Combined Repeated Dose Toxicity Study with the Reproduction/Developmental Toxicity Screening Test of Calcium Nitrate Tetrahydrate in Sprague-Dawley Rats

Abstract

Calcium nitrate is an inorganic compound that absorbs moisture from the air to form a tetrahydrate. Calcium nitrate tetrahydrate is primarily used in fertilizers but is also utilized as a cement hardening accelerator, wastewater treatment agent, and latex coagulant. Calcium nitrate tetrahydrate is used globally in quantities exceeding 1,000 tons annually and causes toxicity to organs such as the liver, kidneys, as well as reproductive and developmental systems. This study evaluated the toxicity, reproductive/developmental toxicity, and endocrine disruption effects, as well as examined the target organs and recovery potential in Sprague-Dawley rats. In particular, this study employed OECD Test Guideline 422, which combines the repeated-dose toxicity test (OECD Test Guideline 407) and the reproductive/developmental toxicity test (OECD Test Guideline 421). This approach minimizes the number of animals required compared to conducting the tests separately. Males were treated with calcium nitrate tetrahydrate at doses of 100, 300, and 1000 mg/kg/day for 49 days, starting two weeks before mating and continuing until the day before death. Females were treated with the same doses from two weeks before mating until 13 days postpartum. The recovery group was treated for 49 days and had a two-week recovery period which ended on the day before necropsy. The main study group consisted of 12 males and 12 females, with an additional five males and five females assigned to the control and high-dose groups, respectively, for recovery assessment. No effects were observed in F0 males related to the test substance. However, one F0 female died one day after birth. In the F1 offspring at 1000 mg/kg/day, one stillbirth occurred, litter size decreased, post-implantation loss increased, and the live-born index decreased. Therefore, the reproductive toxicity NOAEL (No-Observed-Adverse-Effect Level) under this laboratory conditions was 1000 mg/kg/day for F0 males, 300 mg/kg/day for F0 females, and 300 mg/kg/day for the developmental toxicity NOAEL in F1 offspring. The systemic toxicity NOAEL for 49-day repeated dose toxicity was determined to be 1000 mg/kg/day for both sexes.;질산칼슘은 공기 중의 수분을 흡수하여 사수화물을 형성하는 무기 화합물입니다. 질산칼슘 사수화물은 주로 비료에 사용되지만, 시멘트 경화 촉진제, 폐수 처리제, 라텍스 응집제로도 활용됩니다. 질산칼슘 사수화물은 전 세계적으로 연간 1,000톤 이상 사용되며, 간, 신장, 생식 및 발달 기관에 독성을 유발합니다. 이 연구는 독성, 생식/발달 독성, 내분비 교란 효과를 평가하고, Sprague-Dawley rat의 표적 기관과 회복 가능성을 조사했습니다. 특히, 이 연구는 반복 투여 독성 시험(OECD Test Guideline 407)과 생식/발달 독성 시험(OECD Test Guideline 421)을 결합한 OECD Test Guideline 422를 사용했습니다. 이 접근법은 개별 시험을 실시하는 것에 비해 필요한 동물 수를 최소화합니다. 수컷은 교배 2주 전부터 사망 전날까지 49일 동안 100, 300, 1000mg/kg/일의 용량으로 질산칼슘 사수화물을 투여받았습니다. 암컷은 교배 2주 전부터 분만 후 13일까지 동일한 용량으로 투여받았습니다. 회복 그룹은 49일 동안 치료를 받았고, 부검 전날에 끝나는 2주간의 회복 기간을 가졌습니다. 주요 시험 그룹은 12마리의 수컷과 12마리의 암컷으로 구성되었고, 회복 평가를 위해 각각 대조군과 고용량군에 5마리의 수컷과 5마리의 암컷이 추가 배정되었습니다. F0 수컷은 시험 물질과 관련된 어떤 영향도 관찰되지 않았습니다. 그러나 F0 암컷 한 마리가 분만 후 하루 만에 사망했습니다. F1 자손의 경우, 1000mg/kg/day의 용량에서 사산이 한 건 발생했고, 새끼의 수가 감소했으며, 착상 후 유산이 증가했으며, 생존율이 감소했습니다. 따라서, 이 시험 조건 하에서 생식 독성 NOAEL(No-Observed-Adverse-Effect Level)은 F0 수컷의 경우 1000mg/kg/day, F0 암컷의 경우 300mg/kg/day, F1 자손의 발달 독성 NOAEL의 경우 300mg/kg/day였습니다. 49일 반복 투여 독성에 대한 전신 독성 NOAEL은 남녀 모두 1000mg/kg/day로 결정되었습니다.