T
A B
L
E O
F
C O N T E N T S
C h
apt
e rP
age#
A bstract
Ackn ow led ge
m
e ntsL ist of F i gu r e s i i
List of Tab le s iv
1. Intr odu ctio n
1 1 V inyl A c etate 1
1.2 H y pothe sis 2
1 3 Ov erview of Pr o
j
e ct 32. Back ground
2 1 Ge n eral To xicity Data 4
2 1 1 Ge n etic E f fe cts 6
2.1.2 Car cin ogenicit y 8
2 2 Cu rr ent
M
odels 1 02.3
M
etabol ism
Info rm
atio n 1 42.4 A bs o rptio n of Vapo r s
-An ato
m
y a nd P h ysic al Pr ope rtie s 1 6
2 5 P B P K 1 8
3.
M
aterials a ndM
ethods3 1 Expos u r e Infor
m
atio n 2 03 2
M
odel Design and De velopm
e nt 2 33 3
M
o del Variab le s 263.4
M
odel Param
ete r s 2 83 5 PB P K
M
odel Rate E qu atio n s 3 03.6
M
A T L AB™
M
odel a nd Progr am m
ing 3 14 Re s ults
4 1
M
A T L A B™
Re s ults 3 64 2 D is c u s sio n 4 4
4 3 S
M
U S H T / G L O B A L 8 6 4 55 Co n clusio n
5.1 Conclu sio n s 4 7
6 Refer en ce s
A B S T
R A
C TK
a ri
n F . Ba r o n .A C
an c e rR i
sk A
s s e s sm
e nt of L
ow L
e v el V i
nyl A
c etateE
xp
o s u r eU
ti l izi
ng
aP h y
si
olo
g i
c al l
y Based P h
a rm
a c ok i
n etic
(
PB P
K
) M
od
el
V i
n yl
a c etate(
V A
)
i
sw i d
el
y u s edi
n th
e chem i
c ali
nd
u stry fo r them
anuf
a ctu rin
go
f
pol
yvin
yl
a c etate em
ul
si
o n s, c opol
ym
e r sw i
th et h yl
enef
o r ad
he siv e s
, and
pap
e rc o at
in
gs. T he Inte r n ati
o n al A
ge n cyf
o r Re s e a r ch
o nC
a n c e r(
L\ R C
)
h
a s cl
a s si fi
ed
vin
yl
a c etate a s a po s s
i b le
h
um
a n c a r ci
noge n(
l AR C
, 1 9 9 5)
. T he r eis s u
f
fi cie nt e vi d
e n c e in th
el i
te r atu r e toin
d i
c ate th
e c a r ci
n oge nic
pote ntial
to r ats e x po s edb
yi
nh
alatio n to vin
y la c etate T
h
e r ei
sl i
m
it
ed
epi d
em
i
olo
gi
c al d
ata to s up
po rt ap
o s sib l
e e x c e s s ri
sk f
o r c anc e ro
f
th
e r e spir a
to ry system
w i
th l
o ng
-te rm
e xp
o s u r e toi
nd
u stri
al w
o rk
e r s. In o rd
e r toe sti m ate
m
o r e clo s e
l y th
e risk
at c u r r e nt o c c upatio n a
l l
e v el
s, a ph
ysi
ologi
c al l yb
a s ed
p h
a rm
a c ok i
neti
c(
P BPK
)
m
od
el w
as c o n str u cted
top
r ed ic
th
um
a n ta rg
et ti
s s u ec o n c e ntr atio n s at
p l
a u si b l
ei
nd
u stria
l
e xp
o s u r e s. Th
e s e c o n c e ntr atio n s
w
e r e th
e nc
h
a r a cte ri
z ed
a nd
c om
pa r ed
to ti
s s u e le v els c o r r e s
po nd in
g tod
o s e sk
now
n tob
etu
m
o u ri ge ni
cin
a ni
m
als to a r ri
v e at an e sti m
ati
o n of h
um
an c a n c e r ri
sk
.T h
em
od
el
de
m
o n str ated th
atd
ai l
y low le v e
l e xpo s u r e s to vinyl
a c etate po s e am
i
ni m
al
thr e at of
A
ck
n ow l
ed g
em
e nt
sI
w
o ul d l i ke to tha nkD
r . Lo ui
s eM
. B al lf
o rh
e r pe r s onali
nte r e st,p
ati
e nce and
g
ui d
anc e du ri
ngm
y stud y
of
Envi
r onm
e n tal S
ci
e n c e s and
Eng i
n e e ri
ng
.I
am
al
s ogr ate
f
ul to Dr Pa rk
e rK
. Rei
st a nd
Dr . El
ai
n aM
.K
e nyo nf
o r th
ei
rp
o sit
i
v e c ri
ti
ci
sm
and
s up po rt
d
u ri
ng th
e pr epa r ati
o n of
th is te ch
ni
c al r epo rtA
spe ci
al
n ote of
th
a nk
s toM
i
ch
a el
Ea ste rl i
ngf
o rh i
s a s si
stan c ew i
th
M
A
TL
A B™
.I e spe c
i
al
l y ap
pr e ci
atem
yf
am
i l
yf
o r th
ei
rl
o vi
ng
sup po rtd
u ri
ng th
e ty pin
g
a nd
r e-t y p
i
ng
a nd
r e-r e-t y p
i
ng of
th i
s te ch
ni
c al r epo rtI
w
o ul d l ik
e to a cknow l
ed
ge Rei
ch h
ol d
, hi c. fo r the op
po r tu ni
t y th
ey pr o vi d
ed m
ew h i
chm
ade th is pr oj
e ct a n dm
y edu c ati
o ni
n Envi
r o nm
e ntal S
ci
e n c e s a nd
En gi
n e e ri
n g11
L i
st
of F i g
u r e sF i g
u r e sp
ag
e#
F i gu r e 1:
M
o rri s et alM
odel D e s cri b ing the U ptake a ndM
etabol ism
of No n-r e a ctiv e Va pors inF 3 4 4 Rats 7
F i gur e 2:Plowchal k et al.
