Độc Học, Môi Trường Và Sức Khỏe Con Người [In lần 3] - Trịnh Thị Thanh phần 7 docx

liều lượng- phản ứng phép tính tốn thống kê khác biệt rõ rệt việc tăng tượng xuất u với nhóm động vật đối chứng (4) Suy giảm liên quan đến liều lượng thời gian phát triển khối u (5) Có tăng liên quan đến liều lượng tỷ lệ u ác tính tỷ lệ u lành tính (6) Tăng loại u bất bình thường hay u điểm bất bình thường Liều lượng làm chất trở thành độc chất Tất hợp chất độc chất Khơng có chất chất không độc Một hàm lượng hợp lý phân biệt khác độc chất thuốc chừa bệnh 6.5 ĐÁNH GIÁ VỀ LIỀU LƯỢNG - ĐÁP ỨNG 6.5.1 Giới thiệu chung Ngay hóa chất đến mục tiêu, phản ứng với phân tử chức tế bào công vào để gây tác động đáp ứng Đánh giá liều lượng - đáp ứng đề cập đến mối quan hệ đỉnh lượng lượng tiếp xúc người với mức độ tổn thương hay mắc bệnh Một liều (dose) đơn vị tiếp xúc với hóa chất thường biểu diễn dạng đơn vị khối lượng hóa chất đơn vị thể trọng (trên Kg thể trọng), diện tích bề mặt thể (trên m2 cm2 diện tích bề mặt thể) Mối liên quan liều lượng hiệu ứng sinh học nguyên tắc lĩnh vực độc chất học Số liệu đánh giá liều lương - đáp ứng suy từ nghiên cứu động vật, số trường hợp suy từ nghiên cứu bệnh học nhóm người tiếp xúc Có thể có nhiều mối liên hệ khác cho chất hóa học gây nhiều tác hại khác điều kiện tiếp xúc khác Nguy chất hóa học khơng thể chắn với mức độ tin cậy mối liên hệ liều 103 lượng - đáp ứng chưa định lượng chất hóa học biết đến "độc chất" Trong đánh giá liều lượng - đáp ứng, mối liên quan định lượng lượng tiếp xúc (liều lượng) mức độ tượng hay mức trầm trọng độc tính (phản ứng) xác định Trong đánh giá liều lượng - đáp ứng mức tiếp xúc cần thiết để gây nên tác hại độc chất xác định Sự sinh đáp ứng mức độ đáp ứng có liên quan với nồng độ tác nhân vị trí phản ứng Đáp ứng liều lượng có liên hệ nhân với Tuy nhiên liều lượng thấp, ta không quan sát đáp ứng Liều lượng thấp mà đáp ứng cịn đo gọi "Liều ngưỡng" Nếu số liệu liều lượng - đáp ứng có dầy đủ biểu thị chúng đồ thị đường nối điểm số liệu gọi đồ thị liều lượng - đáp ứng Trong thực tế số liệu có đầy đủ nhiều trường hợp phải suy đốn phản ứng từ thí nghiệm động vật (hay tiếp xúc địa điểm làm việc), số liệu thường sai số nhiều so với mức độ tiếp xúc thực Có nhiều dạng đường cong liều lượng -đáp ứng, đường cong loại grade đường cong dạng quantal Đối với đuờng cong dạng grade, tác động xác định thể cá nhân cường độ xếp hạng hàm số loa liều lượng hóa chất Các cá thể quần thể có đường cong liều lượng - đáp ứng khác khác biệt sinh học Đường cong dạng quantal liên quan đến lớp liều lượng hóa chất với tần số phản ứng quần thể nghiên cứu Đáp ứng xác định trước tác hại Trong đồ thị liều lượng đáp ứng dạng quantal tần số thay cường độ đường cong dạng grade Đáp ứng không đưa giả định Điều 104 có nghĩa nghiên cứu thực nghiệm phải tiến hành để chứng minh phản ứng ghi nhận kết tiếp xúc với hóa chất Nguyên nhân phải chứng minh có nhiều cách để đường cong liều lượng-đáp ứng dùng để so sánh độc tính hóa chất Nếu đáp ứng vẽ hàm số loa liều