Izopren. Dokumentacja proponowanych dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego

• Autorzy: Klimczak Michał , Kilanowicz-Sapota Anna

Identyfikatory

DOI

10.54215/PiMOSP/6.115.2023

Warianty tytułu

EN

Isoprene. Documentation of proposed values of occupational exposure limits (OELs)

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Izopren jest bezbarwną cieczą o dużej lotności, powszechnie stosowaną w przemyśle, głównie w produkcji polimerów. Jest także związkiem powstającym endogennie u zwierząt i ludzi. W Polsce liczba osób narażonych na izopren w 2020 r. wynosiła 36, w tym 8 kobiet. W latach 2020-2021 nie odnotowano pracowników zatrudnionych w warunkach powyżej 0,1 wartości NDS (tj. 10 mg/m³ ), jak i przekroczeń tej wartości. Dane o toksyczności izoprenu u ludzi są nieliczne, obserwowano jedynie słabe działanie drażniące na błonę śluzową nosa, gardła i krtani. W badaniach toksyczności przewlekłej izoprenu u myszy i szczurów (narażenie inhalacyjne) stwierdzano: zaburzenia hematologiczne, atrofię jąder, zmiany przednowotworowe oraz różne nowotwory. U myszy stwierdzono także skutki neurotoksyczne i trwałą degenerację istoty białej rdzenia kręgowego. Izopren u zwierząt doświadczalnych nie wpływał na rozrodczość oraz nie wywoływał toksyczności rozwojowej. W badaniach in vivo wykazywał działanie genotoksyczne, za które odpowiadał jego metabolit – diepoksyd. Z uwagi na działanie rakotwórcze izoprenu na myszy i szczury związek uznano za rakotwórczy kategorii 1B. Za podstawę do zaproponowania wartości NDS dla izoprenu przyjęto jego działanie neurotoksyczne obserwowane u myszy narażanych inhalacyjnie. Najniższe zastosowane stężenie 70 ppm (≈ 200 mg/m³ ) uznano za wartość LOAEC dla tego skutku. Zaproponowano stężenie 8 mg/m³ (2,8 ppm) jako wartość NDS dla izoprenu oraz oznakowanie substancji symbolem „Carc. 1B”. Brak jest podstaw do wyznaczenia wartości chwilowej NDSCh oraz dopuszczalnej w materiale biologicznym DSB, jak również do adnotacji „skóra”. Zakres tematyczny artykułu obejmuje zagadnienia zdrowia oraz bezpieczeństwa i higieny pracy będące przedmiotem badań z zakresu nauk o zdrowiu oraz inżynierii środowiska.

EN

Abstract Isoprene is a colourless liquid with high volatility commonly used in industry, mainly in the production of polymers. It is also synthetized endogenously in animals and humans. In Poland, the number of people exposed to isoprene in 2020 was 36, including 8 women. In 2020-2021, there were no workers exposed above 0.1 of the MAC value (i.e. 10 mg/m³ ) or MAC value. Data on the toxicity of isoprene in humans are scarce. Only weak irritant effects on the mucous membranes of the nose, throat and larynx were observed. Effects of chronic isoprene toxicity studies in mice and rats (inhalation exposure) include haematological disorders, testicular atrophy, pre-neoplastic lesions and various tumours. Neurotoxic effects and degeneration of the white matter of the spinal cord were also observed in mice. Isoprene in experimental animals did not affect reproduction or cause developmental toxicity. In in vivo studies, it showed genotoxic effects mediated by its metabolite diepoxide. Due to the carcinogenicity of isoprene in mice and rats, the compound was considered as a carcinogen category 1B. The proposed MAC value for isoprene (8 mg/m³ (2.8 ppm)) is based on the neurotoxic effects observed in mice exposed to isoprene by inhalation (LOAEC value of 70 ppm (≈ 200 mg/m³ )). There is no basis for setting the STEL and BEI values nor for label labelling with the symbol “skin”. Isoprene is labelled with the symbol “Carc. 1B”. This article discusses the problems of occupational safety and health, which are covered by health sciences and environmental engineering.

