Naftalin'in Olası Genotoksik Etki Mekanizmaları ☆ 🥼☢️❌‼️🧫🔬☣️👨🏽🔬
Düzenleyici Toksikoloji ve Farmakoloji
Tarih: Temmuz 2008
Araştırma makalesi
Naftalin'in Olası Genotoksik Etki Mekanizmaları ☆
🥼☢️❌‼️🧫🔬☣️👨🏽🔬
Sayının tamamını indirin
Soyut
Bu rapor, 9-12 Ekim 2006 tarihlerinde Monterey, Kaliforniya'da düzenlenen Naftalin Bilimsel Durum Sempozyumu'na (NS 3 ) katılan D Modülü üyeleri için verilen görev kapsamında yürütülen görüşmelerin bir özetini sunmaktadır. Görev, panelin, naftalin ve metabolitlerinin genotoksik etki mekanizması potansiyeli ve maruz kalan popülasyonlar için kanser riski tahminlerinin düşük doz ekstrapolasyonları üzerindeki etkileri konusunda bilimsel durum hakkında en iyi şekilde fikir birliğine varmasını sağlamasını öngörmüştür. Bilimsel belirsizliklerin devam ettiği durumlarda, panelden hangi bilimsel belirsizliklerin (varsa) hedefli, zamanında ve maliyet etkin araştırmalar yoluyla çözülebileceğini belirlemesi istenmiştir. Rapor, naftalin genotoksisitesinin kısa bir özetini sunmakta; naftalinin etkileri konusunda genel bir bilimsel fikir birliğinin olduğu alanları belirlemekte; naftalinin etkileriyle ilgili belirsizlik alanlarını belirlemekte ve şu anda naftalinin genotoksik risklerini değerlendirme yeteneğimizi sınırlayan temel soruları ortaya koymaktadır. Rapor ayrıca bu temel belirsizliklerin bazılarını giderebilecek altı çalışmayı da özetliyor.
Anahtar Kelimeler
Naftalin;Kanser;Kanserojenite;Mutajenite;Etki mekanizması;Etki mekanizması;Genotoksisite;Metabolizma;1,2-Naftokinon;DNA eklentileri;Kararlı eklentiler;Depürinasyon eklentileri;Biyobelirteçler
1. Giriş
Bisiklik aromatik bir bileşik olan naftalin, kömür katranı, ham petrol ve sigara dumanının bir bileşeni olarak çevrede bulunabilir. Ayrıca, pestisitlerden plastiklere kadar birçok ticari ürün için kimyasal ara madde olarak kimyasal üretimde de kullanılır. Yaygın insan maruziyeti nedeniyle (bkz. Griego vd., 2008 ), toksikolojik özellikleri çok sayıda değerlendirmeye konu olmuştur. Özellikle tümör oluşturma potansiyelinin değerlendirilmesi ilgi çekici olmuştur.
Ulusal Toksikoloji Programı (NTP) tarafından yürütülen çalışmalar North ve ark. (2008) tarafından ele alınmıştır. Farelerin ve sıçanların biyolojik testlerde maruz kaldığı naftalin konsantrasyonlarının, maksimum tolere edilebilir dozu (MTD) aştığı ve Griego ve ark. (2008) tarafından 0,0002 ppm olarak tahmin edilen ortam hava konsantrasyonlarından yaklaşık 5000 kat daha yüksek olduğu değerlendirilmiştir .
Naftalinin farelerde ve sıçanlarda solunum yolu tümörlerine neden olabileceğine dair bulgular, insanların çevresel veya işyeri naftalin konsantrasyonlarına maruz kaldıklarında kanser riski altında olup olmadıkları sorusunu gündeme getiriyor. Bu endişeleri gidermek için naftalinin etki mekanizmasının daha iyi anlaşılması gerekecektir.
Kemirgenlerde yapılan kanser biyolojik test verilerinin insanlara uygulanabilirliği çeşitli nedenlerle tartışılmaktadır, ancak özellikle tümörlerin önemli hedef bölge toksisitesiyle ilişkili yüksek doz seviyelerinde meydana gelmesi üzerinde durulmuştur ( North vd., 2008 ). Belirsizlik alanları, kemirgenler ve insanlar arasındaki solunum yolu anatomisi ve metabolizmasındaki farklılıklarla ilgilidir ( Bogen vd., 2008 ). Son olarak, naftalinin DNA reaktivitesinin anlaşılması, yüksek konsantrasyonlarda bulunan etkilerin daha düşük, çevresel konsantrasyonlara genelleştirilmesi için kritik önem taşıyacaktır.
2. Naftalinin genotoksik etkisi
Naftalinin genotoksisitesine ilişkin mevcut veri tabanı kapsamlıdır ve yakın zamanda IARC (2002) , Schreiner (2003) ve ön inceleme olarak ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) (2004a , EPA, 2004b) tarafından gözden geçirilmiştir . IARC monografı, naftalinin genotoksisiteyi ölçmek için en yaygın kullanılan testlerde mutajenik olmadığını belirtmektedir. Schreiner, makul MTD konsantrasyonunda naftalinin bakteri veya kültürdeki memeli hücreleri için mutajenik olmadığını, ancak aşırı konsantrasyonlarda toksisiteye bağlı ikincil DNA hasarına neden olduğunu öne sürmektedir. İkincil hasarın kanıtı, in vivo DNA parçalanması ve in vitro kardeş kromatid değişimi (SCE) ve kromozom kırılması olarak görülmektedir. Schreiner, DNA parçalanması ve kromozom kırılması olaylarının, sitotoksisite ve hücre rejenerasyonu tarafından yönlendirilen ve sonuçta tümör gelişimine yol açan, eşik ile ilişkili bir sitotoksisite mekanizmasıyla tutarlı olduğu sonucuna varmaktadır.
ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), incelemesinde esasen aynı veri setini özetlemekte ancak farklı bir sonuca varmaktadır. Dış inceleme taslağı IRIS raporunda ( EPA, 2004b ), Ajans "1,2-naftokinonun genotoksik etkisine dair bazı veriler bulunduğundan, kanserojen etkinin olası bir genotoksik mekanizmasının göz ardı edilemeyeceğini" öne sürmüştür. 1,2-naftokinonun mutajenitesine yapılan bu atıf, Flowers-Geary ve ark. (1996) tarafından yayınlanan ve oksidatif DNA hasarına yanıt verdiğine inanılan bir Salmonella suşu olan TA104 suşunda geri dönüş sayılarında küçük bir artışın görüldüğü bir makaleden türetilmiştir.
NS 3 Sempozyumu'nda ( Brusick, 2008 ) yayınlanan genotoksisite veri tabanının eleştirel bir değerlendirmesi sunuldu ve bu değerlendirme, naftalinin DNA'ya bağlanmadığı ve meşru pozitif genotoksisitenin büyük çoğunluğunun, hatta tamamının, sitotoksisite ile açıklanabileceği sonucuna vardı. Bununla birlikte, Cavalieri'nin (hazırlık aşamasında olan) bir sunumunda , laboratuvarlarında yapılan çalışmaların naftalinin (veya bazı metabolitlerinin) DNA'ya bağlanarak geçici "depürinasyon eklentileri" sınıfı oluşturduğunu ve bu nedenle gerçek (ancak son derece zayıf) bir genotoksik kanserojen olarak kabul edilmesi gerektiğini savundu. Naftalinin genotoksik aktivitesinin etki mekanizmasının ve daha da önemlisi, göreceli gücünün çözümlenmesi, bu kimyasalın doğru bir risk değerlendirmesinin geliştirilmesi için hayati önem taşıyabilir.
Panel, naftalinin genotoksikliğiyle ilgili olarak yüksek derecede kesin olarak doğru olduğuna inandığı gerçekleri tanımlayan bir dizi açıklama hazırladı; ayrıca yüksek derecede belirsizlik içeren bazı açıklamalar da sundu. Grup, kemirgenlerde solunum yolu kanserinde naftalinin genotoksikliğinin rolüyle ilgili bazı kritik belirsizlikleri gidermek için yapılabilecek bir dizi araştırma çalışmasını özetledi.
3. Yüksek derecede kesinliğe sahip bilimsel ifadeler
NTP biyolojik testlerinde kullanılan koşullar altında, naftalin kemirgenlerde solunum yolu tümörlerine yalnızca önemli sitotoksisite belirtileri gösteren bölgelerde neden olur.
Her iki türdeki tümörler, kronik inflamasyon, hiperplazi, metastatik değişiklikler ve hücre proliferasyonu ile güçlü bir şekilde ilişkilendirilmiştir; bunların hepsi sitotoksisiteye işaret eden belirtilerdir. Naftalin ile yapılan genotoksisite çalışmaları üzerine yapılan incelemeler, olumlu bulguların çoğunun, hatta tamamının, kimyasalın DNA ile doğrudan etkileşiminden ziyade sitotoksisite ile açıklanabileceğini göstermektedir. DNA adduksiyonuyla üretilen baz değişim mutasyonlarından gen mutasyonunu ölçen Ames testi gibi testlerin, naftaline maruz kaldığında mutajenik aktiviteye dair hiçbir kanıt göstermediği bildirilmiştir ( EPA, 2004b ).
(A)
Naftalin metabolitlerinin, kararlı DNA eklentileri, hızla depürinleşen eklentiler ve oksidatif DNA hasarı oluşturduğu gösterilmiştir.
Saeed ve ark. (2007) tarafından yapılan çalışmalar, naftalin metabolitlerini DNA ile reaksiyona sokmuş ve adduktları izole etmiştir. Bu çalışmalardan yola çıkarak, naftalin metaboliti 1,2-naftokinonun pürin bazlarıyla etkileşime girerek depürinasyon adduktları oluşturduğu hipotezini öne sürmüşlerdir. Ayrıca bu adduktların mutajenik olduğunu ve tümör oluşumundan sorumlu olabileceğini de varsaymışlardır. Depürinasyon adduktları tarafından oluşturulan apürinik bölgeler, hataya yatkın baz eksizyon onarımı ile mutasyonlara dönüştürülebilir ( Chakravarti ve ark., 2000 , Chakravarti ve ark., baskıda ). Bu bilgilerin naftalin için kanserojen bir etki mekanizmasına dönüştürülebilmesi için, (a) depürinasyon eklentilerinin oluşumu için gerekli metabolik adımların in vivo olarak hedef dokularda gerçekleştiğini, (b) hasarlı bölgelerin normal DNA onarımı ile tersine çevrilebilirliğini ve (c) kanser öncesi veya tümör dokularında ilgili onkogenlerde veya tümör baskılayıcı genlerde baz değişim mutasyonlarının ifadesini göstermek için ek çalışmalar yapılmalıdır. Son olarak, hedef doku toksisitesinin, depürinasyon eklentileri tarafından üretilen mutasyonların tümör hücresi başlatılmasına ilerlemesinde gerekli bir rol oynayıp oynamadığını belirlemek gerekecektir.
4. İnsan risk değerlendirmesi için çözümlenmesi hayati önem taşıyan, yüksek derecede belirsizlik içeren bilimsel ifadeler .
(B)
Naftalin, genotoksik kanserojen özellikler taşıyor mu?
Bir kimyasalın genotoksik kanserojen olarak tanımlanması için hangi özellikler gereklidir? Genel olarak, bir kimyasal, kendisi veya metabolitlerinin DNA'ya kovalent olarak bağlanarak tümör oluşumuyla ilişkili doku(lar)da kimyasala özgü eklentiler oluşturduğu gösterilirse genotoksik kanserojen olarak tanımlanabilir. DNA eklentilerinin sayısı, geniş bir maruz kalma seviyesi aralığında dozla doğrudan orantılı olabilir. Bu eklentiler, tümör hedef bölgeleriyle ilişkili hücrelerde mutasyon oluşumuyla bağlantılı olmalıdır. Birkaç naftalin metabolitinin saf DNA ile in vitro reaksiyonu, adenin ve guanin ile eklentiler üretmiştir ( Saeed vd., 2007 ).
(C)
Çevresel ve/veya mesleki maruziyet sonrasında hayvanlarda veya insanlarda naftalinin DNA ile etkileşimine dair biyobelirteçler oluşacak mı?
Çevresel veya mesleki naftalin maruziyetinden kaynaklanan kanserojen riskin büyüklüğünü anlamak için önemli bir unsur, ilgili maruziyet belirteçlerini bulma ve ölçme yeteneğidir ( Markushin vd., 2006 ). Tümör bölgesi dokularında bazsız bölgelerin tanımlanması veya kanserojen düzeyde naftaline maruz kalan hayvanların idrar veya plazmasında depürinasyon DNA eklentilerinin varlığı, DNA bağlanmasının ve naftalinden kaynaklanan tümör oluşumunun rolü hakkında değerli bilgiler sağlayabilir ve insanlar için olası kanserojen riskin biyobelirteçleri olarak hizmet edebilir.
