tris(pentane-2,4-dionato)iron(III)

Repeated dose toxicity: inhalation

Administrative data

Endpoint:

sub-chronic toxicity: inhalation

Type of information:

experimental study

Adequacy of study:

key study

Study period:

Jusqu'à 1986

Reliability:

2 (reliable with restrictions)

Rationale for reliability incl. deficiencies:

study well documented, meets generally accepted scientific principles, acceptable for assessment

Data source

Reference

Reference 1

Reference Type:

publication

Title:

2,4- Pentanedione: 9-Day and 14-Week Vapor Inhalation Studies in Fischer-344 Rats.

Author:

Dodd DE, Garman RH, Pritts IM, Troup CM, Snellings WM, Ballantyne B

Year:

1986

Bibliographic source:

Fundamental and Applied Toxicology 7: 329-339

Reference 2

Reference Type:

publication

Title:

2,4-Pentanedione. CAS N°: 123-54-6

Author:

OECD Organisation for Economic Co-operation and Development

Year:

2001

Bibliographic source:

SIDS Initial Assessment Report for SIAM 13 (Paris, France, in June) United Nations Environment Programme (UNEP) Publications, Nairobi, Kenya. 82 p. URL https://hpvchemicals.oecd.org/ui/handler.axd?id=AF8877C9-8DFB-45E0-8188-492EBA68CDAE

Materials and methods

Test guideline

Qualifier:

equivalent or similar to guideline

Guideline:

OECD Guideline 413 (Subchronic Inhalation Toxicity: 90-Day Study)

Deviations:

no

GLP compliance:

not specified

Limit test:

no

Test material

Test material information

Constituent 1

Reference substance name:

Pentane-2,4-dione

EC Number:

204-634-0

EC Name:

Pentane-2,4-dione

Cas Number:

123-54-6

Molecular formula:

C5H8O2

Specific details on test material used for the study:

- Nom de la substance: 2,4-Pentanedione
- Etat physique: liquide
- Stabilité dans les conditions de tes: stable

Test animals

Species:

rat

Strain:

Fischer 344

Details on species / strain selection:

Non disponible

Sex:

male/female

Details on test animals or test system and environmental conditions:

Animaux utilisés pendant les test:
- Source: Charles River Breeding Laboratories, Inc. (Kingston, NY, USA).
- Age au début de l'étud: 34 jours
- Période de jeûne avant l'étude: non communiqué
- Housing: 2 animaux par cage
- Régime alimentaire: ad libitum
- Eau:ad libitum
- Période d'acclimatation: 18 jours

Conditions environementales:
- Température: 65-80 °F
- Humidité (%): 13-84%
- Renouvellement de l'air (par heure): aprroximativement 14
- Photopériode (heures d'obscurité/heures de lumière): 12/12

Administration / exposure

Route of administration:

inhalation: vapour

Type of inhalation exposure:

whole body

Vehicle:

other: Pas de véhicule

Remarks on MMAD:

GSD et MMAD non communiqués

Details on inhalation exposure:

Le 2,4-pentanedione liquide a été dosé à partir d'une pompe à piston dans un évaporateur en verre chauffé. La température dans l'évaporateur a été maintenue au niveau le plus bas suffisant pour vaporiser le liquide. La vapeur résultante a été transportée dans la chambre par un courant d'air à contre-courant qui est entré dans le fond de l'évaporateur.

Analytical verification of doses or concentrations:

yes

Details on analytical verification of doses or concentrations:

Les concentrations 2,4-pentanedione dans les chambres de test ont été analysées environ 2 fois par heure (toutes les 33 minutes pendant les 6 heures d'exposition journalière) pendant les 68 jours de test par chromatographie en phase gazeuse. Les moyennes de concentration étaient de 650 (± 19,3), 307 (± 10,3) et 101 (± 3,5) ppm pour les concentrations cibles.

Duration of treatment / exposure:

14 semaines

Frequency of treatment:

Traitement pendant 6 heures par jour, 5 jours par semaine

Doses / concentrations

Doses / concentrations 1

Dose / conc.:

0 ppm (nominal)

Remarks:

Contrôle

Doses / concentrations 2

Dose / conc.:

100 ppm (nominal)

Remarks:

Dose correspondant à 417 mg/m3 de vapeurs de 2,4-pentanedione

Doses / concentrations 3

Dose / conc.:

300 ppm (nominal)

Remarks:

Dose correspondant à 1217 mg/m3 de vapeur de 2,4 pentanedione

Doses / concentrations 4

Dose / conc.:

600 ppm (nominal)

Remarks:

Dose correspondant à 2711 mg/m3 de vapeur de 2,4-pentanedione

No. of animals per sex per dose:

20 mâles et 20 femelles

Control animals:

yes, concurrent vehicle

Details on study design:

20 rats mâles et 20 femelles par groupe, la moitié étant sacrifiée à la fin de la période d'exposition et le reste après une période de récupération de 4 semaines pour la détermination de la réversibilité des effets observables, exposés à des concentrations nominales de 0, 100, 300 et 650 ppm de substance d'essai, respectivement. Dix rats mâles ont été ajoutés à des groupes témoins et à forte dose pour une perfusion de glutaraldéhyde et l'examen ultrastructural subséquent des nerfs sciatiques.

Positive control:

Pas applicable

Examinations

Observations and examinations performed and frequency:

Surveillance de la toxicité: Les paramètres suivants ont été déterminés:
- signes cliniques de toxicité (quotidienne)
- ophtalmoscopie de l'œil (avant et après exposition)
- dépistage neurocomportemental (mensuel avant, pendant et après l'exposition)
- poids corporel (hebdomadaire pendant l'étude et avant sacrifice)
- consommation alimentaire et hydrique pendant 14 h dans les cages métaboliques pendant la dernière semaine d'exposition (analyse d'urine)
- poids des organes (foie, reins, poumons, cerveau, cœur, thymus et testicules)
- chimie de l'urine (n = 10 par groupe)
- chimie sérique et l'hématologie des échantillons de sang prélevés à la fin de l'exposition ou pendant la période
derécupération de 4 semaines
- pathologie macroscopique à la fin de l'exposition dans tous les groupes
- histopathologie dans le groupe des animaux exposés à la dose élevée et le groupe témoin ainsi que les cerveaux des animaux du groupe exposé à la dose moyenne

Sacrifice and pathology:

- Rats sacrifiés par exsanguination via les vaisseaux sanguins brachiaux à la suite d'une anesthésie au méthoxyflurane.
- Cinq rats mâles supplémentaires provenant des groupes exposés à la concentration élevée et du groupe témoin ont été sacrifiés et perfusés avec une solution de glutaraldéhyde pour l'élimination du nerf sciatique pour un examen par microscopie électronique à transmission. Les nerfs sciatiques ont également été examinés par microscopie électronique chez cinq mâles témoins et à dose élevée de récupération, bien que ces rats n'aient pas été perfusés avec une solution de glutaraldéhyde avant l'ablation du nerf sciatique.
- Des nécropsies macroscopiques ont été réalisées et des tissus sélectionnés ont été fixés dans du formol neutre tamponné à 10%.
- L'évaluation histologique a été réalisée sur des tissus sélectionnés parmi les animaux exposés au niveau d'exposition le plus élevé (mâles), le niveau d'exposition intermédiaire (femelles) et les groupes témoins.
- Les tissus analysés sont les suivants: epididymides, rate, poumons, cornets nasaux, thymus, trachée, vessie, glandes surrénales, cerveau (5 sections), parathyroïdes, coeur, reins, larynx, testicules, thyroïde, hypophyse, muscle-gastronemius, foie, nerf sciatique et os sternal

Other examinations:

Un test de Irwin modifié (Irwin, 1968) a été réalisé avant la première exposition et mensuellement par la suite. Cet examen a également été effectué sur les animaux de récupération juste avant leur sacrifice. Les mesures suivantes ont été effectuées: tremblements, convulsions, élévation de la queue, altération de la marche, parésie, salivation, larmoiement, diarrhée, piloérection, hypothermie, stéréotyphie, redressement de surface, réflexe de redressement en vol, saisie des fils, tonicité du corps, rotation des membres , réponse pupillaire (pré-exposition seulement), taille de la pupille, couleur de la peau, respiration, acivité locomotrice, réponse cornéenne, pincement de la queue, pincement des orteils, réponse auditive surprise

