Rakotwórcze i mutagenne składniki żywności (Anna Bychowska)

Żywność stanowi istotny element w życiu każdego człowieka. Zawarte w niej substancje odżywcze są niezbędne do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania organizmu. Niestety wśród składników żywności występują również związki niepożądane, mające właściwości rakotwórcze i mutagenne. Substancje te są bardzo groźne i niebezpieczne dla naszego zdrowia, a nawet życia. Mutageny powodują zmiany w zapisie genetycznym, prowadzą do jego uszkodzenia i pojawienia się

groźnych mutacji. Kancerogeny (substancje rakotwórcze) przyczyniają się z kolei do powstawania nowotworów bez ingerencji w kod genetyczny. Czynniki

odpowiedzialne za inicjowanie w zdrowej komórce zmian, w wyniku których może rozwinąć się komórka nowotworowa dzieli się na:

 epigenetyczne – dotyczą nowotworów powstających wskutek zakłócenia gospodarki hormonalnej, działania drażniących substancji stałych (np. azbestu) oraz w wyniku uszkodzenia tkanki, np. przez często powtarzane iniekcje,

 genotoksyczne – to w głównej mierze substancje o działaniu mutagennym; mają zdolność do uszkadzania materiału genetycznego poprzez wiązanie się z cząsteczką

76 | S t r o n a

DNA, w efekcie czego następuje błędne kodowanie w czasie replikacji DNA. Uszkodzone w ten sposób DNA może być z kolei przyczyną powstania różnego

rodzaju mutacji genowych, chromosomalnych, co w dalszej kolejności prowadzi do rozwoju komórek nowotworowych.

Opisane tu kancerogeny inicjują proces transformacji zdrowej komórki w komórkę nowotworową, aczkolwiek aby ostatecznie doszło do powstania nowotworu muszą zadziałać dodatkowe czynniki, zwane promotorami. Substancje te nie wykazują właściwości rakotwórczych a jedynie zwiększają częstotliwość pojawienia się nowotworów lub skracają czas potrzebny do ich rozwijania się. Czynniki promotorowe obecne w żywności to np: nienasycone kwasy tłuszczowe, bromian (V) potasu, polichlorowane bifenyle, czy też duża zawartość tłuszczu i białka. Szczególnie niebezpieczne są częściowo zredukowane cząsteczki tlenu (rodniki tlenowe)

powstające jako produkt uboczny normalnego metabolizmu substancji odżywczych. To właśnie one w szczególności przyczyniają się do formowania substancji

genotoksycznych w organizmie.

Potencjalne mutageny i kancerogeny występujące w żywności można podzielić na trzy grupy:

 związki występujące naturalnie – toksyny roślinne,

 związki tworzące się podczas przechowywania i przetwórstwa żywności,

 związki pochodzące z pestycydów, środków przeciwgrzybicznych i dodatków do żywności.

3.3.1. Mutageny i kancerogeny pochodzenia naturalnego

Jest to szeroka grupa związków reprezentowanych między innymi przez pochodne hydrazyny, alkenylobenzeny, alkaloidy pyrolizydynowe. Dzienne spożycie tych substancji przez człowieka może sięgać nawet rzędu kilku gramów.

Naturalnie występujące prekursory mutagenów zostały wyizolowane już w latach 80 XX wieku z ziaren kawy i kapusty chińskiej. Następnie w 1994 roku Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem (IARC) odnotowała obecność kancerogennych akryloamidów w ziemniakach. W czerwonym mięsie, warzywach i produktach mlecznych stwierdzono z kolei występowanie kwasu α-linolenowego, mogącego powodować wzrost ryzyka występowania raka prostaty. Ponadto wykryto także

77 | S t r o n a

obecność azotowych prekursorów mutagenów między innymi w nasionach fasoli Vicia

fava a także w sosie sojowym i grzybach.

3.3.2. Mutageny tworzone podczas przechowywania i przetwórstwa żywności

Najczęstszą przyczyną tworzenia mutagenów i kancerogenów w żywności jest przetwórstwo, a w szczególności obróbka termiczna. To właśnie w trakcie takich procesów jak: smażenie, pieczenie na ruszcie czy też grillowanie powstają między innymi wysoce rakotwórcze wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) oraz heterocykliczne aminy aromatyczne (HAA). Z kolei podczas peklowania mięsa, wędzenia ryb oraz produkcji sosu sojowego i wywaru piwowarskiego powstają inne

związki rakotwórcze – nitrozoaminy. Są one między innymi podejrzewane o powstawanie raka jelita grubego. Pomimo, że procesy przetwórstwa żywności

są głównym źródłem mutagenów i kancerogenów w produktach spożywczych, to jednak

z drugiej strony znacząco poprawiają ich walory smakowe, a także zwiększają ich trwałość. W takiej sytuacji istnieje zatem duża potrzeba inwestowania w rozwój

nowoczesnych technologii przetwórstwa żywności, które to ograniczyłyby powstawanie szkodliwych substancji, a jednocześnie pozwoliłyby zachować dotychczasowe walory produktów spożywczych. W Tabeli 13 zebrano najważniejsze mutageny, które powstają w efekcie złego przechowywania i przetwórstwa żywności.