M
odel Des cri b ing the U ptake a ndM
etabol ism
of V A thr o ug h the RatN a s al Ca vit y 8
F i gur e 3:Frede rick eta l
M
odel De s cn be sU ptake a ndM
etabol ism
of Aci d ic Vapo r s in Rats a ndHu
m
an s 9Fi gure 4:B og da nf fy etal
M
odel De s cri b ing the U ptake a ndM
etabol ism
of V A in the Rat andHu
m
a n Na s al Ca vitie s 1 0F i gur e 5;Des c ri be sthe Hydrol ysis Re a ctio n of V A that Re s ults in the For
m
atio n of AA
l d h a ndA A 1 1
F i gure 6:Exhalatio n of Ac etal deh y de in T wo Experi
m
e nts 12F i gu r e 7:T
h
eA
r ch i te ctu r al Di f
fe r e n c e s Betw
e e n th
e Rat a nd H
um
a nN
a s al C
a vi
tie s a
nd
A
nO
v e r al
l Pic
tu r e of
th
eA
natom
y of
th
e Hum
anR
e spi
r ato r yS
ystem
1 4F i gur e 8:P B P
K
M
od
el
De s cri b i
n g th
e VA U
p tak
e a nd
M
etab
ol i
sm
in
H
um
a n s2 2
F i gure 9:A
m
o u nt in T is s u e s v s T im
e(
1p pm
Do s e a nd 1 0 p pm
Do s e)
3 3F i gure 10: Co n centr atio n in T is s u e s v s T ime at 1 p p
m
Do s e 3 5F i gu r e 11: Co nc entr ation in T iss ue s vs T i
m
e at 10 ppm
3 5I l l
F i
gu r e s p a ge#
F igu r e 1 3: Co n c e ntr atio n s in T is s ues vs. T ime at 1pp
m
Do s e w ith L i g ht Activity 3 7F i gu r e 1 4: Co n c e ntr atio n Exhaled v s. T i
m
e at 1pp
m
Do s e 3 9F i gu r e 1 5: Co n c e ntr atio n Exhaled v s T i
m
e at 10 p pm
Do s e 3 9F i gu r e 1 6: Co n c e ntr atio n Exhaled v s T i
m
e at 1 p pm
Do s e w ith L i g ht Activit y 3 9F igur e 1 7:T otal A
m
o u ntM
etabohz ed v s. T ime at 1 p pm
Do s e 4 0F i gu r e 1 8: Total A
m
o u ntM
etabo l ized vs. T ime at 10 ppm
Do s e 4 0F i gu r e 1 9:T otal A
m
o u ntM
etabol iz ed v s. T im
e at 1 p pm
Do s e w ith L i g ht Activit yI V
L
i
st of
T
ab l
esT
ab l
e sp
age#
Tab le 1: Re s ults fro
m
Br e ath ing Zo n e Sam
p le s for Indu strialW
o rke rs in T hr e eM
a n ufa ctu ringS ite s Using V A 19
Tab le 2; A
m
ou nt of V A in Ea ch T is su e Com
pa rtme nt at 1 p pm
Do s e 3 4Tab le 3: A
m
o u nt of V A in Ea ch T is s u e Com
pa rtme nt at 10 p pm
Do s e 3 4T ab le 4: Co n c e ntr atio n of V A in Ea ch T is s u e Co
m
pa rtme nt at 1 p pm
Do se 3 6Tab le 5: Co n c e ntr atio n of V A in Ea ch T is s u e Co
m
pa rtme nt at 1 0 p pm
Do s e 3 6Tab le 6: A mo u nt o f V A in Each T is su e Co
m
partment at 1 p pm
Do s e w ith L i g ht Activity3 8
Tab le 7: Co n c e ntratio n of V A in Ea ch T is s u e Co
m
partme nt at 1 ppm
Do s e w ith L i g ht Activit y 3 81
.I
nt
r od
u ct
i
o n1.1
V
iny lA
c etateT
h
e Intern
atio n al A
ge n cyf
o r Re s e a r ch
o nC
a n c e r(
lA R C
)
h
a s cla s s
i fi
ed
vin
yl
a c etate
(
V A
)
a s ap
o s si b
le hum
an c a r ci
n og
e n(
lA R C
, 1 9 9 1)
.V i
n yl
a c etatei
s a cle a r
, c olo r
le s s
l i
qui d
,w i
th
a sw
e etf h
ii
tl i k
e od
o rV A i
sw i d
el
y u s ed i
n the ch
em ic a
l i
nd
u stry
f
o r th
em
an uf
a ctu rin
g of
pol yvi
nyl
a c etate em
uls
io n s
, c opol
ym
e r sw i
th
ethyle n e
f
o ra
dh
e siv e s
, a nd
pape r c o ati
n gs. Th
e r eis n o
e vi d
e n c e th
at vin
y l a c etate e xis
tsi
n n atu r e.Sh
o rt-te rm h
i u n a ni
nh
ala
tio n
e xpo s u r e
i
sd
o c um
en ted
a s pr odu c
i
n gm
i l d
to s e v e r e up pe r r e spi
r ato ryir r
i
tati
o n . Vi
nyl
a c etatei
s n otd
o c um
e nted
a s c a u si
n g ad
v e r s eh
um
a nr epr o
d
u cti
v e o rd
e v elo
pm
e ntal
ef f
e cts. Th
e r ei
sl i m it
ed
epi d
em i
olo
gic a
l d
ata th
ati
nd ic a
te s a po s si b le e x c e s s r
i
sk f
o r c an c e r of
th
e r e spi
r ato ry system
w i
th lo ng-te rm
e x po sur e to
i
nd
u stri
al w
o rk
e r s. L o ng -te r
m
in
h
al
ati
o n stud i
e si
n r atsh
a v e sh
ow
n thed
e v elo
pm
e nt of
n e opl
a sti
c a nd
n o n-n e op
l
a sti
cl
e sio
n s, e spe ci
al l
yi
n the ol f
a cto ry r egi
o n, atd
o s el
e v el
s of 2 0
0 and 6 0 0
p pm
(
B
og d
a nf f
y et al
, 19 94a)
.T h
e r ei
s s uf f
i ci
e nt e vi d
e n c ei
n th
el i
te r atu r e toi
nd i
c ate the c a r cin o
ge ni
c pote nti
al
to r ats e xp
o s ed b
yin
h
al
ati
o n tov
i
nyl
a c etate.V i
n yl
a c etatei
s r e ad i l
yh
ydr o
l
yz ed i
n theb lo o
d
.H
yd
r ol
ysi
s of
vi
n yl
a c etatey
i
el d
s a c etic a c
i d
(
AA
)
a nd
vi
nyl
alc o
h
ol
,w h i
ch
ta utom
e ri
z e s to a c etal d
eh
yd
e(
A A l d h
)
.T h i
sh
yd
r ol
ysi
si
s r api d b
y c atal
ysi
sin
r at liv e r a n
d l
u ngm i
c r o s om
e sb
y e ste r a s e s,e spe cial l
y
c a rbo xy l e ste r a s e a nd
a c ety lchol in e e ste r a s e(
S i
m
o n et al, 1 98
5)
.A
c etal d
eh
yd
eh
a sb
e en s ug ge sted
tob
e th
e c a r ci
no ge nic
m
etab
ol i
te of
vi
n yl
a c etate(
P low
ch
alk
et al,
1 9 9 7)
.A
c etald
eh yd
eh
a sb
e e n sh
ow
n tob
e a cl
a stoge nw h
e r e a s a c etica c
i d i
sk
now
n tob
e a cy totoxi
n ,h
e n c e th
e s em
etab
ol i
te s a r e th
o ug h
t to a c c o u ntf
o r th
ec
la s
toge nic
and
cytoto xic e
f f
e cts r e sp
e cti
v el y
, a s s o ci
ated w it
h
vi
nyl
a c etate.A
c etal d
eh
yd
eis
th
e pri m
a ry m
etab
ol i
tef
o rm
a n y oth
e r s ub
sta n c e s,i
n clu
d i
ng eth
a n ol