Results and discussion

Results of examinations

Clinical signs:

effects observed, treatment-related

Mortality:

mortality observed, treatment-related

Body weight and weight changes:

effects observed, treatment-related

Food consumption and compound intake (if feeding study):

no effects observed

Food efficiency:

no effects observed

Water consumption and compound intake (if drinking water study):

no effects observed

Ophthalmological findings:

no effects observed

Clinical biochemistry findings:

effects observed, treatment-related

Urinalysis findings:

effects observed, treatment-related

Behaviour (functional findings):

effects observed, treatment-related

Immunological findings:

effects observed, treatment-related

Organ weight findings including organ / body weight ratios:

effects observed, treatment-related

Gross pathological findings:

effects observed, treatment-related

Neuropathological findings:

no effects observed

Histopathological findings: non-neoplastic:

effects observed, treatment-related

Histopathological findings: neoplastic:

effects observed, treatment-related

Other effects:

not examined

Details on results:

Dans le groupe d'animaux exposés à 650 ppm, toutes les femelles et 10 mâles sur 30 sont morts entre la 2ème et la 6ème semaine. Les rats de ce groupe de dose présentaient des anomalies cliniques sévères (par exemple lacrimation, ataxie, hypoactivité, hypothermie). Les survivants du groupe d'animaux exposés à 650 ppm présentaient une diminution du poids corporel, une diminution du poids des organes et des altérations mineures de l'hématologie (réduction du nombre d'hématocrite et des globules rouges, augmentation de l'hémoglobine corpusculaire moyenne et volume), de la chimie sérique et urinaire. Les lésions dignes d'être mentionées chez les animaux qui sont morts après une exposition à 650 ppm sont: dégénérescences aiguës dans les noyaux cérébelleux profonds, les noyaux vestibulaires et corps striés et dégénérescences aiguës lymphoïdes dans le thymus. Beaucoup de survivants (7 sur 15 du groupe non soumis à la période de rétablissement et de récupération combinés) dans ce groupe avaient les symptomes suivants:
-gliose et de la malacie dans les mêmes régions du cerveau, mais pas de neuropathie périphérique
- métaplasie squameuse minime dans la muqueuse nasale
- lymphocytose.
La plupart des altérations observées chez les rats mâles du groupe d'animaux exposés à 650 ppm ayant survécu aux 14 semaines d'exposition ont diminué de fréquence et / ou de gravité après la période de récupération de 4 semaines.

Aucune mortalité liée à la substance n'a été observée dans les groupes d'animaux exposés à 300, 100 et 0 ppm. En outre, il n'y avait aucune évidence de signes cliniques ou de lésions histologiques chez ces rats. Cependant, les femelles du groupe d'animaux exposés à 300 ppm présentaient une légère diminution du gain de poids corporel et, chez les deux sexes, des modifications mineures de l'hématologie, de la chimie du sérum et de l'urine ont été observées. De plus, ces changements sont apparus complètement réversibles après une période de récupération de 4 semaines. $

Dans le groupe des animaux exposés à 100 ppm, aucune différence par rapport aux témoins n'est apparue détectable. Chez tous les mâles survivants, les poids moyens des testicules et les poids testiculaires exprimés en % du poids des organes déterminés à la nécropsie à la fin de l'étude n'étaient pas différents des témoins dans les groupes de traitement. La même observation a été faite pour les animaux du groupe de récupération. Aucun changement histopathologique n'a été noté dans les testicules et l'épididyme dans tout groupe de doses de mâles survivants examinés immédiatement après la fin de l'étude et après une période de récupération de 4 semaines, respectivement. Un animal témoin sur 10 du groupe de récupération a été diagnostiqué avec une épididymite. Chez les animaux mâles du groupe exposés à la dose élevée qui sont morts au cours de l'exposition, une atrophie des vésicules séminales a été observée chez quatre mâles et une dégénérescence des tubes séminifères chez deux animaux. Chez les femelles, le col de l'utérus et les ovaires ont fait l'objet d'un examen histopathologique. Aucun résultat pathologique n'a été observé après un examen macroscopique et microscopique de l'utérus, du col de l'utérus et des ovaires dans tous les groupes de traitement immédiatement après la fin de l'étude. Chez les femelles du groupe d'animaux soumis à la période de rétablissement, des kystes ovariens («kyste ovarien kystique») ont été trouvés chez 2 animaux sur 10 du groupe témoin, mais aucun dans les groupes d'animaux exposés à la substance. Un animal sur 10 du groupe témoin et du groupe ayant reçu la dose intermédiaire ont présenté des modifications de la taille de l'utérus («ectasie luminale») tandis que 1 animal sur 10 du groupe recevant la dose intermédiaire présentaient des changements de taille du col («ectasie luminale»).