(D)
Naftalinin kanserojen seviyelerine maruz kalan kemirgenlerde, hedef hücrelerdeki spesifik moleküler lezyonlar, prekanseröz dokudan tümöre geçişi belirler mi?
Bu tür bir ilerlemenin aydınlatılması, doğru bir kanser riski değerlendirmesinin oluşturulması için elzemdir. Kemirgenlerde naftalinin kanserojen etki mekanizması hakkındaki mevcut bilgi düzeyi, süreci yönlendiren adımları, süreçle tesadüfen meydana gelen adımlardan ayırt etmeye olanak tanımamaktadır (bkz. North vd., 2008 ). Süreci yönlendiren adımların aydınlatılması, solunum dokularının neden hedeflendiğini ve orada bulunan tümörlerin gelişiminin altında yatan etki mekanizmasını anlamamıza yol açacaktır.
5. İnsan risk değerlendirmesi için hayati önem taşıyan bu konulardaki belirsizlik düzeylerini gidermek veya azaltmak için hangi özel araştırma projeleri yürütülebilir?
Bu temel belirsizliklerin bazılarını çözebilecek altı çalışma önerildi. Altı çalışmanın her biri için temel tasarımlar ve alternatif sonuçlardan çıkarılabilecek önemli çıkarımlar sunulmuştur.
5.1 . Çalışma I: Sıçanlarda DNA eklentilerinin moleküler dozimetrisi ve koku mukozasında hücre çoğalması çalışmaları için kısa süreli inhalasyon biyolojik deneyi
5.1.1 . Gerekçe
Bu çalışma, koku mukozasında DNA eklentilerinin moleküler dozimetrisi ve buna karşılık gelen hücre çoğalmasını incelemek üzere sıçanlar üzerinde solunum yoluyla maruz bırakma çalışmasını içerecektir. Çalışmada, hedef hücrelerdeki stabil eklentiler ve bazsız bölgeler ile idrardaki depürinasyon eklentileri ölçülecektir. Naftalin solunum yoluyla maruz bırakma, daha önce gözlemlenen 10 ppm'lik kanserojen dozdan başlayarak 3 ve 1 ppm'ye kadar olan maruz kalma seviyeleri kullanılarak, NTP biyolojik testlerine benzer bir şekilde gerçekleştirilecektir. Deney hayvanları 1, 5 ve 20. günlerde kurban edilecektir.
Bu çalışma, yukarıda belirtilen yöntemler kullanılarak aynı göstergeleri ve sonuçları arayan diğer gruplar tarafından önerilen sıçan (ve muhtemelen fare) biyolojik testleriyle koordineli olarak yürütülmelidir.
Daha düşük konsantrasyonlarda (1 ppm'nin altında) ek maruz kalma grupları, bu dozlardaki olası etkileri belirlemek ve düşük doz ekstrapolasyon fonksiyonlarını ve parametrelerini daha iyi saptamak için dikkate alınmalıdır.
5.1.2 . Başlıca çıkarımlar
Hedef dokuda stabil DNA eklentileri. Eğer naftalin metabolitlerinin stabil DNA eklentileri maruz kalan sıçan koku mukozasında bulunursa, bu naftalin için genotoksik bir mekanizma olduğu hipotezini ve naftalinin bu mekanizma yoluyla insanlarda kansere neden olabileceği hipotezini destekleyecektir. Bu tür eklentilerin bulunması, çevresel düzeylerde naftalin maruziyetinin kansere neden olup olamayacağı sorusunu ele almayacaktır.
Maruz kalan sıçanların koku mukozasında naftalin metabolitlerinden stabil eklentilerin bulunamaması, naftalinin genotoksik bir mekanizmaya sahip olmadığına ve naftalinin insanlarda bu mekanizma yoluyla kansere neden olmadığına dair olası kanıtlar sağlayabilir.
İdrarda depürinasyona neden olan DNA eklentileri. Naftalin, maruz kalan dokuda depürinasyona neden olan eklentiler oluşturmasına rağmen, bunlar doku tarafından tutulmaz. Aksine, bu eklentiler hücresel DNA'dan salınır, kan dolaşımına karışır ve sonunda idrarla atılır. Bu nedenle, idrar analizi, naftalin-DNA eklentilerini tespit etmek için kolay ve invaziv olmayan bir test sağlar. Bu tür idrar analizi yeni bir teknoloji değildir; değeri daha önce PAH ve östrojenlerle yapılan çalışmalarda gösterilmiştir ( Chakravarti vd., 2001 , Rogan vd., 1990 , Todorovic vd., 2001 ). Maruz kalan sıçanların idrarında naftalin metabolitlerinin depürinasyona neden olan DNA eklentileri bulunursa, bu naftalin için genotoksik bir mekanizmayı destekleyebilir. Ayrıca, naftaline maruz kalan hayvanların idrarlarında (ve muhtemelen plazmalarında) genotoksik maruziyete ait biyobelirteçler (yani, depürinasyon DNA eklentileri veya muhtemelen eksizyonla onarılan stabil eklentiler) sergileyebileceklerine dair güçlü kanıtlar sağlayacaktır.
Maruz kalan sıçanların idrarında naftalin metabolitlerinin depürinasyon DNA eklentilerinin bulunamaması, naftalinin genotoksik olmadığına ve naftalinin bu mekanizma yoluyla insanlarda kansere neden olmadığına dair olası kanıtlar sağlayabilir. Depürinasyon DNA eklentilerinin yokluğu ayrıca, naftaline maruz kalan hayvanların ölçülebilir genotoksik maruziyet biyobelirteçleri gösterip göstermediği konusunda da şüphe uyandıracaktır.
Koku mukozası DNA'sında bazsız bölgelerin varlığı. Koku dokusuna artan naftalin maruziyeti, depürinasyon eklentilerinin oluşumunda ve buna karşılık gelen DNA'daki bazsız bölgelerde artış göstermelidir. Bazsız bölgeler ölçülebilse de, koku dokusunun bazsız bölgeleri hızla onarma yeteneği varsa, doz-yanıt ilişkisi gözlemlenmeyebilir. Koku DNA'sında hem depürinasyon eklentilerinin hem de bazsız bölgelerin arttığı bulgusu, hızla depürinasyona uğrayan DNA eklentilerinin naftalin maruziyetiyle ilişkili genotoksik bir lezyon olduğu hipotezini destekleyecek ve naftalinin genotoksik bir mekanizmaya sahip olduğuna dair güçlü kanıt sağlayacak, ancak naftalinin bu mekanizma yoluyla insanlarda kansere neden olabileceğine dair yalnızca zayıf kanıt sağlayacaktır. Koku DNA'sında depürinasyon eklentilerinin arttığı ancak bazsız bölgelerin artmadığı bulgusu, bazsız bölgelerin naftalin maruziyetiyle ilişkili genotoksisiteyi değerlendirmek için ölçülebileceği hipotezini desteklemeyecek ve genotoksik bir mekanizmaya sahip olmadığına dair zayıf kanıt sağlayacaktır.
Hedef dokularda naftalin kaynaklı bazsız bölgelerin sayısındaki artışın dozla ilişkili olduğu ve doz-yanıt fonksiyonuna uydurulabileceği bulgusu, naftalin doz-yanıt modelinin seçimi ve bilimsel temelli düşük doz ekstrapolasyonu için orta düzeyde destek sağlayacaktır. Hedef dokularda naftalin kaynaklı bazsız bölgelerin sayısının dozla ilişkili olmadığı ve doz-yanıt fonksiyonuna uydurulamayacağı bulgusu ise, bu bazsız bölge verilerinden veya depürinasyon DNA eklentilerinden anlamlı düşük doz ekstrapolasyonlarının yapılamayacağı sonucunu destekleyebilir.
Ölçülen etkilerde doz ilişkisi. DNA eklenti konsantrasyonlarının (hedef hücrelerde stabil, idrarda depürinasyona uğrayan) dozla ilişkili olduğu ve bir doz-yanıt fonksiyonuna uydurulabileceği bulgusu, (bunu başarmak için ek, daha düşük doz deneyleri gerekebilir) naftalin doz-yanıt modelinin seçilmesini ve uydurulmasını sağlayabilir. Artan bazsız bölgelerin maruz kalma-yanıtı, doğrusal ve doğrusal olmayan modeller arasında ayrım yapmak için hayati bilgiler sağlayacaktır. DNA eklenti konsantrasyonlarının dozla ilişkili olmadığı ve bir doz-yanıt fonksiyonuna uydurulamayacağı bulgusu, desteklenebilir bir düşük doz ekstrapolasyonunun geliştirilmesini engelleyecektir.
Cell proliferation results. The identification of elevated cell proliferation in the target cells exhibiting elevated DNA adducts supports the hypothesis that cytotoxic effects of naphthalene are prerequisite for genotoxicity. Failure to find elevated cell proliferation in the target cells exhibiting elevated DNA adducts provide some evidence that cytotoxic effects of naphthalene are not such a prerequisite.
5.2. Study II: A mechanistic tumor initiation study in mouse skin measuring possible enzyme(s) for metabolic activation of naphthalene, stable and depurinating adducts, abasic sites and analysis of H-ras mutations in preneoplastic skin and tumors (if they develop)
5.2.1. Rationale
DNA adduct studies in mouse skin treated with naphthalene or some of its metabolites revealed that the two depurinating adducts, 1,2-dihydroxynaphthalene (1,2-DHN)-4-N3Ade and 1,2-DHN-4-N7Gua are formed by 1,2-naphthoquinone (1,2-NQ) (Cavalieri and Rogan, 2006). In addition, some stable adducts are formed by 1,2-NQ. When mouse skin was treated with naphthalene itself, additional stable adducts are formed that presumably derive from naphthalene-1,2-oxide. These results suggest that the key enzyme(s) for metabolic activation of naphthalene are present in mouse skin. Therefore, this organ could be a target for carcinogenic activity. Furthermore, detailed studies of stable and depurinating adducts formed by treatment of SENCAR mouse skin with naphthalene, coupled with analysis of H-ras mutations in preneoplastic skin and tumors (if they develop), will provide key information on the mechanism of metabolic activation that generates tumor-initiating mutations. The SENCAR mouse skin model is capable of showing mutagenesis by weak carcinogens such as estrogens (Chakravarti et al., 2001). As shown in recent studies, H-ras mutations in preneoplastic skin of this mouse show excellent correlation with DNA adducts (Chakravarti et al., 2000, Chakravarti et al., in press).
5.2.2. Experimental
The proposed dose–response study will be conducted in the skin of female SENCAR mice. Groups of mice will be topically treated with naphthalene at doses of 300, 100, or 30 nmol per treatment three times a week for 40 weeks. A control group will be treated with the vehicle (50 μl acetone). At various time-points during the experiment, skin from a few mice will be analyzed for abasic sites, depurinating and stable DNA adducts and the presence of H-ras mutations. Tumor formation in the skin will be observed throughout the length of the experiment, 52 weeks. If tumors arise, they will be analyzed for H-ras mutations.
5.2.3. Major inferences
Integrated information concerning the metabolic activation of naphthalene is expected to be obtained concerning the mutational ability of abasic sites, the DNA adducts formed and, the possible weak tumorigenic activity of naphthalene in mouse skin.
Depurinating DNA adducts in urine. The identification of depurinating DNA adducts of naphthalene metabolites in the urine of exposed mice would support the hypothesis that naphthalene has a genotoxic mechanism, provide some support for the hypothesis that naphthalene may cause cancer through a genotoxic mechanism, and provide strong evidence that animals exposed to naphthalene can exhibit biomarkers of genotoxic exposure, i.e., depurinating DNA adducts (or possibly excision repaired stable adducts) in their urine (and possibly plasma) particularly if they are also associated with increased abasic sites in skin. A failure to identify abasic sites in DNA and depurinating DNA adducts of naphthalene and its metabolites in the urine of the mice would provide possible evidence that naphthalene does not have a genotoxic mechanism, possible evidence that naphthalene does not cause cancer through a genotoxic carcinogen, and raise doubt as to whether animals exposed to naphthalene with skin treatments exhibit biomarkers of genotoxic exposure that can be measured.
Depurinating DNA adducts in target skin cells. A finding of naphthalene-derived depurinating DNA adducts in the target cells would support the hypothesis that naphthalene has a genotoxic mechanism. If there is a corresponding increase in abasic sites in skin DNA, the conclusion will be stronger and this provide some support for the hypothesis that naphthalene can cause cancer through a genotoxic mechanism (depending on the occurrence of tumors in the target cells). A failure to find naphthalene-derived depurinating DNA adducts in the target cells will provide some support for the hypothesis that naphthalene does not have a genotoxic mechanism.