Słowa kluczowe

PL

izopren; toksyczność; rakotwórczość; narażenie zawodowe; NDS; nauki o zdrowiu; inżynieria środowiska

EN

isoprene; toxicity; carcinogenicity; occupational exposure; MAC; OEL; health sciences; environmental engineering

• Wydawca: Centralny Instytut Ochrony Pracy - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 1 (115)
• Strony: 151--175
• Opis fizyczny: Bibliogr. 54 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Klimczak Michał

• Uniwersytet Medyczny w Łodzi Katedra i Zakład Toksykologii 90-151 Łódź, ul. J. Muszyńskiego 1 POLAND

• https://orcid.org/0000-0003-4779-9019

autor

Kilanowicz-Sapota Anna

• Uniwersytet Medyczny w Łodzi Katedra i Zakład Toksykologii 90-151 Łódź, ul. J. Muszyńskiego 1 POLAND

• https://orcid.org/0000-0001-6261-0769

Bibliografia

• 1. ACGIH, American Conference of Governmental Industrial Hygienist (2022). Guide to occupational exposure values (OEVs).
• 2. ACSH, The Advisory Committee for Safety and Health at Work (2021). Opinion on priority chemicals for new or revised occupational exposure limit values under EU OSH legislation.
• 3. Alwis K.U., Bailey T.L., Patel D. i in. (2016). Measuring urinary N-acetyl-S-(4-hydroxy-2-methyl-2-buten-1-yl)-L-cysteine (IPMA3) as a potential biomarker of isoprene exposure. Anal. Chim. Acta 941, 661–666.
• 4. BG Chemie (2000). Toxicological evaluations. No. 105. Isoprene.
• 5. Biren C., Zhang L., Bhandari D. i in. (2020). Isoprene exposure in the United States based on urinary IPM3: NHANES 2015- 2016. Environ. Sci. Technol. 54, 2370–2378.
• 6. Bogaards J.J.P., Venekamp J.C., van Bladeren P.J. (1996). The biotransformation of isoprene and the two isoprene monoepoxides by human cytochrome P450 enzymes, compared to mouse and rat liver microsomes. Chem. Biol. Interact. 102, 169–182.
• 7. Bogaards J.J.P., Venekamp J.C., Salmon F.G.C. i in. (1999). Conjugation of isoprene monoepoxides with glutathione, catalyzed by α, μ, π and θ-class glutathione S-transferases of rat and man. Chem. Biol. Interact. 117, 1–14.
• 8. Bond J.A., Bechtold W.E., Birnbaum L.S. i in. (1991). Disposition of inhaled isoprene in B6C3F1 mice. Toxicol. Appl. Pharmacol. 107, 494–503.
• 9. Boniol M., Koechlin A., Boyle, P. (2017). Meta-analysis of occupational exposures in the rubber manufacturing industry and risk of cancer. Int. J. Epidemiol. 46, 1940–1947.
• 10. Buckley L.A., Coleman D.P., Burgess J.P. i in. (1999). Identification of urinary metabolites of isoprene in rats and comparison with mouse urinary metabolites. Drug. Metab. Dispos. 27, 848–854.
• 11. Buszewski B., Kesy M., Ligor T. i in. (2007). Human exhaled air analytics: biomarkers of diseases. Biometr. Chromatog. 21, 553–566.
• 12. Cailleux A., Cogny M., Allain P. (1992). Blood isoprene concentrations in humans and in some animal species. Biochem. Med. Metab. Biol. 47, 157–160.
• 13. Chiappe C., De Rubertis A., Tinagli V. i in. (2000). Stereochemical course of the biotransformation of isoprene monoepoxides and of the corresponding diols with liver microsomes from control and induced rats. Chem. Res. Toxicol. 13, 831–838.
• 14. Cox L.A. Jr, Bird M.G., Griffis L. (1996). Isoprene cancer risk and the time pattern of dose administration. Toxicology 113, 263–272.
• 15. Csanády G.A., Filser J.G. (2001). Toxicokinetics of inhaled and endogenous isoprene in mice, rats, and humans. Chem. Biol. Interact. 135–136, 679–685.