lượng độ dốc đường thẳng dùng để so sánh Độ dốc lớn hóa chất độc hại Điều có nghĩa liều lượng tăng chút, gây thay đổi lớn phản ứng Sử dụng loa liều lượng, liều hiệu 50 ED 50 xác định Đó nồng độ tạo phản ứng nửa phản ứng mạnh cá thể định (đường cong liều lượng-phản ứng dạng grade), liều lượng tạo phản ứng 50 % quần thể tiếp xúc (đường cong liều lượng - phản ứng dạng quantal) Một ví dụ ED50 LD50 nửa liều gây chết suy phương pháp thống kê từ liều lượng hóa chất Liều lượng LD50 giết chết 50 % quần thể nghiên cứu điều kiện thí nghiệm xác định 105 106 Liều LD50 dùng sở việc đánh giá độc chất Ví dụ Ottoboni đề xuất việc đánh sau: Liều lượng gây chết thâm nhập qua miệng Bảng Liều lượng gây chết 107 LD 50 (mg/kg) Từ - 5 -50 50 - 500 500 - 000 Trên 000 Đối với trẻ em nặng 10 kg Đối với người lớn nặng DO kg giọt giọt đến 1/8 thìa cà phê 1/8 - thìa cà phê thìa đến thìa cà phê thìa 1/16 thìa cà phê 1/16 - 3/4 thìa cà phê 3/4 - thìa cà phê - 30 thìa cà phê 30 thìa cà phê Một số ví dụ bao gồm độc chất botulium, 0,0001 mg/kg trọng lượng thể nicotin 0,5 mg/kg trọng lượng thể; DDT 100 mg/kg trọng lượng thể aspirin 1.500 mg/kg trọng lượng thể; muối 3.000 mg/kg trọng lượng thể ;ethyl alcohol 10 000 mg/kg trọng lượng thể; đường 30.000 mg/kg trọng lượng thể (các giá trị tính cách tương đối) Liều lượng hóa chất biểu diễn trọng lượng hóa chất đơn vị trọng lượng thể (mg/kg trọng lượng thể) Các liều lượng biểu diễn trọng lượng hóa chất đơn vị diện tích bề mặt thể Ví dụ, mã hóa chất m2 hay cm2 bề mặt thể người (mg/m2 bề mặt thể người) Vấn đề phức tạp xác định phản ứng hóa chất liều lượng hóa chất có khả tương tác với quan tiếp nhận hay triệt tiêu quan tiếp nhận Nồng độ hóa chất quan tiếp nhận phụ thuộc vào nồng độ có máu Nồng độ máu phụ thuộc vào liều lượng hóa chất mà thể tiếp xúc điều kiện tiếp xúc Sự thống cách biểu diễn liều lượng cần thiết so sánh phản ứng thể loại hóa chất Cách biểu diễn liều lượng thống cần thiết, ví dụ: chuột nặng 200 gam nhận liều lượng 100 mg/kg trọng 108 lượng thể loại hóa chất nhấn liều 0,061 mg/cm2 diện tích bề mặt thể; người nặng 70 kg nhận liều giống hệt loại hóa chất nhận 0,388 mg/cm2 diện tích bề mặt thể Khơng có số liệu thuyết phục nói lên tính ưu việt tuyệt đối phương pháp biểu diễn liều lượng, thông thường liều lượng đựng biểu diễn mg/kg trọng lượng thể Hình 16 thể mối tương tác liều lượng-đáp ứng, cụ thể tác động tăng nồng độ chất trình sinh lý thể sống Hình 16 Sơ đồ tác động tăng nồng độ chất trình sinh lý thể sống Đối Với thể sống hệ sinh thái, người giả thiết tồn nồng độ hóa chất định, q trình sinh lý học diễn bình thường khơng có mặt hóa chất nào, nồng độ xác định thí nghiệm Tần số mức độ tác động đến sức khỏe hàm số 109 liều lượng (điều có nghĩa mật độ mức độ tác động đến sức khỏe tăng người tiếp xúc nhiều với hay nhiều hóa chất) Hệ nguyên tắc mức độ tiếp xúc người thiết lập cho đủ thấp để mật độ tác hại đến sức khỏe bỏ qua Trong hầu hết trường hợp mối liên quan liều lượng - đáp ứng phải thiết lập từ nghiên cứu động vật (số liệu từ nghiên cứu bệnh học thường không đủ để đánh giá liều lượng- đáp ứng) Có vấn đề xuất khơng phù hợp số liệu thí nghiệm từ động vật: • Động vật thường bị thí nghiệm với nồng độ cao nhiều so với nồng độ tiếp xúc người tác hại nồng độ thấp, phù hợp với thực tế phải suy diễn nhờ mơ hình tốn học hiệu ứng sinh học • Con người động vật khác độ nhạy cảm khác sinh lý, trao đổi chất v.v • Con người có đồng đen nhiều động vật thí nghiệm Do khoảng phản ứng hóa chất nghi vấn khơng thể hồn tồn trình bày động vật số hiệu chỉnh để tăng độ nhạy cảm có cho số người cần thiết phải thực 6.5.2 Đánh giá liều lượng - đáp ứng cho độc chất nội hấp Việc đánh giá liều lượng - đáp ứng cho ác độc chất nội hấp phụ thuộc phần vào tác động quan sát mức độ tiếp xúc định có đóng góp vào việc tạo thành tác động có hại hay không Những định dựa vào mức độ nặng nhẹ tiến triển tác động: từ việc thích nghi, thay đổi để phù hợp, đến thay đổi tâm lý hay sinh hóa, 110 bệnh lý khác dẫn đến việc mắc bệnh hay dẫn đến chết Phép đo độc tính tiến hành cách sử dụng nhiều điểm cuối tiêu chuẩn khác Điểm cuối lý tưởng điểm liên kết chặt chẽ với phân tử tạo thành tiếp xúc với độc chất Do chọn lựa điểm cuối gây độc khó khăn Có hai loại quan hệ liều lượng đáp ứng: - "Đáp ứng chia cấp bậc" miêu tả ứng đáp cá thể khoảng liều lượng hóa chất đặc trưng tăng liên quan tới liều lượng - "Đáp ứng định lượng" miêu tả phân phối đáp ứng liều lượng khác quần thể cá thể Nó loại "tất không" điểm cuối đặc biệt (như tử vong khả gây chết v.v ) phải coi "đáp ứng" Sự xác định giá trị LD-50 (liều lượng gây tử vong 50% số lượng động vật thí nghiệm) thường thí nghiệm để đánh giá mức độ độc hại độc chất Giá trị LD50 khơng phải số sinh học Nó thay đổi nhiều yếu tố ảnh hưởng tới độc tính, ví dụ: - Các tính chất hóa lý hóa chất - Cách thức tiếp xúc, thời gian tiếp xúc - Các yếu tố có liên quan tài vật chủ lồi, giơng, tuổi, giới tính, tình trạng sức khoẻ, bệnh tật chế độ ăn uống Liều lượng gây bệnh hay gây tử vong gọi nồng độ trực tiếp gây hại (FEL) Các khái niệm NOAEL, LOAEL FEL thường hữu ích cho đánh giá liều lượng - đáp ứng tượng nhiễm độc phức tạp Những ảnh hưởng không gây hại thay đổi trình sinh trưởng, phát triển, chức quan, sinh hóa hay hình dạng mà khơng làm ảnh hưởng tới hoạt 111 động bình thường Những ảnh hưởng nhỏ thường không gọi ảnh hưởng có hại Ví dụ việc giảm trọng lượng thể thường khơng coi ảnh hưởng có hại Đối với khái niệm thay đổi chức năng: ảnh hưởng không gây hại coi thay đổi mà không dẫn đến việc làm suy yếu khả hoạt động, không làm tăng nhạy cảm sinh vật ảnh hưởng gây hại ảnh hưởng hóa học, vật lý học hay mơi trường Ảnh hưởng có hại định nghĩa thay đổi sinh hóa, suy yếu chức năng, hay tổn thương bệnh lý đơn phương, hay kết hợp lại tác hại xấu đến chất sinh vật, hay suy giảm khả sinh vật phản ứng lại với thách thức thay đổi môi trường Sự khác biệt rõ rệt tác động quan sát mặt thống kê mặt sinh học đánh giá tương đương Ví dụ, suy giảm rõ rệt 8% trọng lượng thể cá thể nhóm thí nghiệm nhóm đối chứng q trình thí nghiệm