Mutations in the Harvey ras oncogene. A finding of exposure-related increases in mutations in the Harvey ras oncogene would support the hypothesis that naphthalene has a genotoxic mechanism and support the hypothesis that naphthalene can cause cancer through a genotoxic mechanism. A failure to find exposure-related increases in mutations in the Harvey ras oncogene would support the hypothesis that naphthalene does not cause cancer through a genotoxic mechanism.
5.3. Study III: Measurement of DNA adducts of naphthalene in urine of exposed human populations for use as a possible biomarker
5.3.1. Rationale
There is an urgent need for biomarkers of human exposure to naphthalene. A possible measure of human exposure to naphthalene may be provided by analysis of the depurinating 1,2-DHN-4-N3Ade and 1,2-DHN-4-N7Gua adducts in urine. This approach is suggested by the successful analysis of depurinating estrogen-DNA adducts in the urine of men with prostate cancer (Markushin et al., 2006) and women with breast cancer (Gaikwad et al., 2007).
Two millilitres aliquots of urine will be partially purified by solid-phase extraction and then analyzed for naphthalene metabolites and depurinating DNA adducts by ultraperformance liquid chromatography/tandem mass spectrometry. Because there may be serious legal issues with analysis of urine from workers, these studies will begin with urine samples from heavy smokers (Casale et al., 2001). Naphthalene is an important component of the tar and vapor phases of organic smoke, including cigarette smoke. Heavy cigarette smokers may provide a useful model to study depurinating naphthalene adducts. If permission is granted, these studies will be extended to workers occupationally-exposed to naphthalene. These studies should be done in a blinded fashion, with exposure information only known after urinary data are completed.
5.3.2. Major inferences
The identification of targeted DNA adducts in urine would provide evidence that people exposed to naphthalene exhibit potential biomarkers of genotoxic exposure. The failure to identify targeted DNA adducts in urine would indicate that people exposed to naphthalene may not exhibit measurable biomarkers of genotoxic exposure.
5.4. Study IV: Examination of pathways of DNA damage response caused by naphthalene and its metabolites to identify the mode of action for naphthalene carcinogenicity
5.4.1. Rationale
This study addresses the pathways of DNA damage response caused by naphthalene and its metabolites to identify whether naphthalene is a mutagenic or non-mutagenic carcinogen in mice. A series of isogenic cell lines deficient in various DNA metabolism pathways will be utilized to characterize the DNA damage responses caused by test compounds. Based on the results from the cultured cells, mice deficient in specific DNA damage responses (e.g., nucleotide excision repair (NER), responsible for stable bulky adducts) will be exposed to naphthalene.
5.4.2. Major inferences
DNA damage responses in a series of isogenic cells deficient in various DNA metabolism pathways. Identification of DNA damage responses caused by naphthalene metabolites would support the hypothesis that naphthalene has a genotoxic mechanism. Also, it would show which kind of DNA lesions (stable adducts, depurinating adducts, or abasic sites) significantly impact cells exposed to naphthalene or its metabolites. Failure to identify DNA damage responses caused by naphthalene metabolites would provide some evidence that naphthalene does not have a genotoxic mechanism.
Stable DNA adducts in target tissue. Identification of increased numbers of stable DNA adducts from naphthalene in the exposed DNA repair (NER) deficient mouse lung versus wild-type mouse lung would support the hypothesis that naphthalene has a genotoxic mechanism and support the hypothesis that naphthalene could cause cancer through a genotoxic mechanism. Failure to identify increased numbers of DNA adducts from naphthalene in exposed DNA repair deficient mouse lung would provide some evidence that naphthalene does not have a is not genotoxic when compared to its effect on wild-type mouse lung, and provide some evidence that naphthalene is not a genotoxic carcinogen when compared to its effect on wild-type mouse lung.
Clara cell toxicity in mouse lung. Identification of more extensive Clara cell toxicity in the naphthalene-exposed DNA repair (NER) deficient mouse lung versus wild-type mouse lung would support the hypothesis that Clara cell toxicity is associated with the existence of DNA damage. Failure to identify acceleration of Clara cell toxicity in the naphthalene-exposed DNA repair (NER) deficient mouse lung compared to wild-type mouse lung would provide strong evidence that cell toxicity is independent of DNA damage.
Mouse lung tumor (long-term project). Identification of an increased incidence of lung tumors in the naphthalene-exposed DNA repair (NER) deficient mouse compared to that in the wild-type mouse would support the hypothesis that naphthalene is a genotoxic mouse lung carcinogen. Failure to identify acceleration of Clara cell toxicity in the naphthalene-exposed DNA repair (NER) deficient mouse lung compared to wild-type mouse lung would support the hypothesis that naphthalene is a non-mutagenic mouse lung carcinogen.
5.5. Study V. An evaluation of the enzymology of naphthalene metabolism, with implications for the likelihood that specific metabolic pathways will occur in different species
This project has two parts.
5.5.1. Part A
Based on results from a preliminary study of naphthalene in mouse skin presented by Cavalieri (in preparation), it is possible that naphthalene and its metabolites 1-naphthol, naphthalene-1,2-dihydrodiol and 1,2-dihydroxynaphthalene are converted to 1,2-naphthoquinone by CYP1B1. This is suggested by similar studies conducted on the metabolism of estradiol to estradiol-3,4-quinone (Belous et al., 2007). To demonstrate whether CYP1B1 is involved, we propose to use recombinant human CYP1B1 to activate the various metabolites, 1-naphthol, naphthalene-1,2-dihydrodiol and 1,2-dihydroxynaphthalene, to 1,2-naphthoquinone in the presence of DNA. Formation of the 1,2-DHN-4-N3Ade and 1,2-DHN-4-N7Gua adducts will be the endpoint for the studies.
If warranted, the ability of other human recombinant CYP, such as CYP1A1, to activate naphthalene and its metabolites to 1,2-NQ will also be analyzed.
5.5.2. Part B
It is also proposed to use a CYP2F1-transfected human lung epithelial cell line (BEAS-2B) developed by Dr. Garold Yost (University of Utah) for studying mutagenesis by naphthalene. These transfected BEAS-2B cells express the human CYP2F1 under a CMV promoter. The parental BEAS-2B cells may be a useful model for the human lung Clara cells, as they retain the expression of several cell surface markers. These cells have only a background level of activity of metabolizing genotoxic compounds. Studies in the Yost laboratory indicate that the residual activity is related to CYP1A1. Comparison of naphthalene mutagenesis in BEAS-2B and BEAS-2B-CYP2F1 cells will address some of the important questions about naphthalene genotoxicity in human lung.
The results of these two types of study will provide insight into how humans metabolize naphthalene. A finding that CYP 1B1 is the enzyme that catalyzes 1,2-dihydroxynaphthalene to 1,2-naphthoquinone would help to elucidate a key metabolic pathway, with implications for the likelihood that this pathway will occur in different species. A failure to find that CYP 1B1 is the enzyme that catalyzes 1,2-dihydroxynaphthalene to 1,2-naphthoquinone would leave metabolic pathways and species extrapolation more uncertain.
5.6. Study VI. Bioassays with knockout and “humanized” mice to determine key enzymes in the initial metabolic activation of naphthalene in mice and study mediation processes for carcinogenicity in the liver or lung
The tissue-selective tumorigenicity of naphthalene in rats and mice is likely related to the occurrence of highly active P450 enzymes in the target tissues.
Available mouse models for these studies include Cyp1b1-knockout, liver-specific P450 reductase (Cpr) knockout, lung-specific P450 reductase (Cpr) knockout, and CYP2F1-transgenic mice. Cyp2f2-knockout mice are expected to be available in the near future. Loss of P450 reductase will lead to loss of all microsomal P450 activities. These mice will be exposed to naphthalene under conditions used in the NTP study.
Transgenic mouse models, which are either already available or will be available in the near future, can be used to answer the following questions:
(a)
Is the lung tumorigenicity of naphthalene in mice mediated by metabolic activation in the liver or in the lung?
If lung tumors are not found in mice lacking liver metabolic activation activity, or if a specific decrease in lung metabolic activation does not lead to a decrease in lung tumor incidence, then this indicates that hepatic metabolic activation plays an important role in lung tumor formation in mice. Consequently, risk prediction for humans would have to consider human hepatic P450 activity since the stability of the reactive metabolites is likely the same in mice and humans.
If lung tumors are found in mice lacking liver metabolic activation activity, or if a specific decrease in lung metabolic activation does lead to a decrease in lung tumor incidence, then this indicates that hepatic metabolic activation does not play a critical role in lung tumor formation in mice. Consequently, risk prediction for humans would primarily consider human lung P450 activity.
(b)
Can naphthalene induce lung tumors in mice lacking CYP2F2, which is believed to be the key enzyme in the initial metabolic activation of naphthalene in mice?
If lung tumors are not found in Cyp2f2-null mice, then this indicates that P450s other than CYP2F2 are not critical in naphthalene-induced tumorigenesis in mice.
If lung tumors are found in the Cyp2f2-null mice, then this indicates that other P450s are equally important or more important than CYP2F2 in tumorigenicity.
(c)
Can naphthalene induce lung tumors in mice lacking CYP2F2, but expressing human CYP2F1 (i.e., CYP2F-humanized mice)? CYP2F1 is believed to differ from rodent CYP2F enzymes in having a very low activity toward naphthalene.
If tumors are not found in CYP2F-humanized mice, then this suggests that human CYP2F1 may not be able to mediate naphthalene-induced lung cancer.
If tumors are found in CYP2F-humanized mice, and the tumor numbers are greater in the humanized mice than in Cyp2f2-null mice, then this indicates that human CYP2F1 is capable of mediating naphthalene-induced lung cancer, and, consequently, naphthalene could be a human carcinogen. Future efforts would then focus on identifying factors that influence CYP2F1 expression and functions in human tissues.
(d)
Can naphthalene induce lung tumors in mice lacking CYP1B1, which has been proposed to mediate a critical pathway to genotoxicity?
If lung tumors are not found in Cyp1b1-null mice, then this indicates that CYP1B1 plays an important role in the mechanisms of naphthalene carcinogenicity, and the data would support the proposed role of CYP1B1 in the mechanism of naphthalene genotoxicity.
If a difference in lung tumor incidence is not found between the Cyp1b1-null and wild-type mice, then CYP1B1 is unlikely important for naphthalene genotoxicity and tumorigenicity.
In parallel with these bioassays, stable DNA adducts in isolated Clara cells and depurinating adducts in the urine can be measured, and toxicokinetics of plasma naphthalene and its metabolites can be determined, for the various transgenic mice. The results will validate and help to explain the findings from the bioassays.
6. Summary
This report provides a summary of the current state-of-the-science concerning the role played by genetic toxicity and DNA damage in the mode of action for naphthalene-induced tumors in rats and mice and defines specific areas of uncertainty that must be addressed to improve the state of knowledge. A series of possible studies are outlined that address the critical areas of uncertainty. The study outlines provide a level of detail that makes them useful as guides, but they are not intended to be final definitive research protocols.
Acknowledgments
This article was developed in part under EPA Assistance Agreement No. 83330401-0 awarded by the U.S. Environmental Protection Agency. It has not been formally reviewed by the EPA. The views expressed in this document are solely those of the authors and the EPA does not endorse any products or commercial services mentioned in this publication.
Additional grant support was provided by the Electric Power Research Institute, the American Petroleum Institute, the Naphthalene Council, Inc., the Association of Railroads, the American Coke and Coal Chemicals Institute, the Asphalt Institute, and the National Petrochemical Refiners Association. It has not been reviewed by any of these sponsors, and does not necessarily represent their views.
Finally, Regulatory Checkbook, the 501(c) (3) nonprofit organization that coordinated the project, also provided funding from unrestricted support and retained earnings. More details about project objectives, organization, structure, and charge can be found in Belzer et al., pages 1–5, in this issue.