Effect levels

1

Key result

Dose descriptor:

NOAEL

Effect level:

100 ppm

Based on:

test mat.

Sex:

male/female

Basis for effect level:

other: Effet général

Remarks on result:

other: NOAEL (DSENO) équivalent à 417 mg/m3 ou 144.1 mg/kg de poids corporel/jour en considérant un volume respiratoire par minute de 0.24 L/min (14.4 L/h) et une poids moyen des rats de 250g/rat.

2

Dose descriptor:

LOEL

Effect level:

300 ppm

Based on:

test mat.

Sex:

male/female

Basis for effect level:

other: Poids corporel, modifications mineures de l'hématologie, analyse de l'urine et histopathologie; effets tous réversibles après 4 semaines

Remarks on result:

other: LOEL équivalente à 1217 mg/m3 ou 432.3 mg/kg de poids corporel/jour en considérant un volume respiratoire par minute de 0.24 L/min (14.4 L/h) et une poids moyen des rats de 250g/rat.

3

Dose descriptor:

LOAEC

Effect level:

650 ppm

Based on:

test mat.

Sex:

male/female

Basis for effect level:

other: Consommation alimentaire, hématologie, analyses urinaires, histopathologie, pathologie grossière

Remarks on result:

other: LOAEC équivalente à 2711 mg/m3 ou 936.7 mg/kg de poids corporel/jour en considérant un volume respiratoire par minute de 0.24 L/min (14.4 L/h) et une poids moyen des rats de 250g/rat.

Target system / organ toxicity

Critical effects observed:

not specified

Applicant's summary and conclusion

Conclusions:

Les observations les plus remarquables de cette étude sont les lésions du cerveau et du thymus chez les animaux morts par inhalation après exposition à 650 ppm de 2,4-pentanedione. Parce que ces lésions dégénératives n'ont pas été observées chez les rats mâles exposés à 650 ppm pendant 14 semaines, les décès ont été attribués à leur développement. Cependant, la moitié des survivants du groupe à 650 ppm présentaient une gliose ou une malacie dans les noyaux vestibulaires du cerveau et les corps striés. Ces lésions du système nerveux central étaient accompagnées d'anomalies neurocomportementales.
Chaque rat exposé au 2,4-pentanedione présentant une anomalie au cours du test de dépistage Irwin modifié a ensuite été trouvé avoir des lésions cérébrales. En général, l'inverse de cette déclaration était vrai; les exceptions étant deux mâles exposés à 650 ppm qui ont eu des réponses normales durant le test Irwin mais en présence de malacia cérébral.
De plus, plusieurs femelles exposées à 650 ppm présentaient une dégénérescence aiguë des noyaux et des corps striés vestibulaires, mais elles sont décédées avant quie le test de Irwin puisse être conduit. Puisque les résultats des tests de microscopie électronique dans les préparations de nerf sciatique étaient négatifs, les effets neurotoxiques du 2,4-pentanedione semblent être centraux et non périphériques.
Une explication de la différence de mortalité entre les sexes (30% contre 100% pour les mâles et les femelles, respectivement, du groupe d'exposition à 650 ppm) n'est pas connue. La différence entre les sexes peut être liée aux concentrations de thiamine cérébrale, d'acide folique et / ou de pyridoxine étant donné qu'un mécanisme proposé de toxicité du 2,4-pentanedione est l'inactivation des vitamines B ou de leurs coenzymes.
Le profil concentration-réponse pour les expositions répétées au 2,4-pentanedione est très prononcé. Une concentration de 300 ppm, soit environ la moitié de la concentration qui apparait comme létale pour la majorité des rats exposés, n'a pas causé d'anomalies cliniques ni de lésions tissulaires histologiques.
En fait, seules des modifications mineures du poids corporel et de la pathologie clinique ont été observées chez des rats exposés à 300 pppm de 2,4-pentanedione et ces altérations sont apparues comme réversibles après une période de récupération de 4 semaines. Une métaplasie squameuse légère dans la muqueuse nasale a été observée chez les rats exposés à 650 ppm de 2,4-pentanedione. Peut-être que l'inflammation dans la muqueuse nasale est une réponse transitoire à des concentrations de 2,4-pentanedione de 200 ppm et plus. Les rats exposés à 100 ppm de 2,4-pentanedione pendant 14 semaines n'ont montré aucun signe d'irritation ou de toxicité. En conclusion, les résultats de cette étude indique un niveau d'effet non observable chez les rats de 100 ppm (équivalent à 417 mg/m3) de vapeur de 2,4-pentanedione.

