsła. Zdrowe dziąsła – zdrowe zęby”.
Oprócz zjawiska promieniotwórczości bardzo istotnym dla rozwoju naukowego toksykologii kosmetyków w XX w. było opracowanie przez amerykańskiego biologa Bruce’a Amesa testu diagnostycznego służącego do wykrywania siły mutagenu. Dzięki temu odkryciu przetestowano setki komercyjnie dostępnych produktów, z czego tylko dwa dały pozytywne wyniki: suchy kondensat dymu tytoniowego i utleniające barwniki stosowane w trwałych farbach do włosów. W 1975 r. przetestowano 169 komercyjnych preparatów do farbowania włosów, z których aż 150 uzyskało pozytywny wynik na mutagenność. Efektem tego był zakaz stosowania wielu składników do farbowania włosów wprowadzony w latach 70. XX w.
7.1.6. Współczesność
Jak obecnie kształtuje się historia toksykologii kosmetyków? Niewątpliwie ludzie są bardziej świadomi potencjalnego szkodliwego działania składników produktów kosmetycznych. Poczyniono wiele kroków w celu wyeliminowania lub ograniczenia szerokiego spektrum składników wcześniej stosowanych. Zarówno w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Australii, jak i w Europie istnieją instytucje zajmujące się regulacjami prawnymi dotyczącymi bezpieczeństwa stosowania produktów kosmetycznych. Ważnym etapem w rozwoju naukowym współczesnej toksykologii kosmetyków był zakaz przeprowadzania badań na zwierzętach z wykorzystaniem zwierząt laboratoryjnych, który obowiązuje w krajach członkowskich Unii Europejskiej od 11 września 2013 r. (Dyrektywa Rady 86/609/EWG w sprawie ochrony zwierząt wykorzystywanych do celów doświadczalnych i naukowych).
Wymusiło to rozwój nowoczesnych metod alternatywnych, opartych na zasadzie „3R” (trzech „eR-ów”), która uwzględnia trzy elementy: y reduce (reduce – ,,zredukować”) – zmniejszenie liczby zwierząt wykorzystywanych do badań w celu uzyskania określonej ilości informacji;
y refine (refine – ,,wysubtelnić”) – udoskonalanie badań toksykologicznych w celu zmniejszenia cierpień zwierząt lub stresującego oddziaływania badań na nie; y replace (replace – ,,zastąpić”) – zastąpienie zwierząt metodami bez ich udziału (popularyzacja badań: in vitro, ex vivo i in silico).
Niewątpliwie rozwój toksykologii kosmetyków jest obecnie bardzo dynamiczny, ale jak dzisiaj wygląda ekspozycja ludzi na ksenobiotyki zawarte w kosmetykach? Bezdyskusyjnie największą grupą wyeksponowaną na produkty kosmetyczne są kobiety.
Można założyć, że przeciętna kobieta używa statystycznie w ciągu dnia ok. 12 produktów kosmetycznych. Przyjmując również, że jeden produkt kosmetyczny zawiera ok. 12 składników, daje to ok. 144 ksenobiotyków w ciągu jednego dnia. Warto zauważyć, że kosmetyki nie są wchłanianie tylko dermalnie, ale również doustnie (np. pasty do zębów, płyny do higieny jamy ustnej, szminki, pomadki) oraz przez drogi oddechowe (np. lakiery do włosów, opary lakierów do paznokci). Ilość ksenobiotyków zawartych w stosowanych przez kobiety kosmetykach i liczne drogi wchłaniania tych szkodliwych substancji składają się na przerażający obraz zagrożeń, na jakie narażone są kobiety używające kosmetyków. A jak kształtuje się ten obraz u mężczyzn?