độc chất mãn tính khơng coi khác biệt rõ rệt mặt sinh học Những thay đổi rõ rệt cường độ tác động hay xuất số loại bệnh lạ nhóm thí nghiệm nhóm đối chứng, đơi khơng có khác biệt rõ ràng phương diện thống kê, lại có khác biệt rõ rệt mặt sinh học Sự đánh giá mức độ phù hợp phương diện sinh học khác biệt hay không khác biệt phương diện thống kê cs.c tác động cần thiết Các tác động phục hồi trở lại phản ứng thích ứng tác động gây căng thẳng Những thay đổi phục hồi quay trạng thái bình thường ban đầu trình bị tác động hay tiếp xúc Các tác động không phục hồi trở lại thay đổi vĩnh viễn cịn tiếp tục phát triển, chí khoảng thời gian lâu sau tiếp xúc 112 Một số tác động có hại chắn không phục hồi trở lại như: dị tật bẩm sinh, xơ gan v.v Các tác động khác khó xếp loại Liều lượng (RfD - Reference Dose) liều lượng ước tính tiếp xúc người ngày mà không xảy nguy sức khỏe suốt đời Liều lượng dùng điểm chuẩn đánh giá tác động tiềm tàng mức tiếp xúc khác Tiếp xúc mức tương đương hay thấp với mức RfD không gây nguy cho sức khỏe Nếu liều lượng mật độ tiếp xúc vượt RfD xác suất gây tác động xấu cho sức khỏe người tăng Mức độ tin cậy giá trị RfD phụ thuộc vào chất lượng số liệu độc chất học hóa chất nghiên cứu Sự nghiên cứu khủng hoảng (Critical study) loài chọn sở việc xây dựng giá trị RfD Nhìn chung, liều lượng nghiên cứu khủng hoảng đại diện cho nồng độ thử nghiệm cao mà không gây tác động khủng hoảng (NOAEL) chọn làm giá trị RfD Nếu khơng có sẵn số liệu nghiên cứu thể người NOAEL dùng giá trị số liệu độc học động vật để thiết lập giá trị RfD Số liệu nghiên cứu thể người khơng có phải sử dụng số liệu nghiên cứu độc chất học động vật Khi đánh giá số liệu động vật, giá trị RfD suy từ giá trị NOAEL phù hợp từ tác động khủng hoảng nghiên cứu cẩn thận loài biết có phản ứng tương tự người hóa chất quan tâm Nếu khơng có số liệu mẫn cảm người mối tương quan với động vật thí nghiệm nói chung RfD suy từ giá trị NOAEL động vật nhạy cảm nghiên cứu Do có điều không chắn kể nên thực tế người ta phải chia giá trị NOAEL hóa chất cho 113 giá ta gọi "chỉ số an tồn" để loại bỏ yếu tố khơng chắn Giá trị thu NOAEL chia cho số an toàn gọi liều lượng RfD hay lượng tiếp xúc chấp nhận ngày (ADI) Chỉ số an toàn sử dụng thiết kế để đảm bảo mức độ tiếp xúc chấp nhận (RfD, ADI) nằm giá trị ngưỡng hay ngưỡng mức tiếp xúc nhạy cảm người Độ lớn số an toàn sử dụng trường hợp phụ thuộc vào: chất lượng số liệu độc chất, chất tác động độc hại Thời gian tiếp xúc động vật thử nghiệm liên hệ với thời gian nhóm người đối tượng phải tiếp xúc với hóa chất quan tâm hoàn hảo việc thiết tế thực thí nghiệm việc đánh giá NOAEL, số liệu liên quan đến độ nhạy, tính riêng biệt lồi 114 nhóm động vật Khái niệm "chỉ số an toàn" dùng tương đối thông dụng chúng thay tên “chỉ số không chắn” hay “chỉ số biến đổi" “Chỉ số không chắn”, UF (uncertaintly factor) thường bội số 10, với số tương đương với khía cạnh riêng biệt khơng chắn số liệu Cơ sở để áp dụng số không chắn khác sau: Lấy giá trị UF 10 suy diễn số liệu từ động