References
Belous et al., 2007
A.R. Belous, D.L. Hachey, S. Dawling, N. Roodi, F.F. Parl
Cytochrome P450 1B1-mediated estrogen metabolism results in estrogen-deoxyribonucleoside adduct formation
Cancer Res., 67 (2007), pp. 812-817
View in ScopusGoogle Scholar
Belzer et al., 2008
R.B. Belzer, J.S. Bus, E.L. Cavalieri, S.C. Lewis, D.W. North, R.C. Pleus
Naphthalene state of the science symposium: objectives, organization, structure, and charge
Regul. Toxicol. Pharmacol., 51 (Suppl. 1) (2008), pp. S1-S5
Google Scholar
Bogen et al., 2008
T.K. Bogen, J.M. Benson, H.J. Clewell, A.R. Dahl, K. Krishnan, J.B. Morris, C.J. Omiencinski, G.S. Yost
Napthalene metabolism in relation to target tissue anatomy, physiology, cytotoxicity and tumorigenic mechanism of action
Regul. Toxicol. Pharmacol., 51 (Suppl. 1) (2008), pp. S27-S36
Google Scholar
Brusick, 2008
D.J. Brusick
A critical assessment of the genetic toxicity of naphthalene
Regul. Toxicol. Pharmacol., 51 (Suppl. 1) (2008), pp. S37-S42
Google Scholar
Casale et al., 2001
G.P. Casale, M. Singhal, S. Bhattacharya, R. RamaNathan, K.P. Roberts, D.C. Barbacci, J. Zhao, R. Jankowiak, M.L. Gross, E.L. Cavalieri, G.J. Small, S.I. Rennard, J.L. Mumford, M. Shen
Detection and quantification of depurinated benzo[a]pyrene-adducted DNA bases in the urine of cigarette smokers and women exposed to household coal smoke
Chem. Res. Toxicol., 14 (2001), pp. 192-201
View in ScopusGoogle Scholar
Cavalieri, in preparation
Cavalieri, E.L., in preparation. From aromatic hydrocarbons to estrogens and then back to benzene and naphthalene, Naphthalene State of the Science Symposium, October 9–12, 2006 (http://www.naphthalenesymposium.org/Cavalieri2.pdf).
Google Scholar
Cavalieri and Rogan, 2006
E.L. Cavalieri, E.G. Rogan
Catechol quinones of estrogens in the initiation of breast, prostate, and other human cancers: keynote lecture
Ann. N.Y. Acad. Sci., 1089 (2006), pp. 230-286
Google Scholar
Chakravarti et al., 2000
D. Chakravarti, P.C. Mailander, E.L. Cavalieri, E.G. Rogan
Evidence that error-prone DNA repair converts dibenzo[a,l]pyrene-induced depurinating lesions into mutations: formation, clonal proliferation and regression of initiated cells carrying H-ras oncogene mutations in early preneoplasia
Mutat. Res., 456 (2000), pp. 17-32
View PDF
View articleView in ScopusGoogle Scholar
Chakravarti et al., in press
Chakravarti, D., Venugopal, D., Mailander, P.C., Meza, J.L., Higginbotham, S., Cavalieri, E.L., Rogan, E.G., in press. The role of polycyclic aromatic hydrocarbon–DNA adducts in inducing mutations in mouse skin. Mutat. Res.
Google Scholar
Chakravarti et al., 2001
D. Chakravarti, P.C. Mailander, K.-M. Li, S. Higginbotham, H.L. Zhang, M.L. Gross, J.L. Meza, E.L. Cavalieri, E.G. Rogan
Evidence that a burst of DNA depurination in SENCAR mouse skin induces error-prone repair and forms mutations in the H-ras gene
Oncogene, 20 (2001), pp. 7945-7953
CrossrefView in ScopusGoogle Scholar
Flowers-Geary et al., 1996
L. Flowers-Geary, W. Bleczinski, R.G. Harvey, T.M. Penning
Cytotoxicity and mutagenicity of polycyclic aromatic hydrocarbon o-quinones produced by dihydrodiol dehydrogenase
Chem.-Biol. Interact., 99 (1996), pp. 55-72
View PDF
View articleView in ScopusGoogle Scholar
Gaikwad et al., in press
Gaikwad, N.W., Muti, P., Meza, J.L., Yang, L., Pruthi, S., Ingle, J., Rogan, E.G., Cavalieri, E.L., in press. The molecular etiology of breast cancer: evidence from biomarkers of risk. Int. J. Cancer.
Google Scholar
Griego et al., 2008
F.Y. Griego, K.T. Bogen, P.S. Price, D.L. Weed
Exposure, epidemiology and human cancer incidence of naphthalene
Regul. Toxicol. Pharmacol., 51 (Suppl. 1) (2008), pp. S22-S26
Google Scholar
IARC, 2002
International Agency for Research on Cancer (IARC). 2002. Traditional Herbal Medicines, Some Mycotoxins, Naphthalene and Styrene. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, vol. 82. IARC, Lyon, France.
Google Scholar
Markushin et al., 2006
Y. Markushin, N. Gaikwad, H. Zhang, P. Kapke, E.G. Rogan, E.L. Cavalieri, B.J. Trock, C. Pavlovich, R. Jankowiak
Potential biomarker for early risk assessment of prostate cancer
The Prostate, 66 (14) (2006), pp. 1565-1571
CrossrefView in ScopusGoogle Scholar
North et al., 2008
D.W. North, K.M. Abdo, J.M. Benson, A.R. Dahl, J.B. Morris, R. Renne, H. Witschi
A review of whole animal bioassays of the carcinogenic potential of naphthalene
Regul. Toxicol. Pharmacol., 51 (Suppl. 1) (2008), pp. S6-S14
Google Scholar
Rogan et al., 1990
E.G. Rogan, N.V. RamaKrishna, S. Higginbotham, E.L. Cavalieri, H. Jeong, R. Jankowiak, G.J. Small
Identification and quantitation of 7-(benzo[a]pyren-6-yl)guanine in the urine and feces of rats treated with benzo[a]pyrene
Chem. Res. Toxicol., 3 (1990), pp. 441-444
CrossrefView in ScopusGoogle Scholar
Saeed et al., 2007
M. Saeed, S. Higginbotham, E.G. Rogan, E.L. Cavalieri
Formation of depurinating N3adenine and N7guanine adducts after reaction of 1,2-naphthoquinone or enzyme-activated 1,2-dihydroxynaphthalene with DNA. Implications for the mechanism of tumor initiation by naphthalene
Chem.-Biol. Interact., 165 (2007), pp. 175-188
View PDF
View articleView in ScopusGoogle Scholar
Schreiner, 2003
C.A. Schreiner
Genetic toxicity of naphthalene: a review
J. Toxicol. Environ. Health B, Crit. Rev., 6 (2) (2003), pp. 161-183
View in ScopusGoogle Scholar
Todorovic et al., 2001
R. Todorovic, P. Devanesan, S. Higginbotham, J. Zhao, M.L. Gross, E.G. Rogan, E.L. Cavalieri
Analysis of potential biomarkers of estrogen-initiated cancer in the urine of Syrian golden hamsters treated with 4-hydroxyestradiol
Carcinogenesis, 22 (2001), pp. 905-911
View in ScopusGoogle Scholar
EPA, 2004a
US Environmental Protection Agency (EPA). 2004a. Toxicological Review of Naphthalene, in Support of Summary Information on the Integrated Risk Information System (IRIS). US Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, NCEA-S-1707, External Review Draft. Available at: http://oaspub.epa.gov/eims/eimscomm.getfile?p_download_id=434727.
Google Scholar
EPA, 2004b
US Environmental Protection Agency (EPA). 2004b. Summary Review of Health Effects Associated with Naphthalene: Health Issue Assessment. EPA/600/8-87/055F (NTIS PB88172374). Available at: http://oaspub.epa.gov/eims/eimscomm.getfile?p_download_id=434728.
Google Scholar
☆
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
1
Bağımsız danışman, ABD.
Özeti görüntüle
Special issue articles
Articles part of:
Supplement: Naphthalene State of the Science Symposium
Edited by Richard Belzer
View special issue
Download full issue
Research article
Full text access
The naphthalene state of the science symposium: Objectives, organization, structure, and charge
Richard B. Belzer, …, Richard C. Pleus
July 2008
View PDF
Research article
Full text access
A review of whole animal bioassays of the carcinogenic potential of naphthalene
D. Warner North, …, Hanspeter Witschi
July 2008
View PDF
Research article
Full text access
Available data on naphthalene exposures: Strengths and limitations
Paul S. Price, Michael A. Jayjock
July 2008
View PDF
Önerilen makaleler
Based on reading popularity
Research article
Full text access
Parametric investigation of static and dynamic cell culture conditions and their impact on hCMEC/D3 barrier properties
S. Hinkel, …, C.C. Müller-Goymann
International Journal of Pharmaceutics • Volume 566 • 2019 • Pages 434-444
View PDF
Research article
Full text access
A review on in vitro model of the blood-brain barrier (BBB) based on hCMEC/D3 cells
Dake Qi, …, Yang Wei
Journal of Controlled Release • Volume 358 • 2023 • Pages 78-97
View PDF
Research article
Open access
Perfluorooctanoic acid (PFOA) activates astrogliosis-associated neuroinflammation through ER stress-autophagy axis
Euijun Min, …, Minhan Ka
Science of The Total Environment • Volume 979 • 2025 • Article 179546
View PDF
Research article
Open access
Enhanced electrophysiological activity and neurotoxicity screening of environmental chemicals using 3D neurons from human neural precursor cells purified with PSA-NCAM
Mi-Sun Choi, …, Jung-Hwa Oh
Ecotoxicology and Environmental Safety • Volume 280 • 2024 • Article 116516
View PDF
Research article
Full text access
Incorporating ToxCast™ data into naphthalene human health risk assessment
Lisa A. Bailey, Lorenz R. Rhomberg
Toxicology in Vitro • Volume 67 • 2020 • Article 104913
View PDF
Research article
Open access
Isothermal biosensor for highly specific detection of single-base mutations based on peptide nucleic acid and graphene oxide
Seungmin Park, …, Jieon Lee
Sensors and Actuators B: Chemical • Volume 440 • 2025 • Article 137880
View PDF
Cited by (22)
Research article
Genotoxic potential of several naphthenic acids and a synthetic oil sands process-affected water in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)
Lacaze E., …, François F.
Aquatic Toxicology • Volume 152 • 2014
Citation Excerpt:
These DNA-adducts tend to accumulate in liver what is consistent with a relatively inefficient nucleoide excision repair activity in this tissue (Kienzler et al., 2013). Naphthalene metabolites have been shown to produce stable DNA adducts, a class of transitory rapidly depurinating adducts and a corresponding increase in abasic sites and oxidative DNA damage due to 1,2-napthoquinone (Brusick et al., 2008). Our present work corroborated these findings, where naphthalene exposure induced Fpg-sensitive damage in rainbow trout hepatocytes, i.e., oxidized bases and less specifically others alkali-labile sites such as N7 guanine alkylation (Kienzler et al., 2013).
Show abstract
Research article
Development of new structural alerts suitable for chemical category formation for assigning covalent and non-covalent mechanisms relevant to DNA binding
Enoch S.J., Cronin M.T.D.
Mutation Research - Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis • Volume 743 • 2012
Show abstract
Research article
Naphthalene metabolism in relation to target tissue anatomy, physiology, cytotoxicity and tumorigenic mechanism of action
Bogen K.T., …, Omiecinski C.J.
Regulatory Toxicology and Pharmacology • Volume 51 • 2008
Citation Excerpt:
Such a study should include determinations of blood:air and tissue:air partition coefficients for naphthalene for monkey, rat and mouse, as well as the human blood:air partition coefficient for naphthalene. A human PBPK model needs to be validated in order to link data gathered from proposed studies of naphthalene cytotoxicity, and of naphthalene DNA-damage (Brusick, 2008), in naphthalene-exposed monkeys and rodents to improved understanding of cancer bioassay results, and thereby to improved biologically based human risk prediction. Validation in this context would focus on estimation of key parameters that are feasible to measure in a 1-year time-frame in a series of short-term experiments using human volunteers under an IRB- and USEPA-HSRB-approved study protocol.
Show abstract
Research article
A review of whole animal bioassays of the carcinogenic potential of naphthalene
North D.W., …, Witschi H.
Regulatory Toxicology and Pharmacology • Volume 51 • 2008
Show abstract
Biological effects of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and their first metabolic products in in vivo exposed Atlantic cod (Gadus morhua)
Pampanin D.M., …, Sydnes M.O.
Journal of Toxicology and Environmental Health - Part A: Current Issues • Volume 79 • 2016
Hypothesis-based weight of evidence: A tool for evaluating and communicating uncertainties and inconsistencies in the large body of evidence in proposing a carcinogenic mode of actionnaphthalene as an example
Rhomberg L.R., …, Goodman J.E.
Critical Reviews in Toxicology • Volume 40 • 2010
View all citing articles on Scopus
Metrics
Citations
Citation Indexes
22
Policy Citations
4
Captures
Mendeley Readers
21
PlumX Metrics Logo
View details
Telif hakkı © 2007 Elsevier Inc. Tüm hakları saklıdır.