Na podstawie wyników amerykańskich statystyk wynika, że przeciętny mężczyzna statystycznie używa dziennie 6 produktów kosmetycznych. Niewątpliwie w XXI w. narażenie mężczyzn na szkodliwe produkty kosmetyczne jest znacznie większe niż w poprzednich stuleciach. Przyczyny tej sytuacji są dosyć złożone, ale można wyszczególnić kilka najważniejszych czynników mających z tym związek, m.in. aktualne trendy w modzie, metroseksualizm72, zmiany w sposobie wychowania chłopców oraz zwiększenie tolerancji społecznej na mężczyzn o orientacji homoseksualnej. To wszystko sprawia, że współczesny mężczyzna może być narażony na wiele ksenobiotyków obecnych w kosmetykach.
Czy możemy się czuć bezpieczni? Już od narodzin człowiek jest narażony na działanie wielu produktów kosmetycznych, w szczególności pielęgnacyjnych, np. preparatów przeciwko odparzeniom, chusteczek nawilżających, szamponów do włosów, płynów do kąpieli, emolientów i wielu innych. Nasze przyzwyczajenia do częstego sięgania po rozmaite kosmetyki i przekazywanie tego nawyku kolejnym pokoleniom (np. sprawdzone kremy, farby do włosów), a także zbyt częste zapobiegawcze stosowanie wielu produktów (np. nadmiar kremu do opalania) sprawiają, że często nie pamiętamy, że kosmetyki mogą być szkodliwe. Przyczynia się do tego również zbyt duże zaufanie do instytucji zajmujących się tymi zagadnieniami i bagatelizowanie potencjalnych zagrożeń.
72 Metroseksualizm – styl życia młodych mężczyzn upowszechniany przez współczesną kulturę masową, w którym szczególną rolę odgrywa skupienie na własnej cielesności, podążanie za modą, korzystanie ze zdobyczy kosmetologii, przywiązywanie wagi do własnej atrakcyjności.
Przykładem nieuczciwych i tragicznych w skutkach praktyk była sprzedaż pudru zawierającego talk przez jedną z największych firm kosmetycznych na świecie. Mieszkanka Alabamy (USA), która w 2015 r. zmarła na raka jajników, przez 35 lat używała kosmetyku (pudru) zawierającego talk – ksenobiotyk odpowiedzialny za rozwój jej choroby. Jest to przykład, który powinien uświadomić nie tylko konsumentom, ale również producentom wagę i skalę odpowiedzialności związanej z bezpieczeństwem kosmetyków. Ponadto jest to również przestroga dla osób, które bez odpowiedniego przygotowania chcą podejmować się oceny bezpieczeństwa produktów kosmetycznych jako tzw. safety assessorzy.
7.2. DEFINICJA I ZAKRES WSPÓŁCZESNEJ
TOKSYKOLOGII KOSMETYKÓW
Znalezienie wyjaśnienia bądź nawet wzmianki terminu toksykologia kosmetyków w literaturze fachowej (zarówno anglojęzycznej, jak i polskiej), w zasadzie nie jest możliwe. Opierając się na szerokim przeglądzie literatury można dojść do wniosku, że termin ten został użyty zaledwie dwa razy wyłącznie jako tytuł rozdziału, tj. „Toxicology of Cosmetics” 73 czy „Cosmetic Toxicology” 74. Z reguły termin ten jest zawsze rozumiany jako synonim oceny bezpieczeństwa kosmetyków. W literaturze polskiej również obserwuje się podobną tendencję – w podręcznikach akademickich i skryptach można znaleźć tytuły rozdziałów typu „Bezpieczeństwo wyrobów kosmetycznych”, często tematyka jest również zaliczana do „Toksykologii użytkowej”. Czy takie postępowanie jest słuszne i uzasadnione? Czy aby na pewno należy toksykologię kosmetyków traktować na równi z oceną bezpieczeństwa kosmetyków?