. T he r ei
s a n ab
u nda n c e of
hum
a nd
atad
em
o n str atin
g th
e c a r cin o
g
eni
c pote nti
al
of
etha n ol
1.2
H
y pothe sisKn o
w i
ng th
at vi
nyl
a c etatei
s r e ad i l
ym
etab
ol i
z ed i
nto a c eti
c a ci d
a nd
a c eta
l d
eh
yd
e, a nd
th
at a c etal d
eh
yd
ei
nd
u c e s n a s al
tum
o r si
n r ats ath i
gh l
e v el
s of
e x po s u r e-
7 5 0
p p
m
and
gr e ate r(M
o r ri
s et al
, 19
9 3)
,w
eh
y poth
e si
z ed
t hatl
ow
le v el
vi
nyl
a c etate e x po s u r e
w i l l
n ot yi
el d
a s uf f
i ci
e nt am
o un t of
a c etald
eh y de to c a u s ei
n c r e a s ed
c a n c e r r
i
sk toh
um
a n up pe r r e sp ir ato ry system
s.W
ew i l
l als o e x am
i
n e th
e si
te of
a cti
o nf
o r VA
a c c um
ul
ati
o ni
n ti
s s u e s. Th
eep
i d
em i
ol
ogi
c ald
ata te nd
s toi
nd i
c ate tw
o pote nti
al si
te s of
a cti
o n, th
el
u n g and
th
eb
lo od
,w
he r e a s th
e a ni
m
al
a nd
alte r natem
od
el i
ngd
atai
nd i
c ate a th i
rd
si
te, th
e n a s alc a v
i
t y.To te st t
h i
sh
y poth
e si
s a ph
ysi
ol
ogi
c al l
yb
a s ed
ph
a rm
a c ok i
n eti
c(
P B PK
)
m
od
el
w i l l b
em
od i f
i ed fr
om
e xi
sti
ngl i
te r atu r e. Th
em
od
el w i l l
e x am
i
n e al l
th
r e e pote nti
al
si
te so
f
a cti
o n uti l i
zi
ng th
ei
nf
o rm
ati
oni
n th
el i
te r atu r e a nd
a ctu al d
ataf
r om
e x po s ed w
o rk
e r s.T
h
em
od
el w i l l
al
s o e x am i
n ed i f f
e r e ntd
o si
ng s ch
em
e s a sw
el l a sb i
ol
ogi
c al
v a ri
ati
o n ss u c
h
a sb
r e ath i
n g r ate s. Th
e r e s ul
tsfr
om
th
em
od
el w i l l b
ei
nput to a s s e s s vi
n yl
a c etate1.3
O
v e r view
of Pr oj
e c tT
h
e e xp
o s u r ed
ataw
a s c ol l
e cted fr
om 19 9
7 to 2 0 0 0 at thr e e
in
d
u stri
al
m
anuf
a ctu ri
n g si
te s, sit
e sA
, B , a nd C
. Th
o s e si
te sw
e r ei
n v olv e
d i
nd i f f
e r e nt a spe cts of
a
d
he siv e
a nd
c o atin
gs ap pl i
c ati
o n s util
i
zi
n g vin
yl
a c etate. Ea ch sit
e em
pl
oye ew
a sm
o nit
o r ed f
o r ap
pr o xi
m
atel
y 6-8h
ou r s, pe r
f
o rm i
ng
a v e r aged
ai
l y ta sk
s, u si
ng
vin
y l a c etatem
onom
e r a nd
vi
ny l a c etatep
ol ym
e r s.B
ogd
a nf f
y et al
,19
9 9,M
o r ri
s et al
,19 9
3 a nd Si m
o n et al
,19 8
5,h
a v edo c u
m
e nted m
etab
oli
sm
a nd tis s u ed
o s e r e spo n s e s fo rV A
, a nd
th i
sin
fo r
m
atio n
w i l l b
eu s e
d
to e stab l i
sh aw
holeb
od
ym
od
el
system
. Estab l i
sh i
ng aw
o r kin
gm
od
el
, s u ch
a s a p hy
siologi
c al l
yb
a s ed p ha rm
a c ok i
n etic
m
odel(
P B PK
)
,f
o r vin
yl
a c etatew i l l l i
nk
th
ek
now
n hum
a n a nd
ani
m
al e xpo sm
ed
ataw i
th
the a v ai l
ab l
e ph
ysi
olo
gi
c al
pa r am
ete r s toe st
i m
ate the a ctu al
c a n c e r ris
k
of i
nh
al
ed
vin
yl
a c etate.T
h
eB
o gd
a nf f
y et al
,19 9 9
,P
B PK m
od
el d
e v el
op
ed
u si
n g el
em
e ntsfr
om
pr e vi
o u sc
h
r o nic
in
h
al
ati
o n stud i
e si
nm
i
c e and
r ats a nd
m
od
el i
n gd
atafr
om
Fr ed
e ric
k
et al
, 19 9 8, to a s s e s s vin
yl
a c etatein
d
u c ed
n e op l
a sti
c a nd
n o n-n e op
l
a sti
c tum
o r si
n th
e ol f
a cto ryr eg
io n
of
r ats a nd m
a n .T h
e Bo gd
a nf f
y et al
,
19 9 9
,m
od
el
e stim
ate s e xp
o s u r e to vi
ny l
a c etatei
nh
um
a n n a s al
a n atom
yw h i l
e Fr ed
eri
ck
et al, 199 8,m
od
ele
d fr
il lb
od
y e xpo sur e to a ci d i
c v apo r s. El
em
e ntsfr
om
them
od
el
sd
e v el
oped b
y of
Bogd
a nf f
y et al
, 1 9 9 9, a nd
Fr ed
eri
ck
et al
, 19 9 8, a sw
el l
a s Pl
ow
ch
al k
et al
, 199
7 a nd
M
o rri
s et al
,19 9 3
,w i l l b
em
od i fi
ed
tod
e v el
op
aw h
ole
b
od
ym
od
el
and
th
e n uti l i
z ed w i
th a ctu al
e xpo s u r ed
ata to2
.B
a ck g
r o u nd
2. 1
G
e n e r al T o x ici
t y D ataV i
ny l a c etatei
sd
o c um
e n ted
a sb
ei
ng a r e spi
r ato ryir r
i
ta nt atl
e v els ab
o v e th
eA m
e ri
c a nC
o nf
e r e n c e of G
o v e r nm
e ntal
Ind
u stri
al
H y gi
e nis
ts(
A C G
IH
)
r e c om
m
e nd
ed
t
h
r e sh
ol d l i m i
t v alu e of
1 0p
pm i
n a n ei
gh
th
our ti
m
ew
ei
gh
ted
a v e r age. Re sp i
r ato r yi
r ri
tati
o ni
s r ep
o r ted
to o c c u r at th
e 10
to2 0 p p m l
e v el f
o rh
um
a n s(
D e e s e a nd Jo
yn e r,19 6 9
)
. Th
e od
o r thr e s
h
ol d f
o rh
um
a n si
s 5p p
m
o rle s s
d
ep
e nd i
ng
upo n th
ein
d i
vi d
u al
.O l f
a cto ryf
ati
gu eis r e
po rted
to o c c u rin
am
at te r of
m
i
nute s at2 0
p pm
.V
i
nyl
a c etatei
s n ot c o n si d
e r ed
tob
e a s e ri
o u s sk in
i
r ri
ta nt, n o ri
si
t th
o ugh
t toi
ndu c ed
e rm
atit
i
s.A l
th
o ug
h
th
e r e a r e s om
e do c um
e nted
c a s e s of
s e v e r eir r
it
at io n of
h
um
a n skin
w i
th b l i
ste r fo rm
ati
o n a ndb
u r ni
ng of
the c o r n e a(
G
r a nt, 1 9 8 6)
.Se r
i
o u s eyei
nj
u ri
e s th
o u gh
, a r e tho ug h t tob
e a v oi d
ab l
e wi
th pr om
ptf l
u sh i
ng of th
e af f
e cted a r e a.E
xpo s u r e of d
ogsf
o r6 h
o u r s ad
ayf
o r11 w
e ek
si
nd ic a
ted i
r ri
tati
o n and
r ed d
e nin
g of
th
eeye s at
le v e
ls
b
etwe e n th
e r a nge of 9
1 p pm
- 1 86
p p
m
(
A C G
IH
, 1 9 9 1.)