Elsevier logosu ve marka adı
ScienceDirect Hakkında
Uzaktan erişim
İletişim ve destek
Şartlar ve koşullar
Gizlilik politikası
Çerez ayarları
Bu sitedeki tüm içerik: Telif hakkı © 2026 Elsevier BV, lisans verenleri ve katkıda bulunanlarına aittir. Metin ve veri madenciliği, yapay zeka eğitimi ve benzeri teknolojiler de dahil olmak üzere tüm haklar saklıdır. Tüm açık erişimli içerikler için ilgili lisans koşulları geçerlidir.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273230007001997?fr=RR-1&ref=cra_js_challenge
Tarih: Temmuz 2008
Araştırma makalesi
Naftalin'in Olası Genotoksik Etki Mekanizmaları ☆
🥼☢️❌‼️🧫🔬☣️👨🏽🔬
Sayının tamamını indirin
Soyut
Bu rapor, 9-12 Ekim 2006 tarihlerinde Monterey, Kaliforniya'da düzenlenen Naftalin Bilimsel Durum Sempozyumu'na (NS 3 ) katılan D Modülü üyeleri için verilen görev kapsamında yürütülen görüşmelerin bir özetini sunmaktadır. Görev, panelin, naftalin ve metabolitlerinin genotoksik etki mekanizması potansiyeli ve maruz kalan popülasyonlar için kanser riski tahminlerinin düşük doz ekstrapolasyonları üzerindeki etkileri konusunda bilimsel durum hakkında en iyi şekilde fikir birliğine varmasını sağlamasını öngörmüştür. Bilimsel belirsizliklerin devam ettiği durumlarda, panelden hangi bilimsel belirsizliklerin (varsa) hedefli, zamanında ve maliyet etkin araştırmalar yoluyla çözülebileceğini belirlemesi istenmiştir. Rapor, naftalin genotoksisitesinin kısa bir özetini sunmakta; naftalinin etkileri konusunda genel bir bilimsel fikir birliğinin olduğu alanları belirlemekte; naftalinin etkileriyle ilgili belirsizlik alanlarını belirlemekte ve şu anda naftalinin genotoksik risklerini değerlendirme yeteneğimizi sınırlayan temel soruları ortaya koymaktadır. Rapor ayrıca bu temel belirsizliklerin bazılarını giderebilecek altı çalışmayı da özetliyor.
Anahtar Kelimeler
Naftalin;Kanser;Kanserojenite;Mutajenite;Etki mekanizması;Etki mekanizması;Genotoksisite;Metabolizma;1,2-Naftokinon;DNA eklentileri;Kararlı eklentiler;Depürinasyon eklentileri;Biyobelirteçler
1. Giriş
Bisiklik aromatik bir bileşik olan naftalin, kömür katranı, ham petrol ve sigara dumanının bir bileşeni olarak çevrede bulunabilir. Ayrıca, pestisitlerden plastiklere kadar birçok ticari ürün için kimyasal ara madde olarak kimyasal üretimde de kullanılır. Yaygın insan maruziyeti nedeniyle (bkz. Griego vd., 2008 ), toksikolojik özellikleri çok sayıda değerlendirmeye konu olmuştur. Özellikle tümör oluşturma potansiyelinin değerlendirilmesi ilgi çekici olmuştur.
Ulusal Toksikoloji Programı (NTP) tarafından yürütülen çalışmalar North ve ark. (2008) tarafından ele alınmıştır. Farelerin ve sıçanların biyolojik testlerde maruz kaldığı naftalin konsantrasyonlarının, maksimum tolere edilebilir dozu (MTD) aştığı ve Griego ve ark. (2008) tarafından 0,0002 ppm olarak tahmin edilen ortam hava konsantrasyonlarından yaklaşık 5000 kat daha yüksek olduğu değerlendirilmiştir .
Naftalinin farelerde ve sıçanlarda solunum yolu tümörlerine neden olabileceğine dair bulgular, insanların çevresel veya işyeri naftalin konsantrasyonlarına maruz kaldıklarında kanser riski altında olup olmadıkları sorusunu gündeme getiriyor. Bu endişeleri gidermek için naftalinin etki mekanizmasının daha iyi anlaşılması gerekecektir.
Kemirgenlerde yapılan kanser biyolojik test verilerinin insanlara uygulanabilirliği çeşitli nedenlerle tartışılmaktadır, ancak özellikle tümörlerin önemli hedef bölge toksisitesiyle ilişkili yüksek doz seviyelerinde meydana gelmesi üzerinde durulmuştur ( North vd., 2008 ). Belirsizlik alanları, kemirgenler ve insanlar arasındaki solunum yolu anatomisi ve metabolizmasındaki farklılıklarla ilgilidir ( Bogen vd., 2008 ). Son olarak, naftalinin DNA reaktivitesinin anlaşılması, yüksek konsantrasyonlarda bulunan etkilerin daha düşük, çevresel konsantrasyonlara genelleştirilmesi için kritik önem taşıyacaktır.
2. Naftalinin genotoksik etkisi
Naftalinin genotoksisitesine ilişkin mevcut veri tabanı kapsamlıdır ve yakın zamanda IARC (2002) , Schreiner (2003) ve ön inceleme olarak ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) (2004a , EPA, 2004b) tarafından gözden geçirilmiştir . IARC monografı, naftalinin genotoksisiteyi ölçmek için en yaygın kullanılan testlerde mutajenik olmadığını belirtmektedir. Schreiner, makul MTD konsantrasyonunda naftalinin bakteri veya kültürdeki memeli hücreleri için mutajenik olmadığını, ancak aşırı konsantrasyonlarda toksisiteye bağlı ikincil DNA hasarına neden olduğunu öne sürmektedir. İkincil hasarın kanıtı, in vivo DNA parçalanması ve in vitro kardeş kromatid değişimi (SCE) ve kromozom kırılması olarak görülmektedir. Schreiner, DNA parçalanması ve kromozom kırılması olaylarının, sitotoksisite ve hücre rejenerasyonu tarafından yönlendirilen ve sonuçta tümör gelişimine yol açan, eşik ile ilişkili bir sitotoksisite mekanizmasıyla tutarlı olduğu sonucuna varmaktadır.
ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), incelemesinde esasen aynı veri setini özetlemekte ancak farklı bir sonuca varmaktadır. Dış inceleme taslağı IRIS raporunda ( EPA, 2004b ), Ajans "1,2-naftokinonun genotoksik etkisine dair bazı veriler bulunduğundan, kanserojen etkinin olası bir genotoksik mekanizmasının göz ardı edilemeyeceğini" öne sürmüştür. 1,2-naftokinonun mutajenitesine yapılan bu atıf, Flowers-Geary ve ark. (1996) tarafından yayınlanan ve oksidatif DNA hasarına yanıt verdiğine inanılan bir Salmonella suşu olan TA104 suşunda geri dönüş sayılarında küçük bir artışın görüldüğü bir makaleden türetilmiştir.
NS 3 Sempozyumu'nda ( Brusick, 2008 ) yayınlanan genotoksisite veri tabanının eleştirel bir değerlendirmesi sunuldu ve bu değerlendirme, naftalinin DNA'ya bağlanmadığı ve meşru pozitif genotoksisitenin büyük çoğunluğunun, hatta tamamının, sitotoksisite ile açıklanabileceği sonucuna vardı. Bununla birlikte, Cavalieri'nin (hazırlık aşamasında olan) bir sunumunda , laboratuvarlarında yapılan çalışmaların naftalinin (veya bazı metabolitlerinin) DNA'ya bağlanarak geçici "depürinasyon eklentileri" sınıfı oluşturduğunu ve bu nedenle gerçek (ancak son derece zayıf) bir genotoksik kanserojen olarak kabul edilmesi gerektiğini savundu. Naftalinin genotoksik aktivitesinin etki mekanizmasının ve daha da önemlisi, göreceli gücünün çözümlenmesi, bu kimyasalın doğru bir risk değerlendirmesinin geliştirilmesi için hayati önem taşıyabilir.
Panel, naftalinin genotoksikliğiyle ilgili olarak yüksek derecede kesin olarak doğru olduğuna inandığı gerçekleri tanımlayan bir dizi açıklama hazırladı; ayrıca yüksek derecede belirsizlik içeren bazı açıklamalar da sundu. Grup, kemirgenlerde solunum yolu kanserinde naftalinin genotoksikliğinin rolüyle ilgili bazı kritik belirsizlikleri gidermek için yapılabilecek bir dizi araştırma çalışmasını özetledi.
3. Yüksek derecede kesinliğe sahip bilimsel ifadeler
NTP biyolojik testlerinde kullanılan koşullar altında, naftalin kemirgenlerde solunum yolu tümörlerine yalnızca önemli sitotoksisite belirtileri gösteren bölgelerde neden olur.
Her iki türdeki tümörler, kronik inflamasyon, hiperplazi, metastatik değişiklikler ve hücre proliferasyonu ile güçlü bir şekilde ilişkilendirilmiştir; bunların hepsi sitotoksisiteye işaret eden belirtilerdir. Naftalin ile yapılan genotoksisite çalışmaları üzerine yapılan incelemeler, olumlu bulguların çoğunun, hatta tamamının, kimyasalın DNA ile doğrudan etkileşiminden ziyade sitotoksisite ile açıklanabileceğini göstermektedir. DNA adduksiyonuyla üretilen baz değişim mutasyonlarından gen mutasyonunu ölçen Ames testi gibi testlerin, naftaline maruz kaldığında mutajenik aktiviteye dair hiçbir kanıt göstermediği bildirilmiştir ( EPA, 2004b ).
(A)
Naftalin metabolitlerinin, kararlı DNA eklentileri, hızla depürinleşen eklentiler ve oksidatif DNA hasarı oluşturduğu gösterilmiştir.
Saeed ve ark. (2007) tarafından yapılan çalışmalar, naftalin metabolitlerini DNA ile reaksiyona sokmuş ve adduktları izole etmiştir. Bu çalışmalardan yola çıkarak, naftalin metaboliti 1,2-naftokinonun pürin bazlarıyla etkileşime girerek depürinasyon adduktları oluşturduğu hipotezini öne sürmüşlerdir. Ayrıca bu adduktların mutajenik olduğunu ve tümör oluşumundan sorumlu olabileceğini de varsaymışlardır. Depürinasyon adduktları tarafından oluşturulan apürinik bölgeler, hataya yatkın baz eksizyon onarımı ile mutasyonlara dönüştürülebilir ( Chakravarti ve ark., 2000 , Chakravarti ve ark., baskıda ). Bu bilgilerin naftalin için kanserojen bir etki mekanizmasına dönüştürülebilmesi için, (a) depürinasyon eklentilerinin oluşumu için gerekli metabolik adımların in vivo olarak hedef dokularda gerçekleştiğini, (b) hasarlı bölgelerin normal DNA onarımı ile tersine çevrilebilirliğini ve (c) kanser öncesi veya tümör dokularında ilgili onkogenlerde veya tümör baskılayıcı genlerde baz değişim mutasyonlarının ifadesini göstermek için ek çalışmalar yapılmalıdır. Son olarak, hedef doku toksisitesinin, depürinasyon eklentileri tarafından üretilen mutasyonların tümör hücresi başlatılmasına ilerlemesinde gerekli bir rol oynayıp oynamadığını belirlemek gerekecektir.
4. İnsan risk değerlendirmesi için çözümlenmesi hayati önem taşıyan, yüksek derecede belirsizlik içeren bilimsel ifadeler .
(B)
Naftalin, genotoksik kanserojen özellikler taşıyor mu?
Bir kimyasalın genotoksik kanserojen olarak tanımlanması için hangi özellikler gereklidir? Genel olarak, bir kimyasal, kendisi veya metabolitlerinin DNA'ya kovalent olarak bağlanarak tümör oluşumuyla ilişkili doku(lar)da kimyasala özgü eklentiler oluşturduğu gösterilirse genotoksik kanserojen olarak tanımlanabilir. DNA eklentilerinin sayısı, geniş bir maruz kalma seviyesi aralığında dozla doğrudan orantılı olabilir. Bu eklentiler, tümör hedef bölgeleriyle ilişkili hücrelerde mutasyon oluşumuyla bağlantılı olmalıdır. Birkaç naftalin metabolitinin saf DNA ile in vitro reaksiyonu, adenin ve guanin ile eklentiler üretmiştir ( Saeed vd., 2007 ).
(C)
Çevresel ve/veya mesleki maruziyet sonrasında hayvanlarda veya insanlarda naftalinin DNA ile etkileşimine dair biyobelirteçler oluşacak mı?
Çevresel veya mesleki naftalin maruziyetinden kaynaklanan kanserojen riskin büyüklüğünü anlamak için önemli bir unsur, ilgili maruziyet belirteçlerini bulma ve ölçme yeteneğidir ( Markushin vd., 2006 ). Tümör bölgesi dokularında bazsız bölgelerin tanımlanması veya kanserojen düzeyde naftaline maruz kalan hayvanların idrar veya plazmasında depürinasyon DNA eklentilerinin varlığı, DNA bağlanmasının ve naftalinden kaynaklanan tümör oluşumunun rolü hakkında değerli bilgiler sağlayabilir ve insanlar için olası kanserojen riskin biyobelirteçleri olarak hizmet edebilir.