Executive summary:

Quatre groupes comprenant chacun 20 rats Fischer 344 mâles et 20 femelles ont été exposés six heures par jour, cinq jours par semaine, pendant 14 semaines à des vapeurs de 2,4-pentanedione à des concentrations de 0 (témoin), 100, 300 ou 650. ppm correspondant à 0, 417, 1277 et 2711 mg/m3. La moitié des animaux ont été maintenus pendant 4 semaines supplémentaires afin de déterminer la réversibilité des effets toxiques observés. Les critères de toxicité étaient les suivants: observations cliniques incluant les signes neurocomportementaux, le poids corporel, la consommation d'aliments et d'eau, l'hématologie, la chimie sérique, l'analyse d'urine, le poids des organes (foie, poumons, cerveau, cœur, thymus, reins et testicules); et ophtalmologiques, évaluations macroscopiques et microscopiques. Dix mâles supplémentaires ont été ajoutés au groupe témoin et à la dose élevée pour la perfusion de glutaraldéhyde et l'élimination du nerf sciatique pour examen par microscopie électronique à transmission.

Les observations les plus remarquables de cette étude sont les lésions du cerveau et du thymus chez les animaux morts par inhalation après exposition à 650 ppm de 2,4-pentanedione. Parce que ces lésions dégénératives n'ont pas été observées chez les rats mâles exposés à 650 ppm pendant 14 semaines, les décès ont été attribués à leur développement. Cependant, la moitié des survivants du groupe à 650 ppm présentaient une gliose ou une malacie dans les noyaux vestibulaires du cerveau et les corps striés. Ces lésions du système nerveux central étaient accompagnées d'anomalies neurocomportementales.

Chaque rat exposé au 2,4-pentanedione présentant une anomalie au cours du test de dépistage Irwin modifié a ensuite été trouvé avoir des lésions cérébrales. En général, l'inverse de cette déclaration était vrai; les exceptions étant deux mâles exposés à 650 ppm  qui ont eu des réponses normales durant le test Irwin mais en présence de malacia cérébral.

De plus, plusieurs femelles exposées à 650 ppm présentaient une dégénérescence aiguë des noyaux et des corps striés vestibulaires, mais elles sont décédées avant quie le test de Irwin puisse être conduit. Puisque les résultats des tests de microscopie électronique dans les préparations de nerf sciatique étaient négatifs, les effets neurotoxiques du 2,4-pentanedione semblent être centraux et non périphériques.

Une explication de la différence de mortalité entre les sexes (30% contre 100% pour les mâles et les femelles, respectivement, du groupe d'exposition à 650 ppm) n'est pas connue. La différence entre les sexes peut être liée aux concentrations de thiamine cérébrale, d'acide folique et / ou de pyridoxine étant donné qu'un mécanisme proposé de toxicité du 2,4-pentanedione est l'inactivation des vitamines B ou de leurs coenzymes.

Le profil concentration-réponse pour les expositions répétées au 2,4-pentanedione est très prononcé. Une concentration de 300 ppm, soit environ la moitié de la concentration qui apparait comme létale pour la majorité des rats exposés, n'a pas causé d'anomalies cliniques ni de lésions tissulaires histologiques.

En fait, seules des modifications mineures du poids corporel et de la pathologie clinique ont été observées chez des rats exposés à 300 pppm de 2,4-pentanedione et ces altérations sont apparues comme réversibles après une période de récupération de 4 semaines. Une métaplasie squameuse légère dans la muqueuse nasale a été observée chez les rats exposés à 650 ppm de 2,4-pentanedione. Peut-être que l'inflammation dans la muqueuse nasale est une réponse transitoire à des concentrations de 2,4-pentanedione de 200 ppm et plus. Les rats exposés à 100 ppm de 2,4-pentanedione pendant 14 semaines n'ont montré aucun signe d'irritation ou de toxicité. En conclusion, les résultats de cette étude indique un niveau d'effet non observable chez les rats de 100 ppm (équivalent à 417 mg/m3) de vapeur de 2,4-pentanedione.