. Vi
nyl
a c etate e xh i b it
sm
od
e r ate a c ute system i
c to xi
ci
t y."
Rats e xpo s e
d
to 20
0 0p p
m
e x pe ri
e n c ed
eye a nd
n o s ei
r ri
tati
o n a nd
r e sp i
r ato ryd i f fi c u
l
t y a nd h
ad
r edu c e
d b
od
yw
ei g h
t gai
n .A
t a utop
sy,
la r
ge n um b
e r s of
m
a c r oph
ag
e sw
e r e s e e ni
n th
el
u ng
"(
lA R C
,1 9 9 5
)
Fo u r-h
o u r e xpo s u r e s to a 4 0 0 0 p
p
m
atm
o sp he ric
le v el p
r od
u c ed
e ath in 5 0%
of
e xpo s ed r ats(
LC
s o)
. T he L C5 0f
o rm
ic e e xpo s ed fo r 4 ho u r s
i
s 1 5 5 0 p pm
a nd f
o r r ab b i
ts e xpo s ed f
o rf
o u rh
o u r si
s 25
0 0 p pm
Repe ated i
nh
ala
tio n
e xpo s u r e of
r ats to 10
0 p pm
f
o r 6h
r s/ d
ay, 5d
ays/
we ek f
o r3 w
e ek
s pr od
u c ed
n o si
gn of
ad
v e r s e ef f
e cts(
A C G
IH
, 1 9 9 1)
.O
r al
to xic
i
t y stud i
e si
nb
oth
r ats a nd m i
c e s e em
toin
d ic a
te al
ow
to xic
ef f
e ct.Do s
i
ng e xpe ri m
e nts u sin
g r ats th
at r e c eiv e
d
vi
nyl
a c etatei
nd
rin
k i
ngw
ate r atc o n centr at
io n s r a n
g i
n gf
r om
20 0
-5 0 0 0 p
pm
, r e cord
ed
ad
e c r e a s ei
nb
od
yw
ei
gh
t a nd
w
ate r c o n s um
ptio n
o nl
y at th
eh i gh
e std
o s e(
Bogd
a nf f
y et al
, 19
9 4b
)
Se v e n
te e nw
e ek
o
l d m ic e r e c e
iv
in
g10 0 0
-2 0 0 0
T he L
D
50 e stab
l ish
edf
o rV A
in r atsb
y ga v agei
s ap pr o xi
m
atel
y2
.9 2 g/k
g(
B
ud
a v a ri
, 1 9 8 9)
and i
nm i
c ei
s 1.6
1 g / k g(
A C G
IH
, 1 9 9 1)
.Ex
p
e ri m
e ntal d
atai
n r atsd
em
o n str ated
n o ob
s e r v ab l
em
ate r n al
o rd
e v el
opm
e ntal
to xi
ci
tyi
nd
rink ingw
ate r studi
e s atl
e v el
s up to 5 0 0 0 p pm
,b
uti
nh
al
ati
o n of
1 0 0 0p
pm
d i d
ap pe a r to r eta rd
em
bryo ni
c gr ow
th a nd i
n c r e a s em i
n o r sk
eletal al
te r ati
o n s, s u ch
a sd
el
ayed
o s si f i
c ati
o n(
H
u rt t et al
, 19 9 5
)
.M
ul
ti g
ene r ati
o n al
stud i
e si
n r atsf
ai l
ed
tod
em
o n str ate a c o n si
ste nt eff
e ct o n r epr od
u cti
o n. Vi
nyl
a c etate atl
e v el
s of
5 00
0 pp m i
nd
ri
nk i
ngw
ate r of
r ats,d i d
al
te r s om
e r epr od
u cti
v e pa r am
ete r s, s u ch
a sf
e rti l i
ty a nd
m
ati
n g,b
ut th
e s e r e spo n s e sw
e r ei
n c o n si
ste nt a c r o s s a tw
o ge n e r ati
o n e x pe ri
m
e nt(M
eb
u s2
.1
.1G
e n et icE f f
e c tsT
h
e e vi d
e n c e c ol l
e cted b y l A R C
,i
nd i
c ate s th
at vi
nyl
a c etate c ani
nd
u c e DN A
c r o s s-
l i
n
k
si
ni
s ol
ated h
um
anl
ym
ph
o cyte s a nd i
ni
s ol
ated
r at n a s al
epi
th
eh
al
c el l
s. Th
e r e a r e s e v e r al stud
ie s ind
ic ating the ab
i l ity of
vi
n y l a c etate to ind
u c e siste r-chr om
ati d
e x c
h
a nge(
S C
E)
atl
e v el
s r angi
ng fr
om
0.0 5- 2 4
m
M
.