(D)
Naftalinin kanserojen seviyelerine maruz kalan kemirgenlerde, hedef hücrelerdeki spesifik moleküler lezyonlar, prekanseröz dokudan tümöre geçişi belirler mi?
Bu tür bir ilerlemenin aydınlatılması, doğru bir kanser riski değerlendirmesinin oluşturulması için elzemdir. Kemirgenlerde naftalinin kanserojen etki mekanizması hakkındaki mevcut bilgi düzeyi, süreci yönlendiren adımları, süreçle tesadüfen meydana gelen adımlardan ayırt etmeye olanak tanımamaktadır (bkz. North vd., 2008 ). Süreci yönlendiren adımların aydınlatılması, solunum dokularının neden hedeflendiğini ve orada bulunan tümörlerin gelişiminin altında yatan etki mekanizmasını anlamamıza yol açacaktır.
5. İnsan risk değerlendirmesi için hayati önem taşıyan bu konulardaki belirsizlik düzeylerini gidermek veya azaltmak için hangi özel araştırma projeleri yürütülebilir?
Bu temel belirsizliklerin bazılarını çözebilecek altı çalışma önerildi. Altı çalışmanın her biri için temel tasarımlar ve alternatif sonuçlardan çıkarılabilecek önemli çıkarımlar sunulmuştur.
5.1 . Çalışma I: Sıçanlarda DNA eklentilerinin moleküler dozimetrisi ve koku mukozasında hücre çoğalması çalışmaları için kısa süreli inhalasyon biyolojik deneyi
5.1.1 . Gerekçe
Bu çalışma, koku mukozasında DNA eklentilerinin moleküler dozimetrisi ve buna karşılık gelen hücre çoğalmasını incelemek üzere sıçanlar üzerinde solunum yoluyla maruz bırakma çalışmasını içerecektir. Çalışmada, hedef hücrelerdeki stabil eklentiler ve bazsız bölgeler ile idrardaki depürinasyon eklentileri ölçülecektir. Naftalin solunum yoluyla maruz bırakma, daha önce gözlemlenen 10 ppm'lik kanserojen dozdan başlayarak 3 ve 1 ppm'ye kadar olan maruz kalma seviyeleri kullanılarak, NTP biyolojik testlerine benzer bir şekilde gerçekleştirilecektir. Deney hayvanları 1, 5 ve 20. günlerde kurban edilecektir.
Bu çalışma, yukarıda belirtilen yöntemler kullanılarak aynı göstergeleri ve sonuçları arayan diğer gruplar tarafından önerilen sıçan (ve muhtemelen fare) biyolojik testleriyle koordineli olarak yürütülmelidir.
Daha düşük konsantrasyonlarda (1 ppm'nin altında) ek maruz kalma grupları, bu dozlardaki olası etkileri belirlemek ve düşük doz ekstrapolasyon fonksiyonlarını ve parametrelerini daha iyi saptamak için dikkate alınmalıdır.
5.1.2 . Başlıca çıkarımlar
Hedef dokuda stabil DNA eklentileri. Eğer naftalin metabolitlerinin stabil DNA eklentileri maruz kalan sıçan koku mukozasında bulunursa, bu naftalin için genotoksik bir mekanizma olduğu hipotezini ve naftalinin bu mekanizma yoluyla insanlarda kansere neden olabileceği hipotezini destekleyecektir. Bu tür eklentilerin bulunması, çevresel düzeylerde naftalin maruziyetinin kansere neden olup olamayacağı sorusunu ele almayacaktır.
Maruz kalan sıçanların koku mukozasında naftalin metabolitlerinden stabil eklentilerin bulunamaması, naftalinin genotoksik bir mekanizmaya sahip olmadığına ve naftalinin insanlarda bu mekanizma yoluyla kansere neden olmadığına dair olası kanıtlar sağlayabilir.
İdrarda depürinasyona neden olan DNA eklentileri. Naftalin, maruz kalan dokuda depürinasyona neden olan eklentiler oluşturmasına rağmen, bunlar doku tarafından tutulmaz. Aksine, bu eklentiler hücresel DNA'dan salınır, kan dolaşımına karışır ve sonunda idrarla atılır. Bu nedenle, idrar analizi, naftalin-DNA eklentilerini tespit etmek için kolay ve invaziv olmayan bir test sağlar. Bu tür idrar analizi yeni bir teknoloji değildir; değeri daha önce PAH ve östrojenlerle yapılan çalışmalarda gösterilmiştir ( Chakravarti vd., 2001 , Rogan vd., 1990 , Todorovic vd., 2001 ). Maruz kalan sıçanların idrarında naftalin metabolitlerinin depürinasyona neden olan DNA eklentileri bulunursa, bu naftalin için genotoksik bir mekanizmayı destekleyebilir. Ayrıca, naftaline maruz kalan hayvanların idrarlarında (ve muhtemelen plazmalarında) genotoksik maruziyete ait biyobelirteçler (yani, depürinasyon DNA eklentileri veya muhtemelen eksizyonla onarılan stabil eklentiler) sergileyebileceklerine dair güçlü kanıtlar sağlayacaktır.
Maruz kalan sıçanların idrarında naftalin metabolitlerinin depürinasyon DNA eklentilerinin bulunamaması, naftalinin genotoksik olmadığına ve naftalinin bu mekanizma yoluyla insanlarda kansere neden olmadığına dair olası kanıtlar sağlayabilir. Depürinasyon DNA eklentilerinin yokluğu ayrıca, naftaline maruz kalan hayvanların ölçülebilir genotoksik maruziyet biyobelirteçleri gösterip göstermediği konusunda da şüphe uyandıracaktır.
Koku mukozası DNA'sında bazsız bölgelerin varlığı. Koku dokusuna artan naftalin maruziyeti, depürinasyon eklentilerinin oluşumunda ve buna karşılık gelen DNA'daki bazsız bölgelerde artış göstermelidir. Bazsız bölgeler ölçülebilse de, koku dokusunun bazsız bölgeleri hızla onarma yeteneği varsa, doz-yanıt ilişkisi gözlemlenmeyebilir. Koku DNA'sında hem depürinasyon eklentilerinin hem de bazsız bölgelerin arttığı bulgusu, hızla depürinasyona uğrayan DNA eklentilerinin naftalin maruziyetiyle ilişkili genotoksik bir lezyon olduğu hipotezini destekleyecek ve naftalinin genotoksik bir mekanizmaya sahip olduğuna dair güçlü kanıt sağlayacak, ancak naftalinin bu mekanizma yoluyla insanlarda kansere neden olabileceğine dair yalnızca zayıf kanıt sağlayacaktır. Koku DNA'sında depürinasyon eklentilerinin arttığı ancak bazsız bölgelerin artmadığı bulgusu, bazsız bölgelerin naftalin maruziyetiyle ilişkili genotoksisiteyi değerlendirmek için ölçülebileceği hipotezini desteklemeyecek ve genotoksik bir mekanizmaya sahip olmadığına dair zayıf kanıt sağlayacaktır.
Hedef dokularda naftalin kaynaklı bazsız bölgelerin sayısındaki artışın dozla ilişkili olduğu ve doz-yanıt fonksiyonuna uydurulabileceği bulgusu, naftalin doz-yanıt modelinin seçimi ve bilimsel temelli düşük doz ekstrapolasyonu için orta düzeyde destek sağlayacaktır. Hedef dokularda naftalin kaynaklı bazsız bölgelerin sayısının dozla ilişkili olmadığı ve doz-yanıt fonksiyonuna uydurulamayacağı bulgusu ise, bu bazsız bölge verilerinden veya depürinasyon DNA eklentilerinden anlamlı düşük doz ekstrapolasyonlarının yapılamayacağı sonucunu destekleyebilir.
Ölçülen etkilerde doz ilişkisi. DNA eklenti konsantrasyonlarının (hedef hücrelerde stabil, idrarda depürinasyona uğrayan) dozla ilişkili olduğu ve bir doz-yanıt fonksiyonuna uydurulabileceği bulgusu, (bunu başarmak için ek, daha düşük doz deneyleri gerekebilir) naftalin doz-yanıt modelinin seçilmesini ve uydurulmasını sağlayabilir. Artan bazsız bölgelerin maruz kalma-yanıtı, doğrusal ve doğrusal olmayan modeller arasında ayrım yapmak için hayati bilgiler sağlayacaktır. DNA eklenti konsantrasyonlarının dozla ilişkili olmadığı ve bir doz-yanıt fonksiyonuna uydurulamayacağı bulgusu, desteklenebilir bir düşük doz ekstrapolasyonunun geliştirilmesini engelleyecektir.
Cell proliferation results. The identification of elevated cell proliferation in the target cells exhibiting elevated DNA adducts supports the hypothesis that cytotoxic effects of naphthalene are prerequisite for genotoxicity. Failure to find elevated cell proliferation in the target cells exhibiting elevated DNA adducts provide some evidence that cytotoxic effects of naphthalene are not such a prerequisite.
5.2. Study II: A mechanistic tumor initiation study in mouse skin measuring possible enzyme(s) for metabolic activation of naphthalene, stable and depurinating adducts, abasic sites and analysis of H-ras mutations in preneoplastic skin and tumors (if they develop)
5.2.1. Rationale
DNA adduct studies in mouse skin treated with naphthalene or some of its metabolites revealed that the two depurinating adducts, 1,2-dihydroxynaphthalene (1,2-DHN)-4-N3Ade and 1,2-DHN-4-N7Gua are formed by 1,2-naphthoquinone (1,2-NQ) (Cavalieri and Rogan, 2006). In addition, some stable adducts are formed by 1,2-NQ. When mouse skin was treated with naphthalene itself, additional stable adducts are formed that presumably derive from naphthalene-1,2-oxide. These results suggest that the key enzyme(s) for metabolic activation of naphthalene are present in mouse skin. Therefore, this organ could be a target for carcinogenic activity. Furthermore, detailed studies of stable and depurinating adducts formed by treatment of SENCAR mouse skin with naphthalene, coupled with analysis of H-ras mutations in preneoplastic skin and tumors (if they develop), will provide key information on the mechanism of metabolic activation that generates tumor-initiating mutations. The SENCAR mouse skin model is capable of showing mutagenesis by weak carcinogens such as estrogens (Chakravarti et al., 2001). As shown in recent studies, H-ras mutations in preneoplastic skin of this mouse show excellent correlation with DNA adducts (Chakravarti et al., 2000, Chakravarti et al., in press).
5.2.2. Experimental
The proposed dose–response study will be conducted in the skin of female SENCAR mice. Groups of mice will be topically treated with naphthalene at doses of 300, 100, or 30 nmol per treatment three times a week for 40 weeks. A control group will be treated with the vehicle (50 μl acetone). At various time-points during the experiment, skin from a few mice will be analyzed for abasic sites, depurinating and stable DNA adducts and the presence of H-ras mutations. Tumor formation in the skin will be observed throughout the length of the experiment, 52 weeks. If tumors arise, they will be analyzed for H-ras mutations.
5.2.3. Major inferences
Integrated information concerning the metabolic activation of naphthalene is expected to be obtained concerning the mutational ability of abasic sites, the DNA adducts formed and, the possible weak tumorigenic activity of naphthalene in mouse skin.
Depurinating DNA adducts in urine. The identification of depurinating DNA adducts of naphthalene metabolites in the urine of exposed mice would support the hypothesis that naphthalene has a genotoxic mechanism, provide some support for the hypothesis that naphthalene may cause cancer through a genotoxic mechanism, and provide strong evidence that animals exposed to naphthalene can exhibit biomarkers of genotoxic exposure, i.e., depurinating DNA adducts (or possibly excision repaired stable adducts) in their urine (and possibly plasma) particularly if they are also associated with increased abasic sites in skin. A failure to identify abasic sites in DNA and depurinating DNA adducts of naphthalene and its metabolites in the urine of the mice would provide possible evidence that naphthalene does not have a genotoxic mechanism, possible evidence that naphthalene does not cause cancer through a genotoxic carcinogen, and raise doubt as to whether animals exposed to naphthalene with skin treatments exhibit biomarkers of genotoxic exposure that can be measured.
Depurinating DNA adducts in target skin cells. A finding of naphthalene-derived depurinating DNA adducts in the target cells would support the hypothesis that naphthalene has a genotoxic mechanism. If there is a corresponding increase in abasic sites in skin DNA, the conclusion will be stronger and this provide some support for the hypothesis that naphthalene can cause cancer through a genotoxic mechanism (depending on the occurrence of tumors in the target cells). A failure to find naphthalene-derived depurinating DNA adducts in the target cells will provide some support for the hypothesis that naphthalene does not have a genotoxic mechanism.