78 | S t r o n a

Tabela 13. Przykłady mutagenów powstałych w skutek złego przechowywania i przetwórstwa żywności (wg. Sikorski Z.E., Chemia Żywności, wyd. 5, WNT, Warszawa, 2007)

Rodzaj mutagenu

Przedstawiciele Przykłady występowania Działanie

MIKOTOKSYNY

aflatoksyna B1 kukurydza, orzechy ziemne hepatokancerogenne

ochratoksyna wszystkie zboża nefrotoksyczne i

nefrokancerogenne

patulina jabłka, sok jabłkowy mutagenne

NITROZOAMINY N,N-dimetylo-nitrozoamina

peklowane mięso wywołują nowotwór jelita grubego

WWA benzo[a]piren grillowane mięso silnie rakotwórcze

HAA

2-amino-5-fenylopirydyna

mięsa i ryby pieczone nad otwartym ogniem

silnie mutagenne, kancerogenne

3.3.3. Mutageny pochodzące z pestycydów, środków przeciwgrzybicznych i dodatków do żywności

Mutageny należące do tej kategorii ku zaskoczeniu odgrywają jedynie

marginalne znaczenie dla powstawania nowotworów u ludzi, a to głównie z uwagi na małe stężenia w jakich występują w produktach spożywczych. Spośród tej klasy

czynników rakotwórczych najbardziej groźne wydają się być pestycydy, a szczególnie dichlorodifenylotrichloroetan (DDT) (Rys. 35). Związki te używane są do zwalczania

chorób roślin, regulacji ich wzrostu a także do usuwania chwastów. Wiele z nich za pośrednictwem żywności kumuluje się w organizmie człowieka. W badaniach

prowadzonych na zwierzętach odnotowano niekorzystny wpływ DDT między innymi na: układ nerwowy, wątrobę, nerki i układ odpornościowy. Stosowanie tego specyfiku w Polsce jest co prawda zabronione od 1976 roku, ale w środowisku w dalszym ciągu

obecne są jego równie niebezpieczne metabolity, takie jak DDE oraz DDD. Szeroko prowadzone badania własności toksykologicznych DDT i jego metabolitów generalnie nie wykazują u nich właściwości rakotwórczych. Jak dotąd w pełni udokumentowano jedynie związek pomiędzy DDT a występowaniem u kobiet raka piersi. Niemniej jednak Agencja Ochrony Środowiska (EPA) klasyfikuje DDT, DDE i DDD w klasie B2 „prawdopodobnych ludzkich czynników rakotwórczych‖. Z kolei Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem klasyfikuje je jako „możliwe substancje rakotwórcze‖.

79 | S t r o n a

DDT DDD DDE

Rys. 35. Wzór chemiczny dichlorodifenylotrichloroetanu (DDT) i jego dwóch metabolitów: DDD i DDE

3.3.4. Pozostałe czynniki ryzyka rozwoju chorób nowotworowych

Przedstawione powyżej związki rakotwórcze i mutagenne, z jakimi możemy się spotkać w żywności, są najczęściej wymieniane i opisywane w literaturze. Należy jednak wspomnieć, że istnieje również szeroka grupa innych czynników ryzyka rozwoju chorób nowotworowych. Są nimi chociażby substancje obecne w codziennych używkach, jak np. w kawie, herbacie, alkoholu. Produkty te zawierają w swym składzie

m.in. kwas chlorogenowy – naturalnie występujący związek mutagenny. Ponadto w wyniku pirolizy tworzyć się mogą dodatkowo metyloglioksal, a także mniej aktywny

glioksal i biacetyl (Rys. 36). Kawa i herbata zawierają ponadto kofeinę, która to również może przyczynić się do rozwoju chorób nowotworowych.

glioksal

metyloglioksal biacetyl kofeina

Rys. 36. Wzory glioksalu, metyloglioksalu, biacetylu i kofeiny

Źródłem wielu substancji rakotwórczych może być również sam alkohol. W wyniku jego metabolizmu dochodzi bowiem do powstania bardzo szkodliwych

aldehydów np. octowego. Dodatkowo zaznaczyć trzeba, że ryzyko rozwoju choroby nowotworowej wzrasta szczególnie szybko, gdy oprócz spożywania alkoholu

80 | S t r o n a

40 rakotwórczych substancji, wśród których znajdują się wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, nitozoaminy a nawet DDT.

Do rozwoju niektórych rodzajów nowotworów u ludzi przyczyniać się może również duże spożycie tłuszczów. Niewłaściwa dieta, np. wysokokaloryczna czy też bogata w produkty białkowe, wpływa na wzrost stężenia rodników tlenowych. Jak już wspomniano wcześniej rodniki te należą do tzw. promotorów - zwiększają częstotliwość pojawienia się nowotworów lub skracają czas potrzebny do ich rozwijania. Ponadto obecne w tłuszczach nienasycone kwasy tłuszczowe i cholesterol podczas obróbki cieplnej ulegają utlenieniu do rodników, nadtlenków, epoksydów kwasów tłuszczowych oraz aldehydów. One z kolei mogą zapoczątkować łańcuchową reakcję peroksydacji lipidów prowadzących do powstania licznych mutagenów, promotorów i kancerogenów. Innym czynnikiem, który może mieć wpływ na zwiększenie ryzyka rozwoju choroby nowotworowej, jest dieta zawierająca duże ilości wysokoprzetworzonych produktów spożywczych. Produkty takie mają znacznie obniżoną zawartość błonnika, który to odgrywa ważną rolę ochronną. Jest on odpowiedzialny m.in. za wiązanie substancji rakotwórczych w przewodzie pokarmowym uniemożliwiając im w ten sposób wchłanianie. Ponadto ma zdolność wiązania kwasów żółciowych, jednych z wielu groźnych promotorów transformacji nowotworowej.