"
A
48 h
r tr e atm
e ntw i
t h vi
nyl
a c etate
(
0.0 5- l
m
M )
i
nd
u c ed
ad
r a sti
ci
n c r e a s e in siste r ch
r om
ati d
e x cha nge s and
(
i
nfi
r std i
vi
si
o n c el l
s)
str u ctu r al ch
r om
o s om
e ab
e r r ati
o n si
n c ul
tu r ed
hum
a n l ym
ph
o cy te s "(
N
o rp pa et a l, 19
8 5)
.N
o rp pa et al
al
s o ob
s e r v ed
si
m
i l
a r ch
r om
o s om
ed
am
agew i
th
0
.1
2 5
-2
m
M
tr e atm
en t of
a c etal d
eh yd
e. Vi
nyl
a c etatei
nw h
ol
e-b l
o od
c ul
tu r e spr o
d
u c ed
a cl
e a rd
o s ed
epe nd
enti
n c r e a s ei
n total
ch
r om
o s om
e ab
e r r ati
o n s.T h
e si
ste r
-chr o
m
ati d
e x ch
a n gefr
equ e n cy in c el l
s tr e atedw i
th
vi
nyl
a c etatei
n c r e a s ed l i
n e a rl
yw i
th e x po s u r e ti m
e s up to 2 4h
o u r s. VA i
s al
sod
o c um
e nted a si
nd
u ci
n gS C
E, ch
r om
o s om
al ab
e r r ati
o n s, a nd m i
c r o n u cl
ei i
nh
um
a nw
hole b lo od
a nd i
ni
s ol
ated l
ym p h
o cy te c ul
tu r e s in vitr o(M
ak i
-Pa akk
a n e n a nd N
o rp pa,
19 8
7)
.S C
Ew
asi
nd
u c ed i
nC h i
n e s eh
am
ste r o v a ry c el l
s e xp
o s ed
to vi
nyl
a c etatei
nb
oth
th
e pr e s enc e a nd
ab
s e n c e of m
etab
oli
c a cti
v ati
o n."
A
l
th
o ugh
vi
ny l
a c etate ap pe a r s to a cta s a
di
r e ctm
utag
e n,i
ti
sm
o st pr ob
ab
l y n ot a cti
v e a s s u ch, a si
ti
sk
n ow
n tob
eh
yd
r ol
yz ed
in viv o and i
n c ul
tu r ed
c el l
s to a c eti
c a ci d
and
a c etal d
eh
yd
eb
y c a rb
o xyl
e ste r a s e s"
(
S i
pi
et al
, 19 9
2)
. Th
o ugh V A i
nd
u c e sS C
E, in vitr o poi
ntm
utati
o n a s s aysap pe a r to
b
e n egati
v e.Sim
i
la r ge n oto xi
c ef fe ctsw
e r e ob
s e r v ed w i
th
a c etald
eh
yd
e. "B e c a u s e s u c
h
ef f
e ctsw
e r e al
s oi
nd
u c ed b
y a c etal d
eh
yd
e,i
th
a sb
e e n s ug ge sted
th
at th
eS C
E ob
s e r v ed w i
th
vi
nyl
a c etate c o ul d b
e el i
ci
ted b
y a c etal d
eh
yd
e a sm
etab
ol i
te"(
Si m
o net a
l
, 19
8 5)
. Th
ed
ata al
s o s ug g
e sts th
at a c etal d
eh
yd
eh
a s sl
ow
tu r n-o v e r
i
nh
um
anl
ym
p ho cyte s in vitr o , and
m
ay a c c um
ulatei
n c ell
s and
gi
ve ri
s e to si
ste r
-chr o
m
ati d
e x ch
a nge a nd
DN A
c r o s s-l i
nk
s(
H
e a nd
L am b
e rt, 1
9
8 5)
.V
i
ny l a c etatef
ai l
ed
toi
nd
u c em
utati
o n si
nS
al
mo n ell
a ty ph
i mu r i m o rS O S
r epai
rf
u n cti
o n si
n Es ch
e rich
ia c ol
i(
Li
j
i
n sk
y a nd A
nd
r ew
s, 19
8 0)
VA d i d i
nd
u c e DN A p
r otei
nc r o s s-
l i
nk
si
nE
7
pr o
du c e
DN A
ad du c
tsi
n th
el i
v e r s of
r ats e xpo s ed
ei
the r o r al l
y o rb
yin
h
al
ati
o n(
l A R C
,8
2.1.2
C
a r cin og
e ni
ci t yT
h
e e vi d
en c ei
s c o ntr ad ic
to ryi
n thel i
te r atu r e a s tow h
eth
e r o r n ot vi
nyl
a c etatei
sa
h
um
a n c a r cin o
gen. lA R C d
o c um
en ted
tw
o epi d
em
io
lo gi
c al stu di
e s, a c oho rt of
4 8 06
e xpo s ed
m
alew
o rke r sin
th
eU
ni
ted S
tate sfr
om
1 9 4 8- 1 9 7 3 a n d a c a s e-c o ntr ol stud
y o
f
2 9,1 3 9 e xpo s e
d m
alew
o rk
e r sin
tw
o s epa r ateU
ni
ted S
tate sm
a n uf
a cturi
ng si
te sfr
om
1 9 4 0- 1 9 7 8
. In the c ohort stud y b y
W
a xw
ei le r et al, 1 9 9 9 9 8 1, the de ath c e rti fi c ate sin
d i
c ated
a n e x c e s s of l
u ng c a n c e rri
sk i
n th
e e x po s ed
popul
ati
o nw h
en c om
pa r ed w i
th
n at
i
o n al
r ate s(
m
ort al i
t y r ati
o of
1.5)
.T h
e c a s e-c ontr o
l
stud
y
b
yO
t t et al
, r eport ed
anin c r e a s e
i
nri
sk
of
e x po s ed w
o rk
e r s to n o n -H
od g k i
n 's
l
ym
ph
om
a(
od d
s r ati
o,1
.2
)
,
m
ul
ti
ple
m
yl
e n om
a(
od d
s r atio, 1.6
)
a nd l
ym
ph
ati
cl
e uk
em
i
a(
od d
s r atio
,1
.8
)
.V A
c annot
b
e c o n si d
e r ed
a s t he o nl
y potenti
al c a r ci
n oge ni
c age nti
n th
e s e stud ie s
d
u e to tw
oc o n
f
o u n din
g f
a cto r s :m
ul
ti p l
e ch
em ic a
lsw
e r ein v o
l
v ed i
nb
oth
m
anuf
a cturi
ng
si
te s a nd
als o the a
m
o u nt o f vin
y l a c etate e xpo s u r e e a ch ind i
vi d
u al
r e c ei
v ed w
a s n ot dete rm i
n ed i
ne
i
th
e r stud
y.C h
r o ni
ci
nh
ala
tio
n studi
e si
nm
i
c eh
a v ef
ai l
ed
tod
em
o n str ate ac a r c
in o
ge ni
c ef f
e ct(
Bogd
anf f
y et al
, 1 9 9 4a)
.C hr o n
i
ci
nh
al
atio n e xpo s u r e to r atsh
a v es
h
ow
n , e spe ci
al l
y ath i
gh d
o s e s, a cl
e a rf
o rm
ati
on of
n a s al
tum