Odpowiedź na postawione pytania jest negatywna. Toksykologia kosmetyków stanowi dział toksykologii, z kolei ocena bezpieczeństwa to jedynie element jej zakresu. Zagadnienia toksykologiczne dotyczące wpływu składników na organizm człowieka zawsze były rozważane, ale tematyka ta nie była tak popularna jak inne dobrze ugruntowane działy toksykologii. Warto wspomnieć o tym, że wydawane obecnie czasopismo „Food and Chemical Toxicology” (Elsevier) nosiło pierwotnie nazwę „Food and Cosmetics Toxicology” (1963–1982). W dzisiejszej literaturze fachowej można znaleźć wiele artykułów naukowych dotyczących zagadnień związanych ze składnikami produktów kosmetycznych (np. badanie enzymów reakcji biotransformacji, badanie mechanizmów działania toksycznego). Analizy te są bardzo ważne,
73 Middleton J.D.: Toxicology of Cosmetics (rozdz. 16) W: Pharmacology of the Skin II. Handbook of Experimental Pharmacology (red. M. Greaves, S. Shuster). Springer, Berlin/Heidelberg 1989.
74 J.F. Corbett, R.K. Sharma, E.W. Dressler: Cosmetic Toxicology. W: Toxicology (red. H. Marquardt i wsp.). Academic Press, San Diego, Kalifornia 1999.
RAPORT OCENY
BEZPIECZEŃSTWA
PRODUKTÓW KOSMETYCZNYCH
11.1. INFORMACJE WSTĘPNE
Zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) 1223/2009 z 30 listopada 2009 r. dotyczącym produktów kosmetycznych produkt musi być bezpieczny dla zdrowia ludzi. Każdy producent przed wprowadzeniem preparatu kosmetycznego do obrotu jest zobligowany do przeprowadzenia pełnej analizy produktu pod kątem bezpieczeństwa zakończonej raportem z wykonania oceny bezpieczeństwa (CPSR, Cosmetic Product Safety Report). Raport taki musi zawierać m.in. szczegółową specyfikację produktu oraz wyniki testów konserwacji. Należy zwrócić uwagę, że sporządzanie raportu bezpieczeństwa dla produktów kosmetycznych jest procesem niejednokrotnie bardzo mozolnym, trudnym, złożonym i długotrwałym.
Zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1223/2009 z 30 listopada 2009 r. dotyczącym produktów kosmetycznych oraz związaną z nim Decyzją Wykonawczą Komisji z dnia 25 listopada 2013 r. w sprawie wytycznych dotyczących załącznika I do wspomnianego rozporządzenia raport z oceny bezpieczeństwa składa się z dwóch części, tj. A – informacji na temat bezpieczeństwa produktu kosmetycznego oraz B – oceny bezpieczeństwa produktu. W kolejnych podrozdziałach zostaną omówione szczegółowo wszystkie elementy raportu, którego strukturę przedstawiono i krótko opisano w tabeli 11.1.
Tabela 11.1.
Struktura raportu bezpieczeństwa produktu kosmetycznego – zakres informacji w nim zawartych
Części raportu Zakres informacji A. Informacje na temat bezpieczeństwa produktu kosmetycznego
1. Ilościowy i jakościowy skład produktu kosmetycznego
2. Właściwości fizyczne i chemiczne oraz stabilność produktu kosmetycznego
3. Jakość mikrobiologiczna
4. Zanieczyszczenia, ilości śladowe, informacje o materiale, z którego wykonano opakowanie
5. Normalne i dające się racjonalnie przewidzieć stosowanie
6. Narażenie na działanie produktu kosmetycznego
• Ilościowy i jakościowy skład produktu kosmetycznego, w tym identyfikacja chemiczna substancji (nazwa chemiczna, INCI, CAS, EINECS/ELINCS) oraz ich zamierzone funkcje
• W wypadku kompozycji zapachowych oraz aromatycznych nazwa oraz numer kodu kompozycji i tożsamość dostawcy
• Właściwości fizyczne i chemiczne substancji lub mieszanin oraz produktu kosmetycznego
• Stabilność produktu kosmetycznego w dających się racjonalnie przewidzieć warunkach przechowywania
• Specyfikacje mikrobiologiczne substancji lub mieszaniny i produktu kosmetycznego
• Wyniki badania obciążeniowego
• Czystość substancji i mieszanin
• W razie obecności śladowych ilości substancji niedozwolonych dowody na to, że ich uniknięcie jest niemożliwe ze względów technicznych
• Istotne właściwości materiału, z którego wykonano opakowanie, w szczególności jego czystość i stabilność
• Normalne i dające się racjonalnie przewidzieć stosowanie produktu
• Rozumowanie powinno być uzasadnione, w szczególności w świetle ostrzeżeń i innych wyjaśnień na etykietach produktu
• Dane dotyczące narażenia na działanie produktu kosmetycznego uwzględniające wnioski z punktu 5 w odniesieniu do:
miejsca (miejsc) zastosowania,
powierzchni aplikacji,
ilości zastosowanego produktu,
czasu trwania i częstotliwości stosowania,
normalnej(-ych) i dającej(-ych) się racjonalnie przewidzieć drogi (dróg) narażenia,
populacji docelowej(-ych) lub narażonej(-ych).
