In vitro hodnocení prostupnosti cytotoxických léčiv přes rekonstruovanou lidskou epidermis a ústní epitel

English version

Autoři: P. Odraska ^1,2; E. Mazurova ²; L. Dolezalova ¹; L. Bláha ^1,2
Působiště autorů: Masaryk Memorial Cancer Institute, Hospital Pharmacy, Brno, Czech Republic ¹; Faculty of Science, Masaryk University, RECETOX (Research Centre for Environmental Chemistry and Ecotoxicology), Brno, Czech Republic ²
Vyšlo v časopise: Klin Onkol 2011; 24(3): 195-202
Kategorie: Původní práce

Souhrn

Východiska:
Ačkoli je známo, že profesní expozice cytotoxickým léčivům může mít za následek negativní ovlivnění zdravotního stavu zdravotnického personálu, způsob příjmu těchto látek dosud nebyl dostatečně objasněn. Hlavním cílem této studie bylo stanovit prostupnost čtyř často užívaných cytostatik (cisplatiny, cyklofosfamidu, doxorubicinu a fluorouracilu) přes epidermis a orální epitel.

Materiál a metody:
Experimenty byly provedeny s rekonstruovanými modely uvedených tkání a za podmínek napodobujících reálné expoziční situace (doba trvání 6 hod., tři koncentrace odpovídající manipulovaným roztokům). Množství léčiv, které prostoupilo zkoušenými tkáněmi do receptorového media, bylo stanovováno pomocí ultra účinné kapalinové chromatografie s fotospektrometrickou detekcí.

Výsledky:
Nejvyšší propustnost epidermu (P = 0,2 × 10^–3– 1,5 × 10^–3 cm.h^–1) byla sledována u tří nejvíce polárních léčiv (cisplatina, cyklofosfamid, fluorouracil). Propustnost epidermu pro více hydrofobní doxorubicin byla zřetelně nižší (P_max = 0,03 × 10^–3 cm.h^–1). Pro ústní epitel byla dle očekávání zjištěna mnohem vyšší propustnost než u epidermu s maximálními hodnotami naměřenými u cisplatiny a fluorouracilu (P = 180 × 10^–3 cm.h^–1). Histologické vyšetření exponovaných tkání objevilo především u orálního epitelu četné cytotoxické efekty.

Závěr:
Ačkoliv u epidermu krytého keratinozní vrstvou (stratum corneum) byla zjištěna relativně nízká propustnost a citlivost k toxickému působení, absorpci cytostatik nelze vyloučit ani u jednoho typu hodnocených tkání. Získané výsledky představují výchozí informace pro další práce zabývající se modelováním profesních expozic a hodnocením zdravotních rizik.

Klíčová slova:
absorpce – in vitro – epidermis – ústní sliznice – cytostatika – profesní expozice

Tato práce byla podpořena výzkumnými projekty MŠMT ČR „CYTO“ (projekt č. 2B06171) a INCHEMBIOL (VZ0021622412). Na AAS analýzách cisplatiny spolupracoval výzkumný tým s pracovníky společnosti Pliva-Lachema.

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do bi omedicínských časopisů.

Zdroje

1. Ensslin AS, Huber R, Pethran A et al. Biological monitoring of hospital pharmacy personnel occupationally exposed to cytostatic drugs: Urinary excretion and cytogenetics studies. Int Arch Occup Environ Health 1997; 70(3): 205–208.

2. Hessel H, Radon K, Pethran A et al. The genotoxic risk of hospital, pharmacy and medical personnel occupationally exposed to cytostatic drugs – evaluation by the micronucleus assay. Mutat Res 2001; 497(1–2): 101–109.

3. Pethran A, Schierl R, Hauff K et al. Uptake of antineoplastic agents in pharmacy and hospital personnel. Part i: Monitoring of urinary concentrations. Int Arch Occup Environ Health 2003; 76(1): 5–10.

4. Schneider T, Cherrie JW, Vermeulen R et al. Dermal exposure assessment. Ann Occup Hyg 2000; 44(7): 493–499.

5. Sessink PJM, Bos RP. Drugs hazardous to healthcare workers – evaluation of methods for monitoring occupational exposure to cytostatic drugs. Drug Saf 1999; 20(4): 347–359.

6. Turci R, Sottani C, Spagnoli G et al. Biological and environmental monitoring of hospital personnel exposed to antineoplastic agents: A review of analytical methods. J Chromatog B 2003; 789(2): 169–209.

7. Yoshida J, Kosaka H, Tomioka K et al. Genotoxic risks to nurses from contamination of the work environment with antineoplastic drugs in Japan. J Occupat Health 2006; 48(6): 517–522.