o r s(
B ogd
anf f
y et al
,1
9 9
4a)
. Bo gd
a nf f
y et al
s u g ge sts "f
a cto r sin c
l
ud in
g r egi
o n al
parti
tio n
i
ng of
v apo r sin
tor e s
p i
r ato ry a nd
ol f
a cto ry ti
s s u e s, tis s u e s e n si
tiv
i
t y, a nd d i f fe r e n
tial
m
etab
ol i
c c ap
a ci
t y. "c o u
l d h
a v e at tri buted
to th
ed i f f
e r e n c e s ob
s e r v ed b
etw
e e nm ic e a
nd
r atsw i
th
r e spe ct totu
m
o rf
o rm
atio n
.T he e vi
d
e n c e ind
ic ate s th
at th
e pote n tia
l c a r ci
n oge nic c o
m
po n e nt of
vi
nyl
a c etatei
si
ts'
m
etab
ol i
te, a c etal d
eh
yd
e(
Pl
ow
ch
al k
et al
, 19 97)
. Th i
s c r e ate s a u ni
qu e s c e n ari
of
o r e xpo s u r eb
e c a u s e a c etal d
eh
yd
eh
a sb
e e ni
nd i
c ated
a s th
e poten ti
al
c a r cin o
ge ni
cm
etab
ol i
te ofm
a ny othe r c om
po u nd
si
n cl
ud in
g eth
a n ol
. Th
em
o st c o n vi
n cin
ge
p i d
em i
ol
ogic a
l d
ataf
o r eth
a n ol in
d
u c ed
c a r cin o
ge ni
ci
t yi
sd
eri
v ed fr
om i
nge stio n
of
a
l
c oh
ol i
cb
e v e r age s a s am
od
e of
a ctio n
(
lA R C
, 19 8 8)
. Inh
ala
tio nd
atafo r e
th
a n ol
a r en ot r e a
d i l
y a v ai l
ab l
ei
nh
um
a n s.A
nim
al
stud i
e sh
a v ei
nd ic a
ted
al
a ck
of
e vi d
e n c ef
o ralc ohol
in
du c e
d
c a n c e r.A c eta
l d
eh
yd
ei
s a ub i
qui
to u s ai
r pol l
uta nt r e s ul
tin
gf
r om
th
e c om b
u stio n
of
wo od
o r toba c c o
(M
o rri
s et al
, 1 9 93
)
. I ti
s cla s s
i fi
ed
a s a pr ob
ab l
e hum
a n c a r ci
n oU
.S
. En vi
r o nm
e ntal Pr ote ctio nA
ge n c y(
E PA
)
b
a s ed o n datafr
om
r at a nd
ham
ste ri
nh
al
ati
o n stud i
e s. Th
eE
PA
c o n si d
e r ed
th
eh
um
a nd
ata o n th
e a c etal d
eh
yd
e tob
ei
n ad
eq
u ate to estab l i
sh i
t a s ak
now
nh
um
a n c a r ci
n oge n.C h
r o ni
c acetal d
eh
yd
ei
nh
al
ati
o nstu
d i
e si
n r atsd
em
o n str ated
th
ef
o rm
ati
o n of
squ am
o u s c el l c a r ci
n om
a s atd
o s e le v el
s of
7 5 0 p p
m
a nd h i g h
e r.M
o r ri
s et al d
em
o n str ated
th
atd
o s e le v el
sb
el
ow
7 5 0 p pm
d
id
n otr e s u l t
i
n squ am
o u s c el l c a r ci
n om
af
o rm
ati
on. I ti
si
m
po rtan t to n ote th
at ne a rl
y al lc a r c
i
n oge nici
ty stud ie s o n a c etal deh y de ha v e ind ic ated the tum
o r fo rm
atio n is prim
a ri l yfo u nd
i
n the r at n a s al ol fa cto rym
u c o s a. T h is is si gni f
i c a ntw
he n c o n si
de ri
n g an de st
i m
ati
ng pote n ti
al hum
a n c a n c e r risk,b
e c a u s e r at n a s al ph
ysi
o log yi
s v e ry di
f fe r e ntfr
om
h
um
an upp
e r r e spi
r ato ry ph
ysi
olo g y. Th
e s ed i f f
e r e n c e s a r ed i
s c u s s ed i
ngr e ate r
10
2 .2 Cu r r e nt
M
odelsIn t
h
e c u r r e ntl i
te r atu r e th
e r e a r ef
o u r P B PK b
a s ed m
od
els th
at r ep
r e s en t th
eupta
k
e a nd m
etaboli
sm
of
vi
nyl
a c etate o r si m i l
a r c om
po u nd
s.O
f tho s ef
o u rm
od
els,o n
l
y on ei
s s c aled
to si
m
ul
ateh
um
a n n a s al c a vi
t y e xpo s u r e toV A
.M
o r ri
s et al pub li
sh
ed
th
efi
r st P B PK
m
odel fo r n a s al uptake and
m
etab
ol i
sm
of
n o n
-r e a ct iv e v apo r s in 1 9 9 3
(
s e e F i gu r e 1)
. T h ism
o delw
a s de v eloped fo r F 3 4 4 r ats a n d
"
i
n c o rpo r ate s n a s al
e n z ym
ed i
stri b
uti
o n a sw
el
l a s n a s al ai
r fl
ow p
at te r n s"(M
o r ri
s et al
,1 9 9 3
)
.T h
em
od
el
a s s um
e s t wo ai
rf l
ow p
atte r n s a c r o s s th
e n a s al
c a vi
t y ; ad
o r s al m
ed i
al
f l
ow
a nd l
ate ral /
v e ntr al
ai
rfl
ow
.T h i
si
sd
u e to e vi d
e n c efi
-o
m
studi
e sb y
M
o rg
an et. al
.that de
m
o n str ated
"t he n a s al c a vi
t yi
s n ot uni f
o rm
l y v e nt i lated
,(
b
ut)
r at he r,i
n spi
r ato rya
i
r str e am
s fol low
in ad i
sti
n ct a sym
m
etri
c pat te rnw
h ich
n od
o ub
ti
nf l
u e n c e s th
e r egi
o n ald
el i
v e r ed d
o s e of i
n spi
r ed
age n ts"(M
o r ri
s et al
, 19
9 3)
. Th
e n a s al
c om
pa rt
m
e nti
sd
i
vi
ded i
nto thr e e a r e a s. Ea ch
a r e ai
sf
u rthe r di
vi d
ed i
nto equ al d
epth
sta ck
s. Ea ch sta ck
r epr e s e nts d
i f f
e r e nt c el l
ty pe s c apab l
e of
v a ryi
n gd
egr e e s of m
etab
ol i
sm
. T hem
u c o u si
sr e
p
r e s e nted b
y o n e sta ck
, tw
o tof
o u r sta ck
s r epr e s ent th
e epi
th
el i
al
c el l
s and
t wo sta ck
sr e
p
r e s e nt th
e sub
m
u cos al
sp
a c e."