vật cho người Chỉ số tính đến khác biệt lồi động vật có vú dùng thí nghiệm với người Sử dụng giá trị UF 10 cho khác biệt tổng quát cộng đồng nói chung cá thể nhạy cảm cộng đồng (ví dụ người già trẻ nhỏ) Giá trị UF 10 dùng giá trị NOAEL- suy từ nghiên cứu bán mãn tính (thay cho nghiên cứu mãn tính) Giá trị UF dùng LOAEL dùng NOAEL cịn thiếu nhiều số liệu tin cậy Số liệu tính đến khơng chắn suy diễn số liệu từ giá trị LOAEL sang số liệu NOAEL Tuy nhiên số trường hợp hệ số dùng 100 1000 Ví dụ: hệ số 10 thường xuyên dùng để ngoại suy từ lượng người có hạn tới số đông dân chúng Hệ số 100 thường áp dụng cho NOAEL từ bệnh kinh niên, khả ung thư nghiên cứu dài hạn Hệ số 1000 thường áp dụng cho nghiên cứu ngắn hạn (ví dụ: Một nghiên cứu bán mãn tính 90 ngày) cho nghiên cứu khác với liệu có han như: Nghiêncứu NOEAL 115 (mg/kgthể trọng/ngày) Bán mãn tính (nghiên cứu 90 ngày) 1500 Mãn tính (nghiên cứu năm) 1500 Nghiên cứu đa hệ 1000 Nghiên cứu phát triển 1250 NOAEL sử dụng 1000 mg/kg thể trọng - ngày Việc áp dụng hệ số an toàn 100 (NOEAL/UF SF: 1000/100) đưa đến kết liều lượng người hấp thụ ngày chấp nhận (ADI) 10 mg/kg thể trọng ADI lượng hóa chất hấp thụ ngày mà suốt đời dường không gây nguy hiểm đáng kể dựa tất kiện biết thời gian Ngồi số khơng chắn kể trên, số biến đổi (MF: modifying factor) sử dụng Chỉ số biến đổi biến thiên từ đến 10 Để tính giá trị RfD, lấy giá trị NOAEL tương ứng (hoặc giá trị LOAEL khơng có giá trị NOAEL thích hợp) chia cho tất số không chắn số biến đổi áp dụng RfD= NOAEL /(UF1 X UF2 X UF3 X MF) RfD thường biểu diễn chữ số có nghĩa với đơn vị miligam hóa chất kilogam trọng lượng thể ngày (mg/kg-ngày) 6.5.3 Cách tính giá trị hướng dẫn từ lượng tiếp nhận chịu Đối với nhiều loại độc chất, có liều lượng mà liều khơng có tác động xấu xảy Với hóa chất có ảnh hưởng độc hại kiểu "liều tiếp nhận hàng ngày chịu đựng được" (TDI) tính sau: 116 Trong đó: NOAEL: mức ghi nhận không gây ảnh hưởng bất lợi LOAEL: mức thấp ghi nhận có ảnh hưởng bất lợi UF: hệ số bất định Giá trị hướng dẫn (GV) tính từ TDI sau: Trong đó: bw: Thể trọng (60 kg người lớn, 10 kg trẻ em kg trẻ sơ sinh) P: Tỷ phần TDI nước uống mang lại C: Lượng tiêu thụ nước hàng ngày (2 lít người lớn, lít trẻ em, 0,75 lít trẻ sơ sinh) Định nghĩa TDI (tolerable ctaily intake) TDI giá trị định lượng khối lượng chất có thực phẩm nước uống tác động đơn vị thể trọng (mg/kg mg/kg thể trọng) mà người tiêu hóa hàng ngày suốt đời mà khơng có nguy xấu tới sức khoẻ Trong nhiều năm, JECFA JMPR áp dụng quy tác định để tính "liều tiếp nhận hàng ngày chấp nhận được" (ADI) Những quy tắc tuân theo (nếu thích hợp) để tính TDI xây dựng hướng dẫn chất lượng nước uống ADI thiết lập cho chất phụ gia thực phẩm dư lượng thuốc trừ sâu có mặt thực phẩm yêu cầu kỹ thuật bảo vệ trồng Đối với chất ô nhiễm hóa học chất mà người ta khơng chủ định đưa vào nước thuật 117 ngữ "liều tiếp nhận hàng ngày chịu đựng được" có lẽ phù hợp hàm ý cho phép chấp nhận Vì TDI xem liều chịu đựng suốt đời không cần q nghiêm ngặt để nói khơng