• 16. DFG, Deutsche Forschungngemeinschaft (2015). Isoprene (2-methyl-1,3-butadiene). The MAK-Collection Part I, MAK Value Documentations. Wiley.
• 17. ECHA, European Chemicals Agency (2022). Substance information. Isoprene, https://echa.europa.eu/pl/substanceinformation/-/substanceinfo/100.001.040 [dostęp: 16 marca 2022].
• 18. Fabiani R., Rosignoli P., De Bartolomeo A. i in. (2007). DNAdamaging ability of isoprene and isoprene mono-epoxide (EPOX I) in human cells evaluated with the comet assay. Mutat. Res. 629, 7–13.
• 19. Filser J.G., Csanády G.A., Denk B. i in. (1996). Toxicokinetics of isoprene in rodents and humans. Toxicology 113, 278–287.
• 20. Gervasi P.G., Citti L., Del Monte M. i in. (1985). Mutagenicity and chemical reactivity of epoxidic intermediates of the isoprene metabolism and other structurally related compounds. Mutat. Res. 156, 77–82.
• 21. Gervasi, P.G., Longo V. (1990). Metabolism and mutagenicity of isoprene. Environ. Health Perspect. 86, 85–87.
• 22. GESTIS (2022). GESTIS International Limit Values. 2-Methyl1,3-butadiene (isoprene), https://limitvalue.ifa.dguv.de/ WebForm_ueliste2.aspx [dostęp: 16 marca 2022].
• 23. Hong H.L., Devereux T.R., Melnick R.L. i in. (1997). Both K-ras and H-ras protooncogene mutations are associated with Harderian gland tumorigenesis in B6C3F1 mice exposed to isoprene for 26 weeks. Carcinogenesis 18, 783–789.
• 24. IARC, International Agency on Research on Cancer (1999). Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Re-evaluation of some organic chemicals, hydrazine and hydrogen peroxide. Isoprene. Vol. 71, 1015–1025. Lyon.
• 25. IARC, International Agency on Research on Cancer (2004). Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. Tobacco smoke and involuntary smoking. Vol. 83. Lyon.
• 26. IMP, Instytut Medycyny Pracy (2022). Centralny Rejestr Danych o Narażeniu na Substancje, Mieszaniny, Czynniki lub Procesy Technologiczne o Działaniu Rakotwórczym lub Mutagennym. Łódź [dane niepublikowane].
• 27. Leber A.P. (2001). Overview of isoprene monomer and polyisoprene production processes. Chem. Biol. Interact. 135–136, 169–173.
• 28. Mast T.J., Evanoff J.J., Stoney K.H. i in. (1989). Inhalation developmental toxicology studies: Teratology study of isoprene in mice and rats: Final report. Richland, Washington.
• 29. Melnick R.L., Roycroft J.H., Chou B.J. i in. (1990). Inhalation toxicology of isoprene in F344 rats and B6C3F1 mice following two-week exposures. Environ. Health Perspect. 86, 93–98.
• 30. Melnick R.L., Sills R.C., Roycroft J.H. i in. (1994). Isoprene, an endogenous hydrocarbon and industrial chemical, induces multiple organ neoplasia in rodents after 26 weeks of inhalation exposure. Cancer Res. 54, 5333–5339.
• 31. Melnick R. (1995). NTP technical report on toxicity studies of isoprene (CAS No. 78-79-5) administered by inhalation to F344/N rats and B6C3F1 mice. Toxic Rep. Ser. 31, 1–G5.
• 32. Miekisch W., Schubert J.K., Vagts D.A. i in. (2001). Analysis of volatile disease markers in blood. Clin. Chem. 47, 1053–1060.
• 33. NTP, National Toxicology Program (1999). NTP toxicology and carcinogenesis studies of isoprene (CAS No. 78-79-5) in F344/N rats (inhalation studies). Natl. Tox. Program Tech. Rep. Ser. 486, 1–176.
• 34. NTP, National Toxicology Program (2021). 15th Report on carcinogens. Research Triangle Park, NC: U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service.
• 35. OECD SIDS, Organization for Economic Cooperation and Development Screening Information Dataset (2005). Isoprene.