I
ti
s a s s um
ed
th
at th
em
u c o u s c om p
a rtm
e nti
se
q
ui l i b
r ated
(
i
n a c c o rd
a n c ew i
th H
en ry'
s L a
w
)
w i
th
th
e ai
rfl
ow i
n g o v e ri
tw i
th
th
eb l
o od
r ai
r pa rti
ti
o n c o ef f
i ci
e ntb
ei
ng
r epr e s entati
v e of
th
em
u c u s : ai
r equi l i b
r ati
o n "(
M
o r ri
set a
l
, 1 99 3
)
. Ea ch
c om
pa rtm
e nt r em
o v e s v apo r sb
yd i f f
u si
o n ,m
etab
ol i
sm
, o r ci
r c ul
ati
o na n
d m
etab
ol i
sm
r ate s a r eb
el i
e v ed
tof
ol l
ow
M
i
ch
a el i
s-M
e nte nk i
neti
c sw i
t h r e spe ct to
c o
m
pa rtm
e ntal
e n zym
e a c ti
vi
t y.F
i
gu r e 1:M
o r ris et alM
odel D e s c ri b ing the U ptake a ndM
etabolism of No n-r e a ctiv e Vapo r s in F 3 4 4 Rats
Do r s al Med ial A irf low Pat h way
Dor s al Med ial A irf low Pat riway
Re sp ir ato ry
Mu c o s a
O lfa cto ry
Mu c o s a
La te r al/v e ntr al A irf low Pat h way
Resp ir atory
!Mu c o s a !
Re sp ir ato ry
i t
LLl
i t
fs {}—B lood i l
fi
|p
—B lo odO lfa cto ry
LA I
4 t
m
i t
g ^
i1 1
T he s e c o n
d
m
od
el d
e s crib
ed
in t he hte r atu r eis
ve ry si m i
la r toM
o rri
s et al(
s e eF
i
gu r e 2)
. Pl
ow
ch
al k
et al
, 1
9 9
7d
e s cri b
ed
a P B PK m
od
elf
o r th
e up tak e,m
etab
ol i
sm
a nd i
ntr a c el lu
l
a rp H
ch
a ng
e sin
the r at n a s al
c a vit
yw
he n e xp
o s ed
chr o n
i
c al l y to vi
nyl
a c etate. T he
m
od
el w
a s"
c onstr u cted to de s c
ri b
e t hed
epo sitio n
of V A
in t he n a s al c a vit
yo
f
the r at a nd p
r o vi d
e e sti
m
ate s of
r egio n a
l
ti
s s u e e xpo s u r e toV A
,A
A
l d
(
a c etal d
eh
yd
e)
a nd
A A
(
a c eti
c a ci d
)
"(
P low
chal k et al, 1 9 9 7)
. T hem
odel str u ctu r e uti l iz e s de s cri ptionsof air f lo
w
, b lo odf lo
w
a nd d i f fu sio n sim
i lar toM
o rri s et.al.. T hem
odel de s cri be s then a s a
l
c a vi
ty a s thr e e s ep
a r ate c om
pa rtm
e ntsi
n c o nta ctw i
th
two s epa r ate air s
tr e am
s. Th
et
h
r e e c om
pa rtme nts a r ed i
vi d
ed i
nto 1 0 i^m
th ick
sta ck
s Th
ei
ndi
vi d
u al
sta ck
s a r er epr e s e nte
d b
y th
ef
ol lo
w i
ng c el l
ula r s
tr u ctu r e s; th
em
u c o s a, epit
h
el i
al
c el l
s,b
a s al
c el l
s,an
d
s ub
m
u c o s a. Th
e ai
rf low
patte r n s
d
e s cri b
ed i
nclu
d
e thed
o r s al m
ed i
al
ai
r str e am
and
t
h
el
ate r al/
v e ntr al
air s
tr e am
."
T
h
ed
o r s al
m
ed i
al
ai
r str e am
r epr e s e nts th
e air
f lo
w i
ng
o v e ro n
l
y th
ed
o r s al m
ed i
al m
e atu s,w h i
ch is c o
m
po s ed
of
a sm
al l
a nteri
o rp
atch
of
r e spi
r ato rym
u c o s a and m
u ch l
a rge r a r e a of
ol f
a cto rym
u c o s a. . Th
ela
te r al
v e ntr al
air s
tr e am
i
sd
efi
n ed
a s a c om
po si
te of
air
fl
ow i
ng o v e r th
ed
o r s al l
ate r al
, v e n tr al
late r al
, v entr al m
ed ia
,a n
d m i d d l
em
ed i
al
m
e atu s e s "(
Pl
ow
ch
al k
et al
, 1 9 97
)
. I ti
sas sum
ed
th
atV A w i l l
equ
i l i b
r atew i
th
m
u c o u sl
ay
e r s a si
t pa s s e s o v e r n a s al
ti
s s u e, a nd
th
at VA w i l l
ei
th
e rb
er e
m
o v ed b
yf
u rth
e rd i f f
u si
o n ,m
etab
ol i
sm
o r tak
e n upi
nto theb lo o
d
s up pl
y."
T
h
e e x ten tto
w h i
ch V A
c a nb
em
etab
ol i
z ed w i
th i
n a ti
s s u e c om
pa rtm
e nti
sd
epe nd
e nt upo n th
ec o
m
p lem
e nt of
e n zym
e s pr e s enti
n th
e ti
s s u e"(
Plo
w
ch
alk
et al
, 1 9 9 7)
.F
i
gu r e 2:P lowchalk et al.