thể vượt mức TDI thời gian ngắn Sự tiếp xúc giai đoạn ngắn với chất vượt mức TDI khơng điều phải lo lắng tính trung bình khoảng thời gian dài với liều tiếp nhận cá thể không vượt mức ấn định đáng kể Mặt khác, xác định TDI thường dùng hệ số bất định (xem phần sau) có giá trị lớn để bảo đảm gần khơng có ảnh hưởng có hại cho sức khoẻ tiếp xúc lượng vượt mức TDI gây khoảng thời gian ngắn Giá trị TDI tìm dùng để tính giá trị hướng dẫn, kết làm trịn đến chữ số có nghĩa Trong vài trường hợp, giá trị ADI với chữ số có nghĩa JECFA JMPR đề nghị dùng Nói chung, giá trị hướng dẫn làm trịn cịn chữ số có nghĩa muốn phản ánh tính khơng chắn số liệu độc tính động vật mức độ nhiễm tiêu thụ nước Các số có chữ số có nghĩa dùng có nhiều thơng tin độc tính tiếp xúc với chúng cho thấy khẳng định chắn Mức ghi nhận không gây ảnh hưởng bất lợi (NOAEL) mức thấp ghi nhận có ảnh hưởng bất lợi (LOAEL) NOAEL biểu thị liều nồng độ cao chất hóa học nghiên cứu đơn, xác định thí nghiệm quan sát mà mức khơng gây ảnh hưởng bất lợi cho sức khoẻ đến mức phát Khi có thể, NOAEL nghiên cứu dài hạn ảnh hưởng chất có nước uống theo đường tiêu hóa Tuy nhiên, NOAEL thu từ nghiên cứu ngắn hạn nghiên cứu đường tiếp xúc khác 118 thức ăn, khơng khí sử dụng Nếu khơng có số liệu thích hợp NOAEL LOAEL dùng LOAEL liều nồng độ thấp chất gây ảnh hưởng bất lợi cho sức khoẻ ghi nhận Khi dùng LOAEL thay cho NOAEL hệ số bất định đưa vào cơng thức tính GV Hệ số bất định Hệ số bất định sử dụng rộng rãi cách tính giá trị ADI cho thực phẩm, dư lượng thuốc trừ sâu chất gây ô nhiễm môi trường Việc xác định hệ số cần có luận giải chun mơn sàng lọc cẩn thận từ thực tế khoa học Trong tính toán, giá trị hướng dẫn chất lượng nước uống WHO, hệ số bất định áp dụng để tính TDI từ giá trị NOAEL thấp LOAEL cho đáp ứng xem có ý nghĩa sinh học Những hệ số chuyên gia thống với dựa nguyên tắc sau: Nguồn bất định Hệ số Sự khác loài 1-10 Sự khác loài 1-10 Mức độ hoàn hảo, nghiên cứu số liệu 10 Bản chất tính nghiêm trọng ảnh hưởng 10 Những sở liệu nghiên cứu coi chưa hoàn hảo bao gồm nghiên cứu dùng số LOAEL thay NOAEL nghiên cứu thực 'trong khoảng thời gian ngắn mức cần phải có Những trường hợp chất nghiêm trọng ảnh hưởng cho thấy cần có thêm hệ số bất định bao gồm nghiên cứu mà cuối dẫn đến quái thai dẫn đến kết luận NOAEL liên quan trực tiếp đến khả gây ung thư Trong trường hợp sau, hệ số bất định thêm vào áp dụng cho hợp chất gây ung 119 ... Bảng Liều lượng gây chết 1 07 LD 50 (mg/kg) Từ - 5 -5 0 50 - 500 500 - 000 Trên 000 Đối với trẻ em nặng 10 kg Đối với người lớn nặng DO kg giọt giọt đến 1/8 thìa cà phê 1/8 - thìa cà phê thìa đến thìa... nhiều so với mức độ tiếp xúc thực Có nhiều dạng đường cong liều lượng -? ?áp ứng, đường cong loại grade đường cong dạng quantal Đối với đuờng cong dạng grade, tác động xác định thể cá nhân cường... ứng nửa phản ứng mạnh cá thể định (đường cong liều lượng-phản ứng dạng grade), liều lượng tạo phản ứng 50 % quần thể tiếp xúc (đường cong liều lượng - phản ứng dạng quantal) Một ví dụ ED50 LD50