Mutations in the Harvey ras oncogene. A finding of exposure-related increases in mutations in the Harvey ras oncogene would support the hypothesis that naphthalene has a genotoxic mechanism and support the hypothesis that naphthalene can cause cancer through a genotoxic mechanism. A failure to find exposure-related increases in mutations in the Harvey ras oncogene would support the hypothesis that naphthalene does not cause cancer through a genotoxic mechanism.
5.3. Study III: Measurement of DNA adducts of naphthalene in urine of exposed human populations for use as a possible biomarker
5.3.1. Rationale
There is an urgent need for biomarkers of human exposure to naphthalene. A possible measure of human exposure to naphthalene may be provided by analysis of the depurinating 1,2-DHN-4-N3Ade and 1,2-DHN-4-N7Gua adducts in urine. This approach is suggested by the successful analysis of depurinating estrogen-DNA adducts in the urine of men with prostate cancer (Markushin et al., 2006) and women with breast cancer (Gaikwad et al., 2007).
Two millilitres aliquots of urine will be partially purified by solid-phase extraction and then analyzed for naphthalene metabolites and depurinating DNA adducts by ultraperformance liquid chromatography/tandem mass spectrometry. Because there may be serious legal issues with analysis of urine from workers, these studies will begin with urine samples from heavy smokers (Casale et al., 2001). Naphthalene is an important component of the tar and vapor phases of organic smoke, including cigarette smoke. Heavy cigarette smokers may provide a useful model to study depurinating naphthalene adducts. If permission is granted, these studies will be extended to workers occupationally-exposed to naphthalene. These studies should be done in a blinded fashion, with exposure information only known after urinary data are completed.
5.3.2. Major inferences
The identification of targeted DNA adducts in urine would provide evidence that people exposed to naphthalene exhibit potential biomarkers of genotoxic exposure. The failure to identify targeted DNA adducts in urine would indicate that people exposed to naphthalene may not exhibit measurable biomarkers of genotoxic exposure.
5.4. Study IV: Examination of pathways of DNA damage response caused by naphthalene and its metabolites to identify the mode of action for naphthalene carcinogenicity
5.4.1. Rationale
This study addresses the pathways of DNA damage response caused by naphthalene and its metabolites to identify whether naphthalene is a mutagenic or non-mutagenic carcinogen in mice. A series of isogenic cell lines deficient in various DNA metabolism pathways will be utilized to characterize the DNA damage responses caused by test compounds. Based on the results from the cultured cells, mice deficient in specific DNA damage responses (e.g., nucleotide excision repair (NER), responsible for stable bulky adducts) will be exposed to naphthalene.
5.4.2. Major inferences
DNA damage responses in a series of isogenic cells deficient in various DNA metabolism pathways. Identification of DNA damage responses caused by naphthalene metabolites would support the hypothesis that naphthalene has a genotoxic mechanism. Also, it would show which kind of DNA lesions (stable adducts, depurinating adducts, or abasic sites) significantly impact cells exposed to naphthalene or its metabolites. Failure to identify DNA damage responses caused by naphthalene metabolites would provide some evidence that naphthalene does not have a genotoxic mechanism.
Stable DNA adducts in target tissue. Identification of increased numbers of stable DNA adducts from naphthalene in the exposed DNA repair (NER) deficient mouse lung versus wild-type mouse lung would support the hypothesis that naphthalene has a genotoxic mechanism and support the hypothesis that naphthalene could cause cancer through a genotoxic mechanism. Failure to identify increased numbers of DNA adducts from naphthalene in exposed DNA repair deficient mouse lung would provide some evidence that naphthalene does not have a is not genotoxic when compared to its effect on wild-type mouse lung, and provide some evidence that naphthalene is not a genotoxic carcinogen when compared to its effect on wild-type mouse lung.
Clara cell toxicity in mouse lung. Identification of more extensive Clara cell toxicity in the naphthalene-exposed DNA repair (NER) deficient mouse lung versus wild-type mouse lung would support the hypothesis that Clara cell toxicity is associated with the existence of DNA damage. Failure to identify acceleration of Clara cell toxicity in the naphthalene-exposed DNA repair (NER) deficient mouse lung compared to wild-type mouse lung would provide strong evidence that cell toxicity is independent of DNA damage.
Mouse lung tumor (long-term project). Identification of an increased incidence of lung tumors in the naphthalene-exposed DNA repair (NER) deficient mouse compared to that in the wild-type mouse would support the hypothesis that naphthalene is a genotoxic mouse lung carcinogen. Failure to identify acceleration of Clara cell toxicity in the naphthalene-exposed DNA repair (NER) deficient mouse lung compared to wild-type mouse lung would support the hypothesis that naphthalene is a non-mutagenic mouse lung carcinogen.
5.5. Study V. An evaluation of the enzymology of naphthalene metabolism, with implications for the likelihood that specific metabolic pathways will occur in different species
This project has two parts.
5.5.1. Part A
Based on results from a preliminary study of naphthalene in mouse skin presented by Cavalieri (in preparation), it is possible that naphthalene and its metabolites 1-naphthol, naphthalene-1,2-dihydrodiol and 1,2-dihydroxynaphthalene are converted to 1,2-naphthoquinone by CYP1B1. This is suggested by similar studies conducted on the metabolism of estradiol to estradiol-3,4-quinone (Belous et al., 2007). To demonstrate whether CYP1B1 is involved, we propose to use recombinant human CYP1B1 to activate the various metabolites, 1-naphthol, naphthalene-1,2-dihydrodiol and 1,2-dihydroxynaphthalene, to 1,2-naphthoquinone in the presence of DNA. Formation of the 1,2-DHN-4-N3Ade and 1,2-DHN-4-N7Gua adducts will be the endpoint for the studies.
If warranted, the ability of other human recombinant CYP, such as CYP1A1, to activate naphthalene and its metabolites to 1,2-NQ will also be analyzed.
5.5.2. Part B
It is also proposed to use a CYP2F1-transfected human lung epithelial cell line (BEAS-2B) developed by Dr. Garold Yost (University of Utah) for studying mutagenesis by naphthalene. These transfected BEAS-2B cells express the human CYP2F1 under a CMV promoter. The parental BEAS-2B cells may be a useful model for the human lung Clara cells, as they retain the expression of several cell surface markers. These cells have only a background level of activity of metabolizing genotoxic compounds. Studies in the Yost laboratory indicate that the residual activity is related to CYP1A1. Comparison of naphthalene mutagenesis in BEAS-2B and BEAS-2B-CYP2F1 cells will address some of the important questions about naphthalene genotoxicity in human lung.
The results of these two types of study will provide insight into how humans metabolize naphthalene. A finding that CYP 1B1 is the enzyme that catalyzes 1,2-dihydroxynaphthalene to 1,2-naphthoquinone would help to elucidate a key metabolic pathway, with implications for the likelihood that this pathway will occur in different species. A failure to find that CYP 1B1 is the enzyme that catalyzes 1,2-dihydroxynaphthalene to 1,2-naphthoquinone would leave metabolic pathways and species extrapolation more uncertain.
5.6. Study VI. Bioassays with knockout and “humanized” mice to determine key enzymes in the initial metabolic activation of naphthalene in mice and study mediation processes for carcinogenicity in the liver or lung
The tissue-selective tumorigenicity of naphthalene in rats and mice is likely related to the occurrence of highly active P450 enzymes in the target tissues.
Available mouse models for these studies include Cyp1b1-knockout, liver-specific P450 reductase (Cpr) knockout, lung-specific P450 reductase (Cpr) knockout, and CYP2F1-transgenic mice. Cyp2f2-knockout mice are expected to be available in the near future. Loss of P450 reductase will lead to loss of all microsomal P450 activities. These mice will be exposed to naphthalene under conditions used in the NTP study.
Transgenic mouse models, which are either already available or will be available in the near future, can be used to answer the following questions:
(a)
Is the lung tumorigenicity of naphthalene in mice mediated by metabolic activation in the liver or in the lung?
If lung tumors are not found in mice lacking liver metabolic activation activity, or if a specific decrease in lung metabolic activation does not lead to a decrease in lung tumor incidence, then this indicates that hepatic metabolic activation plays an important role in lung tumor formation in mice. Consequently, risk prediction for humans would have to consider human hepatic P450 activity since the stability of the reactive metabolites is likely the same in mice and humans.
If lung tumors are found in mice lacking liver metabolic activation activity, or if a specific decrease in lung metabolic activation does lead to a decrease in lung tumor incidence, then this indicates that hepatic metabolic activation does not play a critical role in lung tumor formation in mice. Consequently, risk prediction for humans would primarily consider human lung P450 activity.
(b)
Can naphthalene induce lung tumors in mice lacking CYP2F2, which is believed to be the key enzyme in the initial metabolic activation of naphthalene in mice?
If lung tumors are not found in Cyp2f2-null mice, then this indicates that P450s other than CYP2F2 are not critical in naphthalene-induced tumorigenesis in mice.
If lung tumors are found in the Cyp2f2-null mice, then this indicates that other P450s are equally important or more important than CYP2F2 in tumorigenicity.
(c)
Can naphthalene induce lung tumors in mice lacking CYP2F2, but expressing human CYP2F1 (i.e., CYP2F-humanized mice)? CYP2F1 is believed to differ from rodent CYP2F enzymes in having a very low activity toward naphthalene.
If tumors are not found in CYP2F-humanized mice, then this suggests that human CYP2F1 may not be able to mediate naphthalene-induced lung cancer.
If tumors are found in CYP2F-humanized mice, and the tumor numbers are greater in the humanized mice than in Cyp2f2-null mice, then this indicates that human CYP2F1 is capable of mediating naphthalene-induced lung cancer, and, consequently, naphthalene could be a human carcinogen. Future efforts would then focus on identifying factors that influence CYP2F1 expression and functions in human tissues.
(d)
Can naphthalene induce lung tumors in mice lacking CYP1B1, which has been proposed to mediate a critical pathway to genotoxicity?
If lung tumors are not found in Cyp1b1-null mice, then this indicates that CYP1B1 plays an important role in the mechanisms of naphthalene carcinogenicity, and the data would support the proposed role of CYP1B1 in the mechanism of naphthalene genotoxicity.
If a difference in lung tumor incidence is not found between the Cyp1b1-null and wild-type mice, then CYP1B1 is unlikely important for naphthalene genotoxicity and tumorigenicity.
In parallel with these bioassays, stable DNA adducts in isolated Clara cells and depurinating adducts in the urine can be measured, and toxicokinetics of plasma naphthalene and its metabolites can be determined, for the various transgenic mice. The results will validate and help to explain the findings from the bioassays.
6. Summary
This report provides a summary of the current state-of-the-science concerning the role played by genetic toxicity and DNA damage in the mode of action for naphthalene-induced tumors in rats and mice and defines specific areas of uncertainty that must be addressed to improve the state of knowledge. A series of possible studies are outlined that address the critical areas of uncertainty. The study outlines provide a level of detail that makes them useful as guides, but they are not intended to be final definitive research protocols.
Acknowledgments
This article was developed in part under EPA Assistance Agreement No. 83330401-0 awarded by the U.S. Environmental Protection Agency. It has not been formally reviewed by the EPA. The views expressed in this document are solely those of the authors and the EPA does not endorse any products or commercial services mentioned in this publication.
Additional grant support was provided by the Electric Power Research Institute, the American Petroleum Institute, the Naphthalene Council, Inc., the Association of Railroads, the American Coke and Coal Chemicals Institute, the Asphalt Institute, and the National Petrochemical Refiners Association. It has not been reviewed by any of these sponsors, and does not necessarily represent their views.
Finally, Regulatory Checkbook, the 501(c) (3) nonprofit organization that coordinated the project, also provided funding from unrestricted support and retained earnings. More details about project objectives, organization, structure, and charge can be found in Belzer et al., pages 1–5, in this issue.
References
Belous et al., 2007
A.R. Belous, D.L. Hachey, S. Dawling, N. Roodi, F.F. Parl
Cytochrome P450 1B1-mediated estrogen metabolism results in estrogen-deoxyribonucleoside adduct formation
Cancer Res., 67 (2007), pp. 812-817
View in ScopusGoogle Scholar
Belzer et al., 2008
R.B. Belzer, J.S. Bus, E.L. Cavalieri, S.C. Lewis, D.W. North, R.C. Pleus
Naphthalene state of the science symposium: objectives, organization, structure, and charge
Regul. Toxicol. Pharmacol., 51 (Suppl. 1) (2008), pp. S1-S5
Google Scholar
Bogen et al., 2008
T.K. Bogen, J.M. Benson, H.J. Clewell, A.R. Dahl, K. Krishnan, J.B. Morris, C.J. Omiencinski, G.S. Yost
Napthalene metabolism in relation to target tissue anatomy, physiology, cytotoxicity and tumorigenic mechanism of action
Regul. Toxicol. Pharmacol., 51 (Suppl. 1) (2008), pp. S27-S36
Google Scholar
Brusick, 2008
D.J. Brusick
A critical assessment of the genetic toxicity of naphthalene
Regul. Toxicol. Pharmacol., 51 (Suppl. 1) (2008), pp. S37-S42
Google Scholar
Casale et al., 2001
G.P. Casale, M. Singhal, S. Bhattacharya, R. RamaNathan, K.P. Roberts, D.C. Barbacci, J. Zhao, R. Jankowiak, M.L. Gross, E.L. Cavalieri, G.J. Small, S.I. Rennard, J.L. Mumford, M. Shen
Detection and quantification of depurinated benzo[a]pyrene-adducted DNA bases in the urine of cigarette smokers and women exposed to household coal smoke
Chem. Res. Toxicol., 14 (2001), pp. 192-201
View in ScopusGoogle Scholar
Cavalieri, in preparation
Cavalieri, E.L., in preparation. From aromatic hydrocarbons to estrogens and then back to benzene and naphthalene, Naphthalene State of the Science Symposium, October 9–12, 2006 (http://www.naphthalenesymposium.org/Cavalieri2.pdf).