Należy również wziąć pod uwagę potencjalne narażenie określonej populacji
7. Narażenie na działanie substancji
Dane dotyczące narażenia na działanie substancji zawartych w produkcie kosmetycznym dla odpowiednich toksykologicznych punktów końcowych, uwzględniające informacje z punktów 6 i 8
B. Ocena bezpieczeństwa
8. Profil toksykologiczny
9. Działanie niepożądane i ciężkie działanie niepożądane
10. Informacje o produkcie kosmetycznym
• Profil toksykologiczny substancji zawartych w produkcie kosmetycznym dla wszystkich istotnych toksykologicznych punktów końcowych
• Należy zwrócić szczególną uwagę na ocenę toksyczności lokalnej (działanie drażniące na skórę i oczy), działanie uczulające na skórę, a w wypadku pochłaniania promieniowania UV na fototoksyczność
• Należy rozważyć wszystkie istotne toksykologiczne drogi wchłaniania, a także działanie ogólnoustrojowe, na podstawie poziomu bez obserwowanego działania szkodliwego (NOAEL) należy obliczyć margines bezpieczeństwa (MoS) – nieuwzględnienie tych czynników należy właściwie uzasadnić
Wszystkie dostępne dane na temat działania niepożądanego i ciężkiego niepożądanego kosmetycznego wyniku działania produktu kosmetycznego (lub w odpowiednich przypadkach innych produktów kosmetycznych z uwzględnieniem danych statystycznych)
Inne istotne informacje (np. istniejące badania z udziałem ochotników lub odpowiednio potwierdzone i uzasadnione wyniki oceny ryzyka przeprowadzonej w innych pokrewnych dziedzinach)
1. Wniosek z oceny Oświadczenie dotyczące bezpieczeństwa produktu kosmetycznego
2. Ostrzeżenia i instrukcje stosowania umieszczane na etykiecie
3. Rozumowanie
4. Kwalifikacje eksperta i zatwierdzenie części B
Oświadczenie o konieczności umieszczenia na etykiecie określonych ostrzeżeń i instrukcji stosowania
• Wyjaśnienie rozumowania naukowego, którego wynikiem jest wniosek z oceny podany w sekcji 1 oraz oświadczenie podane w sekcji 2
• Wyjaśnienie to powinno się opierać na opisie określonym w części A
• W odpowiednich przypadkach ocenia się i omawia marginesy bezpieczeństwa
• Imię oraz nazwisko i adres safety assessora
• Dowód kwalifikacji safety assessora
• Data i podpis safety assessora
CAS (Chemical Abstracts Service) – największa na świecie chemiczna naukowa baza danych; EINECS (European Inventory of Existing Chemical Substances)/ELINCS (European List of Notified Chemical Substances) – Europejski Wykaz Istniejących Substancji o Znaczeniu Komercyjnym/Europejski Wykaz Notyfikowanych Substancji Chemicznych; INCI (International Nomenclature of Cosmetic Ingredients) – międzynarodowe nazewnictwo składników kosmetyków; MoS (margin of safety) – margines bezpieczeństwa
NOAEL (no-observed adverse efect level) – najwyższe stężenie niedziałające