M
odel De s cri b ing the U ptake a ndM
etabol ism of V A T hr o u gh the RatNa s al Ca vit yV A
P L OWC H A L K A N D ERS E N A N D B O G D A N FF Y Do r s alMed ial A ir str e am N
a s ophamyx * V A
-A -A Id _[^ J_^
A A O Hac tory Re splrat ofy
A A
v e n o us B lo od
► V A
Arterial B lo od 88%
Late r alNe ntr al A ir str e am
= Me tabolite s ub model
'
12
T he th ird
m
odel inc o rpo r ate s thew
holeb
od y system
in r elation to e xpo s u r e ofa c
i d i
c v apo r s(
s e eF i
gu r e3
)
. Fr ed
e ri
ck
et al
, 1
9 9 8
,d
e si
gn ed
a "h
yb
ri d
c om
putati
on al
f l
ui d d
yn am i
c s a nd
P B PK d
o si m
etrym
od
el
. . . to e sti m
ate th
e r eg i
o n al
ti
s s u ed
o s e of
o rga n
i
c a ci
dsi
n the r oden t a nd
hum
a n n a s al c a vit
y "(
Fr ed
e ri
ck et al, 1 9 9 8)
. Th i
sm
od
el
i
s di
vi
ded i
nto s e v e n c om
pa rtm
e nts,f i
v e of w
hi
ch
a r ei
nd i
r e ct c o nta ctw i
thb
oth
v e n o u s .an
d
a rte ri
alb
lo od
f low
s. T he fi
r st c om
pa rtm
e nt, the n a s al
v e sti b
ul
e,i
s a c o nd
uit
f
o ra
i
r f low
onl y, a nd n eithe r b lo od f low
n o rm
etaboli
c a ctiv ation o c c u r s in th is r eg io n(
F
r ed
e ri
ck
et al
,1
9 98
)
. Th
e s e c o nd
c om
pa rtm
e nti
s th
e n a s al
c a vi
t y,w h i
ch i
s s ub d i
vi d
ed
b
y a nte ri
o r and
po ste ri
o r c om
pa rtm
e nts si
m
i l
a r toM
o r ri
s et al
"A
l l ai
rfi
-o
m
th
e n a s al
c a v
i
t y th
e n pa s s es o v e r a[
th i
rd
com
pa rtm
ent, th
e n a s oph
a ryn x]
b
ef
o r e e nte ri
n g ac o
m
po sit
e low
e r r e sp ir ato ry tr a ct c om
pa rtm
e nt"(
Fr ede ri
ck et al, 19
98
)
T hen a s op
h
a ryn xi
sd
e s c ri b
ed
si
m
i l
a rl
y to th
e n a s al
v e sti b
ul
e,i
n th
at n ei
th
e r v e n o u s n o ra r te r
i
alb
lo od f
low i
nto th i
s r egi
on. Th
e lu ngs a r e the n the n e x t s o u r c ef
o r c o nta ctw it
ht
h
eb
odi
e sb l
o odf l
ow
. T hef i
n al
th
r e e c om
pa rtme nts a r e t
h
e li
v e r, ri
ch l
y pe rf
u s ed
ti
s s u e s,a n
d
po o rl
y pe rf
u s ed
tis s u e s, al l
of w h i
ch
a r e c o n si d
e r ed d
eto xi f
icati
on si
te s.F
i
gu r e3
:Fr ede rick et al
M
odel De s c ribes U p take a ndM
etabolism o f Acidic V apo r s in Rats a nd Hum
a n sH Y B R I D C F D-P B P K N A S A L D O SIME T R Y MO D E L
Na s al Ca vity
Ve n ous
B lo od
K
In spired Airw it h Vap or
k
t
T
'N a s al Ves ti bule
j
INa s op haryn x^ Lu ngs
■
/ |
\
Richly■
Perf u s ed T is s u e s
-
/
1
\ ^Po o rly Pe rfu s ed T is sue s
V
t
\^
R=r esp ira t oryepit helium O= ol facto ry ep ithel ium
Arterial B lo od
13
Bog
d
a n f f y et al, 1 9 9 9,d
e v eloped the fo u rthm
o del(
s e e F i gu r e 4)
. T h ism
od
el i
s am
od i f
i ed
r at n a s al m
od
el
e xpr e s si
n gh
um
a n n a s al
a n atom
y a nd i
nh
al
ati
o n ri
sk
a s s e s sm
e ntspe c
i fi
c al l
yf
o rV A
.T h
o u gh
v e ry si m i l
a r toM
o r ri
s et al
a nd
Pl
ow
ch
al k
et al
, th i
sm
od
el
i
s c om
pa rtme ntali
z ed i
n tof
i v e s e cti
o n sf
o r the r at a nd f
o u r s e cti
o n sf
o r th
eh
um
anw i
th
i
ntr a c el l
ul
a r pH
c o n si d
e r ati
o n s."
T
h
efi
v e c om
pa rtm
e nt r atm
od
el d i
vi d
e s th
e olf
a cto ry
r eg
i
oni
nto tw
o c om
pa rtme nts, a sm
al l d
o r s al
a nte ri
o r c om
pa rtme nt and
al
a rge r po ste ri
o rc o
m
pa rtm
e nt T he r e sp ir ato rym
u c o s a o n the v e ntr al si dei
s als o d ivi ded into a n a nte ri
o ra n
d
ap
o ste ri
o r c om
pa r tm
e n t, r e s ulti
n gi
nfi
v e c om
p
a rtm
e nts. . .
"
(
Bog d
anf f y et al
, 1
9 9
9)
.Ea c
h
c om
pa rtm
e nti
sfi
i rth
e rd i
vi d
ed i
nto sta ck
s r epr e s e nti
ngd i f f
e r e nt c el l
ul
a r t y pe s. Th
eh
um
anm
od
el i
sd i
vi d
ed
si
m
i l
a rl
y to th
e r at, e x c ept th
e ol f
a cto ry r egi
o n
i
s notd i
vi d
ed i
n todo r s a
l
a nte ri
o r a nd
do r s alp
o ste ri
o r c om
pa rtm
e nts. Both
th
e r at a nd h
um
a nm
od
el
uti l i
z et
h
e tw
o-ai
r str e am
ap p
r o a ch p
r e vi
o u sl
yd
e s c ri b
ed b
yM
o r ri
s et al
a nd P l
ow
ch
al k
et al
.T
h i
sm
od
el
al
s o "i
n c o rpo r ate s ai
r ph
a s e r e si
sta n c e tom
a s s tr a n sf
e rfi
rom
th
el
um
e n to th
ea
i
r rm
u c u si
nte rf
a c e. . . T hi
si
s a ni
m
pr o v em
e nt o v e r th
e pr e vi
o u sm
od
el b
y Pl
ow
ch
al k
eta
l
(
w h i
ch
a s s um
ed
)
equi l i b
ri
um
b
etw
e e n th
e ai
r a nd
th
em
u c u s ph
a s e"
(
Bogd
a nf f
y et al
,1
9 9 9
)
.F
i
gu r e 4:B ogda nf fy et al
M
odel De s c ribin g the Up take a ndM
etabol ism of VA in the Rata ndHuman Na s al Ca vitie sB O G D A N F F Y ET A L
Doml/ mcd iil A intream
A irCom p 1 Ai rCom p 2 A irCom pa itn i e nt 3
Co n v e cti v eTr a n spo n
Epi thelialc el l laye r
K e spi r alo ry r O loc t o ry t
Re sp ir a t o ry 2
O lfa c t o ry 2 Re spi r a t o ry )
LMe r alAi c n t r al
Co n v e cti v eTr a n spo rt
Ai rCom p 4 Ai rCom p 3