• 36. Placke M.E., Griffis L., Bird M. i in. (1996). Chronic inhalation oncogenicity study of isoprene in B6C3F1 mice. Toxicology 113, 253–262.
• 37. PubChem (2022). Isoprene, https://pubchem.ncbi.nlm.nih. gov/compound/Isoprene [dostęp: 16 marca 2022].
• 38. RAC, Committee for Risk Assessment (2022a). Opinion on scientific evaluation of occupational exposure limits for isoprene. ECHA/RAC/OEL-O-0000007102-87-01/F.
• 39. RAC, Committee for Risk Assessment (2022b). Annex 1 in support of the Committee for Risk Assessment (RAC) for evaluation of limit values for isoprene at the workplace. ECHA/RAC/OEL-O-0000007102-87-01/F.
• 40. Rozporządzenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 12 czerwca 2018 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. DzU 2018, poz. 1286 ze zm.
• 41. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (WE) nr 1223/2009 z dnia 30 listopada 2009 r. dotyczące produktów kosmetycznych. Dz. Urz. UE L 342/59 z dnia 30.11.2009 r. ze zm.
• 42. Rozporządzenie Parlamentu i Rady (WE) nr 1272/2008 z dnia 16 grudnia 2008 r. w sprawie klasyfikacji, oznakowania i pakowania substancji i mieszanin, zmieniającego i uchylającego dyrektywy 67/548/EWG i 1999/45/WE oraz zmieniającego rozporządzenie (WE) nr 1907/2006. Dz. Urz. UE L 353 z dnia 31.12.2008 r. ze zm.
• 43. Sharkey T.S., Wiberley A.E., Donohue A.R. (2008). Isoprene emission from plants: why and how. Ann. Bot. 101, 5–18.
• 44. Shelby M.D. (1990). Results of NTP-sponsored mouse cytogenetic studies on 1,3-butadiene, isoprene, and chloroprene. Environ. Health Perspect. 86, 71–73.
• 45. Sills R.C., Hong H.L., Melnick R.L. i in. (1999). High frequency of codon 61 K-ras A→T transversions in lung and Harderian gland neoplasms of B6C3F1 mice exposed to chloroprene (2-chloro-1,3-butadiene) for 2 years, and comparisons with the structurally related chemicals isoprene and 1,3-butadiene. Carcinogenesis 20, 657–662.
• 46. Sills R.C., Hong H.L., Boorman G.A. i in. (2001). Point mutations of K-ras and H-ras genes in forestomach neoplasms from control B6C3F1 mice and following exposure to 1,3-butadiene, isoprene or chloroprene for up to 2 years. Chem. Biol. Interact. 135–136, 373–386.
• 47. Sun J.D., Dahl A.R., Bond J.A. i in. (1989). Characterization of hemoglobin adduct formation in mice and rats after administration of [14C]butadiene or [14C]isoprene. Toxicol. Appl. Pharmacol. 100, 86–95.
• 48. Taalman R.D. (1996). Isoprene: background and issues. Toxicology 113, 242–246.
• 49. Tareke E., Golding B.T., Small R.D. i in. (1998). Haemoglobin adducts from isoprene and isoprene monoepoxides. Xenobiotica 28, 663–672.
• 50. Tice R.R. (1988). The cytogenetic evaluation of in vivo genotoxic and cytotoxic activity using rodent somatic cells. Cell Biol. Toxicol. 4, 475–486.
• 51. Tice R.R., Boucher R., Luke C.A. i in. (1988). Chloroprene and isoprene: cytogenetic studies in mice. Mutagenesis 3, 141–146.
• 52. Watson W.P., Cottrell L., Zhang D. i in. (2001). Metabolism and molecular toxicology of isoprene. Chem. Biol. Interact. 135–136, 223–238.
• 53. Wilkins C.K., Clausen P.A., Wolkoff P. i in. (2001). Formation of strong airway irritants in mixture of isoprene/ozone and isoprene/ozone/nitrogen dioxide. Environ. Health Perspect. 109, 937–941.
• 54. Wolkoff P., Clausen P.A., Wilkins C.K. i in. (2000). Formation of strong airway irritants in terpene/ozone mixtures. Indoor Air 10, 82–91.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).