8. Kiffmeyer T, Kube C, Opiolka S et al. Vapour pressures, evaporation behaviour and airborne concentrations of hazardous drugs: Implications for occupational safety. The Pharmaceutical Journal 2002; 268: 331–337.

9. Minoia C, Turci R, Sottani C et al. Application of high performance liquid chromatography tandem mass spectrometry in the environmental and biological monitoring of health care personnel occupationally exposed to cyclophosphamide and ifosfamide. Rapid Commun Mass Spectrom 1998; 12(20): 1485–1493.

10. Sessink PJM, Vandekerkhof MCA, Anzion RBM et al. Environmental contamination and assessment of exposure to antineoplastic agents by determination of cyclophosphamide in urine of exposed pharmacy technicians – is skin absorption an important exposure route. Arch Environ Health 1994; 49(3): 165–169.

11. Odráška P, Gorná L, Doležalová L et al. Monitoring povrchové kontaminace cytotoxickými léčivy v nemocničních lékárnách České republiky. Ceska Slov Farm 2009; 58(5–6): 225–229.

12. Doležalová L, Odráška P, Gorná L et al. Studium kontaminace pracovišť a profesionalní expozice zdravotnických pracovníků zajišťujících přípravu a aplikaci protinádorových léčiv. Prac Lek 2009; 61(3): 117–122.

13. Kromhout H, Hoek F, Uitterhoeve R et al. Postulating a dermal pathway for exposure to anti-neoplastic drugs among hospital workers. Ann Occup Hyg 2000; 44(7): 551–560.

14. Mason HJ, Blair S, Sams C et al. Exposure to antineoplastic drugs in two uk hospital pharmacy units. Ann Occup Hyg 2005; 49(7): 603–610.

15. Sessink PJM, Boer KA, Scheefhals APH et al. Occupational exposure to antineoplastic agents at several departments in a hospital – environmental contamination and excretion of cyclophosphamide and ifosfamide in urine of exposed workers. Int Arch Occup Environ Health 1992; 64(2): 105–112.

16. Fransman W, Vermeulen R, Kromhout H. Dermal exposure to cyclophosphamide in hospitals during preparation, nursing and cleaning activities. Int Arch Occup Environ Health 2005; 78(5): 403–412.

17. Nygren O, Gustavsson B, Strom L et al. Cisplatin contamination observed on the outside of drug vials. Ann Occup Hyg 2002; 46(6): 555–557.

18. Sorsa M, Anderson D. Monitoring of occupational exposure to cytostatic anticancer agents. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. Mutagenicity of Anticancer Drugs 1996; 355(1–2): 253–261.

19. Mader RM, Rizovski B, Steger GG et al. Exposure of oncologic nurses to methotrexate in the treatment of osteosarcoma. Arch Environ Health 1996; 51(4): 310–314.

20. Nygren O, Lundgren C. Determination of platinum in workroom air and in blood and urine from nursing staff attending patients receiving cisplatin chemotherapy. Int Arch Occup Environ Health 1997; 70(3): 209–214.

21. Sessink PJM, Timmersmans JL, Anzion RBM et al. Assessment of occupational exposure of pharmaceutical plant workers to 5-fluorouracil – determination of alpha-fluoro-beta-alanine in urine. J Occup Environ Med 1994; 36(1): 79–83.

22. Sessink PJM, Cerna M, Rossner P et al. Urinary cyclophosphamide excretion and chromosomal aberrations in peripheral blood lymphocytes after occupational exposure to antineoplastic agents. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis 1994; 309(2): 193–199.

23. Connor TH, McDiarmid MA. Preventing occupational exposures to antineoplastic drugs in health care settings. CA Cancer J Clin 2006; 56(6): 354–365.

24. Connor TH. Permeability of nitrile rubber, latex, polyurethane, and neoprene gloves to 18 antineoplastic drugs. Am J Health Syst Pharm 1999; 56(23): 2450–2453.

25. Wallemacq PE, Capron A, Vanbinst R et al. Permeability of 13 different gloves to 13 cytotoxic agents under controlled dynamic conditions. Am J Health Syst Pharm 2006; 63(6): 547–556.

26. Doležalová L, Odráška P, Gorná L et al. Studie evaporace vybraných cytostatik a propustnosti ochranných rukavic v rámci výzkumu profesní zátěže zdravotnických pracovníků exponovaných cytotoxickým protinádorovým léčivům (projekt cyto). Klin Onkol 2009; 22(5): 218–222.

27. McDevitt JJ, Lees PSJ, McDiarmid MA. Exposure of hospital pharmacists and nurses to antineoplastic agents. J Occup Environ Med 1993; 35(1): 57–60.