Google Scholar
Cavalieri and Rogan, 2006
E.L. Cavalieri, E.G. Rogan
Catechol quinones of estrogens in the initiation of breast, prostate, and other human cancers: keynote lecture
Ann. N.Y. Acad. Sci., 1089 (2006), pp. 230-286
Google Scholar
Chakravarti et al., 2000
D. Chakravarti, P.C. Mailander, E.L. Cavalieri, E.G. Rogan
Evidence that error-prone DNA repair converts dibenzo[a,l]pyrene-induced depurinating lesions into mutations: formation, clonal proliferation and regression of initiated cells carrying H-ras oncogene mutations in early preneoplasia
Mutat. Res., 456 (2000), pp. 17-32
View PDF
View articleView in ScopusGoogle Scholar
Chakravarti et al., in press
Chakravarti, D., Venugopal, D., Mailander, P.C., Meza, J.L., Higginbotham, S., Cavalieri, E.L., Rogan, E.G., in press. The role of polycyclic aromatic hydrocarbon–DNA adducts in inducing mutations in mouse skin. Mutat. Res.
Google Scholar
Chakravarti et al., 2001
D. Chakravarti, P.C. Mailander, K.-M. Li, S. Higginbotham, H.L. Zhang, M.L. Gross, J.L. Meza, E.L. Cavalieri, E.G. Rogan
Evidence that a burst of DNA depurination in SENCAR mouse skin induces error-prone repair and forms mutations in the H-ras gene
Oncogene, 20 (2001), pp. 7945-7953
CrossrefView in ScopusGoogle Scholar
Flowers-Geary et al., 1996
L. Flowers-Geary, W. Bleczinski, R.G. Harvey, T.M. Penning
Cytotoxicity and mutagenicity of polycyclic aromatic hydrocarbon o-quinones produced by dihydrodiol dehydrogenase
Chem.-Biol. Interact., 99 (1996), pp. 55-72
View PDF
View articleView in ScopusGoogle Scholar
Gaikwad et al., in press
Gaikwad, N.W., Muti, P., Meza, J.L., Yang, L., Pruthi, S., Ingle, J., Rogan, E.G., Cavalieri, E.L., in press. The molecular etiology of breast cancer: evidence from biomarkers of risk. Int. J. Cancer.
Google Scholar
Griego et al., 2008
F.Y. Griego, K.T. Bogen, P.S. Price, D.L. Weed
Exposure, epidemiology and human cancer incidence of naphthalene
Regul. Toxicol. Pharmacol., 51 (Suppl. 1) (2008), pp. S22-S26
Google Scholar
IARC, 2002
International Agency for Research on Cancer (IARC). 2002. Traditional Herbal Medicines, Some Mycotoxins, Naphthalene and Styrene. IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, vol. 82. IARC, Lyon, France.
Google Scholar
Markushin et al., 2006
Y. Markushin, N. Gaikwad, H. Zhang, P. Kapke, E.G. Rogan, E.L. Cavalieri, B.J. Trock, C. Pavlovich, R. Jankowiak
Potential biomarker for early risk assessment of prostate cancer
The Prostate, 66 (14) (2006), pp. 1565-1571
CrossrefView in ScopusGoogle Scholar
North et al., 2008
D.W. North, K.M. Abdo, J.M. Benson, A.R. Dahl, J.B. Morris, R. Renne, H. Witschi
A review of whole animal bioassays of the carcinogenic potential of naphthalene
Regul. Toxicol. Pharmacol., 51 (Suppl. 1) (2008), pp. S6-S14
Google Scholar
Rogan et al., 1990
E.G. Rogan, N.V. RamaKrishna, S. Higginbotham, E.L. Cavalieri, H. Jeong, R. Jankowiak, G.J. Small
Identification and quantitation of 7-(benzo[a]pyren-6-yl)guanine in the urine and feces of rats treated with benzo[a]pyrene
Chem. Res. Toxicol., 3 (1990), pp. 441-444
CrossrefView in ScopusGoogle Scholar
Saeed et al., 2007
M. Saeed, S. Higginbotham, E.G. Rogan, E.L. Cavalieri
Formation of depurinating N3adenine and N7guanine adducts after reaction of 1,2-naphthoquinone or enzyme-activated 1,2-dihydroxynaphthalene with DNA. Implications for the mechanism of tumor initiation by naphthalene
Chem.-Biol. Interact., 165 (2007), pp. 175-188
View PDF
View articleView in ScopusGoogle Scholar
Schreiner, 2003
C.A. Schreiner
Genetic toxicity of naphthalene: a review
J. Toxicol. Environ. Health B, Crit. Rev., 6 (2) (2003), pp. 161-183
View in ScopusGoogle Scholar
Todorovic et al., 2001
R. Todorovic, P. Devanesan, S. Higginbotham, J. Zhao, M.L. Gross, E.G. Rogan, E.L. Cavalieri
Analysis of potential biomarkers of estrogen-initiated cancer in the urine of Syrian golden hamsters treated with 4-hydroxyestradiol
Carcinogenesis, 22 (2001), pp. 905-911
View in ScopusGoogle Scholar
EPA, 2004a
US Environmental Protection Agency (EPA). 2004a. Toxicological Review of Naphthalene, in Support of Summary Information on the Integrated Risk Information System (IRIS). US Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, NCEA-S-1707, External Review Draft. Available at: http://oaspub.epa.gov/eims/eimscomm.getfile?p_download_id=434727.
Google Scholar
EPA, 2004b
US Environmental Protection Agency (EPA). 2004b. Summary Review of Health Effects Associated with Naphthalene: Health Issue Assessment. EPA/600/8-87/055F (NTIS PB88172374). Available at: http://oaspub.epa.gov/eims/eimscomm.getfile?p_download_id=434728.
Google Scholar
☆
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
1
Bağımsız danışman, ABD.
Özeti görüntüle
Special issue articles
Articles part of:
Supplement: Naphthalene State of the Science Symposium
Edited by Richard Belzer
View special issue
Download full issue
Research article
Full text access
The naphthalene state of the science symposium: Objectives, organization, structure, and charge
Richard B. Belzer, …, Richard C. Pleus
July 2008
View PDF
Research article
Full text access
A review of whole animal bioassays of the carcinogenic potential of naphthalene
D. Warner North, …, Hanspeter Witschi
July 2008
View PDF
Research article
Full text access
Available data on naphthalene exposures: Strengths and limitations
Paul S. Price, Michael A. Jayjock
July 2008
View PDF
Önerilen makaleler
Based on reading popularity
Research article
Full text access
Parametric investigation of static and dynamic cell culture conditions and their impact on hCMEC/D3 barrier properties
S. Hinkel, …, C.C. Müller-Goymann
International Journal of Pharmaceutics • Volume 566 • 2019 • Pages 434-444
View PDF
Research article
Full text access
A review on in vitro model of the blood-brain barrier (BBB) based on hCMEC/D3 cells
Dake Qi, …, Yang Wei
Journal of Controlled Release • Volume 358 • 2023 • Pages 78-97
View PDF
Research article
Open access
Perfluorooctanoic acid (PFOA) activates astrogliosis-associated neuroinflammation through ER stress-autophagy axis
Euijun Min, …, Minhan Ka
Science of The Total Environment • Volume 979 • 2025 • Article 179546
View PDF
Research article
Open access
Enhanced electrophysiological activity and neurotoxicity screening of environmental chemicals using 3D neurons from human neural precursor cells purified with PSA-NCAM
Mi-Sun Choi, …, Jung-Hwa Oh
Ecotoxicology and Environmental Safety • Volume 280 • 2024 • Article 116516
View PDF
Research article
Full text access
Incorporating ToxCast™ data into naphthalene human health risk assessment
Lisa A. Bailey, Lorenz R. Rhomberg
Toxicology in Vitro • Volume 67 • 2020 • Article 104913
View PDF
Research article
Open access
Isothermal biosensor for highly specific detection of single-base mutations based on peptide nucleic acid and graphene oxide
Seungmin Park, …, Jieon Lee
Sensors and Actuators B: Chemical • Volume 440 • 2025 • Article 137880
View PDF
Cited by (22)
Research article
Genotoxic potential of several naphthenic acids and a synthetic oil sands process-affected water in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)
Lacaze E., …, François F.
Aquatic Toxicology • Volume 152 • 2014
Citation Excerpt:
These DNA-adducts tend to accumulate in liver what is consistent with a relatively inefficient nucleoide excision repair activity in this tissue (Kienzler et al., 2013). Naphthalene metabolites have been shown to produce stable DNA adducts, a class of transitory rapidly depurinating adducts and a corresponding increase in abasic sites and oxidative DNA damage due to 1,2-napthoquinone (Brusick et al., 2008). Our present work corroborated these findings, where naphthalene exposure induced Fpg-sensitive damage in rainbow trout hepatocytes, i.e., oxidized bases and less specifically others alkali-labile sites such as N7 guanine alkylation (Kienzler et al., 2013).
Show abstract
Research article
Development of new structural alerts suitable for chemical category formation for assigning covalent and non-covalent mechanisms relevant to DNA binding
Enoch S.J., Cronin M.T.D.
Mutation Research - Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis • Volume 743 • 2012
Show abstract
Research article
Naphthalene metabolism in relation to target tissue anatomy, physiology, cytotoxicity and tumorigenic mechanism of action
Bogen K.T., …, Omiecinski C.J.
Regulatory Toxicology and Pharmacology • Volume 51 • 2008
Citation Excerpt:
Such a study should include determinations of blood:air and tissue:air partition coefficients for naphthalene for monkey, rat and mouse, as well as the human blood:air partition coefficient for naphthalene. A human PBPK model needs to be validated in order to link data gathered from proposed studies of naphthalene cytotoxicity, and of naphthalene DNA-damage (Brusick, 2008), in naphthalene-exposed monkeys and rodents to improved understanding of cancer bioassay results, and thereby to improved biologically based human risk prediction. Validation in this context would focus on estimation of key parameters that are feasible to measure in a 1-year time-frame in a series of short-term experiments using human volunteers under an IRB- and USEPA-HSRB-approved study protocol.
Show abstract
Research article
A review of whole animal bioassays of the carcinogenic potential of naphthalene
North D.W., …, Witschi H.
Regulatory Toxicology and Pharmacology • Volume 51 • 2008
Show abstract
Biological effects of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and their first metabolic products in in vivo exposed Atlantic cod (Gadus morhua)
Pampanin D.M., …, Sydnes M.O.
Journal of Toxicology and Environmental Health - Part A: Current Issues • Volume 79 • 2016
Hypothesis-based weight of evidence: A tool for evaluating and communicating uncertainties and inconsistencies in the large body of evidence in proposing a carcinogenic mode of actionnaphthalene as an example
Rhomberg L.R., …, Goodman J.E.
Critical Reviews in Toxicology • Volume 40 • 2010
View all citing articles on Scopus
Metrics
Citations
Citation Indexes
22
Policy Citations
4
Captures
Mendeley Readers
21
PlumX Metrics Logo
View details
Telif hakkı © 2007 Elsevier Inc. Tüm hakları saklıdır.
Elsevier logosu ve marka adı
ScienceDirect Hakkında
Uzaktan erişim
İletişim ve destek
Şartlar ve koşullar
Gizlilik politikası
Çerez ayarları
Bu sitedeki tüm içerik: Telif hakkı © 2026 Elsevier BV, lisans verenleri ve katkıda bulunanlarına aittir. Metin ve veri madenciliği, yapay zeka eğitimi ve benzeri teknolojiler de dahil olmak üzere tüm haklar saklıdır. Tüm açık erişimli içerikler için ilgili lisans koşulları geçerlidir.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273230007001997?fr=RR-1&ref=cra_js_challenge
📎 Ekli dosyalar