28. Poet TS, McDougal JN. Skin absorption and human risk assessment. Chem Biol Interact 2002; 140(1): 19–34.

29. Moody RP, Nadeau B. In vitro dermal absorption of pesticides: VI. In vivo and in vitro comparison with the organophosphorus insecticide diazinon in rat, guinea pig, pig, human and tissue-cultured skin. Toxicol In Vitro 1994; 8(6): 1213–1218.

30. Moody RP, Nadeau B, Chu I. In vivo and in vitro dermal absorption of benzo[a]pyrene in rat, guinea pig, human and tissue-cultured skin. J Dermatol Sci 1995; 9(1): 48–58.

31. Wellner T, Lüersen L, Schaller KH et al. Percutaneous absorption of aromatic amines – a contribution for human health risk assessment. Food Chem Toxicol 2008; 46(6): 1960–1968.

32. Sessink PJM, Vandenbroek PHH, Bos RP. Urinary cyclophosphamide excretion in rats after intratracheal, dermal, oral and intravenous administration of cyclophosphamide. J Appl Toxicol 1991; 11(2): 125–128.

33. Diembeck W, Beck H, Benech-Kieffer F et al. Test guidelines for in vitro assessment of dermal absorption and percutaneous penetration of cosmetic ingredients. Food Chem Toxicol 1999; 37(2–3): 191–205.

34. Gysler A, Konigsmann U, Schafer-Korting M. Tridimensional skin models recording percutaneous absorption. ALTEX 1999; 16(2): 67–72.

35. Netzlaff F, Lehr C-M, Wertz PW et al. The human epidermis models episkin®, skinethic® and epiderm®: An evaluation of morphology and their suitability for testing phototoxicity, irritancy, corrosivity, and substance transport. Eur J Pharm Biopharm 2005; 60(2): 167–178.

36. Garcia N, Doucet O, Bayer M, et al. Characterization of the barrier function in a reconstituted human epidermis cultivated in chemically defined medium. Int J Cosmet Sci 2002; 24: 25–34.

37. Babich H, Borenfreund E. Applications of the neutral red cytotoxicity assay to invitro toxicology. Altern Lab Anim 1990; 18: 129–144.

38. Roguet R, Cohen C, Dossou KG et al. Episkin, a reconstituted human epidermis for assessing in-vitro the irritancy of topically applied compounds. Toxicol In Vitro 1994; 8(2): 283–291.

39. Richardson KC, Jarett L, Finke EH. Embedding in epoxy resins for ultrathin sectioning in electron microscopy. Stain Technol 1960; 35(6): 313–323.

40. Frum Y, Khan GM, Sefcik J et al. Towards a correlation between drug properties and in vitro transdermal flux variability. Int J Pharm 2007; 336(1): 140–147.

41. Zhao L, Fang L, Xu Y et al. Transdermal delivery of penetrants with differing lipophilicities using o-acylmenthol derivatives as penetration enhancers. Eur J Pharm Biopharm 2008; 69(1): 199–213.

42. Wester RC, Maibach HI, Sedik L et al. Percutaneous-absorption of pentachlorophenol from soil. Fundam Appl Toxicol 1993; 20(1): 68–71.

43. Lademann J, Richter H, Jacobi U et al. Human percutaneous absorption of a direct hair dye comparing in vitro and in vivo results: Implications for safety assessment and animal testing. Food Chem Toxicol 2008; 46(6): 2214–2223.

44. Oppl R, Kalberlah F, Evans PG et al. A toolkit for dermal risk assessment and management: An overview. Ann Occup Hyg 2003; 47(8): 629–640.

45. Reddy MB, McCarley KD, Bunge AL. Physiologically relevant one-compartment pharmacokinetic models for skin. 2. Comparison of models when combined with a systemic pharmacokinetic model. J Pharm Sci 1998; 87(4): 482–490.

46. Hirst M, Mills D, Tse S et al. Occupational exposure to cyclophosphamide. Lancet 1984; 323(8370): 186–188.

47. Singh BN, Singh RB, Singh J. Effects of ionization and penetration enhancers on the transdermal delivery of 5-fluorouracil through excised human stratum corneum. Int J Pharm 2005; 298(1): 98–107.

48. López A, Morant MJ, Guzmán D et al. Skin permeation model of phenylalkylcarboxylic homologous acids and their enhancer effect on percutaneous penetration of 5-fluorouracil. Int J Pharm 1996; 139(1–2): 205–213.

49. Williams AC, Barry BW. Terpenes and the lipid protein partitioning theory of skin penetration enhancement. Pharm Res 1991; 8(1): 17–24.

50. Yamane MA, Williams AC, Barry BW. Effects of terpenes and oleic-acid as skin penetration enhancers towards 5-fluorouracil as assessed with time – permeation, partitioning and differential scanning calorimetry. Int J Pharm 1995; 116(2): 237–251.