Higiena, toksykologia i bezpieczeństwo żywności

Higiena, toksykologia i bezpieczeństwo żywności Dr hab. Halina Grajeta prof. nadzw. Katedra i Zakład Bromatologii i Dietetyki Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu

Opracowano na podstawie • Orzeł D., Biernat J.(red.): Wybrane zagadnienia z toksykologii żywności. Wyd. UP, Wrocław, 2012 • Gertig H., Duda G.: Żywność a zdrowie i prawo. Wyd. Lek. PZWL, Warszawa, 2004 • Brzozowska A.: Toksykologia żywności. Ćwiczenia. Wyd. SGGW, Warszawa, 2010 • Seńczuk W.(red.): Toksykologia współczesna. Wyd. PZWL, Warszawa, 2005 • Nikonorow M., Urbanek-Karłowska B.: Toksykologia żywności. PZWL, Warszawa, 1987 • Kołożyn-Krajewska D. (red.): Higiena produkcji żywności. Wyd. SGGW, Warszawa, 2001

Podstawowe pojęcia i definicje z zakresu toksykologii żywności

Toksykologia • Toxicon – trucizna • Logos – nauka Nauka o poznawaniu skutków szkodliwego oddziaływania substancji chemicznych różnego pochodzenia na organizm człowieka

Trucizna • To substancja, która po wchłonięciu do organizmu lub wytworzona w organizmie powoduje zaburzenie jego funkcji lub śmierć

Toksykologia żywności • Bada i poznaje zależności między budową chemiczną a działaniem szkodliwych substancji naturalnych występujących w produktach pochodzenia zwierzęcego i roślinnego oraz wytwarzających się w nich wskutek działania czynników biologicznych, chemicznych i fizycznych oraz w wyniku interakcji ze składnikami żywności

Toksykologia żywności • Przedmiotem badań i oceny toksykologicznej są także substancje lub ich mieszaniny dodawane do żywności oraz zanieczyszczenia żywności

Każda substancja chemiczna obecna w środowisku • może w organizmie wywołać efekt biologiczny • Jego skutki zależą od dawki wchłoniętej, właściwości fizykochemicznych substancji i wrażliwości organizmu związanej z wiekiem, płcią i stanem zdrowia

Toksyczność substancji • Niepożądane działanie biologiczne szkodliwe, tolerowane, nieodwracalne lub odwracalne • Jest wynikiem zaburzeń reakcji biochemicznych w organizmie

Działanie szkodliwe • Wyraża się objawami ze strony organizmu • Kiedy objawy występują szybko, gwałtownie, są wyraźne i wymagają pomocy lekarskiej ale ustępują po ustaniu kontaktu organizmu z substancją szkodliwą – jest to zatrucie ostre lub podostre

Działanie szkodliwe, tolerowane • Niepożądane ale tolerowane działanie może być spowodowane czasowym odkładaniem się substancji szkodliwej w organizmie, np. Pb w kościach • Powolne jej uwalnianie może prowadzić do adaptacji organizmu lub do zatruć przewlekłych, a szybkie – do zatruć podostrych lub ostrych

Toksyczność przewlekła • Zatrucia przewlekłe – brak objawów, przebieg utajony a wynik działania toksycznego może być bardzo odległy w postaci chorób nowotworowych, wrodzonych wad rozwojowych lub wad genetycznych

Toksyczność • Zależy od warunków narażenia na substancję chemiczną, jej dawki, czasu i drogi jej wnikania do organizmu

Dawka • Jest to ilość substancji chemicznej, która podana, pobrana lub wchłonięta do organizmu w określony sposób – wywołuje działanie biologiczne • Wyraża się w jednostkach wagowych w przeliczeniu na masę ciała i na dobę, np. mg/kg m.c./24 h

Dawka graniczna • To najmniejsza dawka, która wywołuje pierwsze spostrzegalne skutki biologiczne

Dawka toksyczna (Dosis Toxica, DT) • Jest to ilość substancji chemicznej, która po wchłonięciu do organizmu wywołuje efekt toksyczny

Dawka śmiertelna(Dosis Letalis, DL) • Jest to ilość substancji chemicznej, która podana jednorazowo powoduje śmierć organizmu

Medialna dawka śmiertelna - DL50 (MedianLetalDose) • Jest to statystycznie obliczona na podstawie wyników uzyskanych w doświadczeniu na zwierzętach ilość substancji chemicznej, która powoduje śmierć 50% zwierząt

NOAEL (No Observed Adverse Effect Level) • Najwyższa dawka badanej substancji nie wywołująca objawów szkodliwych dla zwierząt doświadczalnych

LOAEL (Lowest Observed Adverse Effect Level) • Najniższa dawka badanej substancji wywołująca objawy szkodliwe u zwierząt doświadczalnych

ADI (Acceptable Daily Intake) • Dopuszczalne dzienne pobranie – jest to ilość substancji, w mg/kg m.c., która pobierana codziennie, przez całe życie człowieka ze wszystkich źródeł (z żywnością, wodą, lekami, kosmetykami) nie jest szkodliwa dla organizmu

Wpływ substancji toksycznych na organizmy żywe • Działanie toksyczne ostre • Działanie toksyczne przewlekłe • Działanie rakotwórcze • Działanie mutagenne • Działanie teratogenne • Działanie embriotoksyczne • Działanie szkodliwe na płodność i rozrodczość • Działanie uczulające

Działanie rakotwórcze • Jest wynikiem reakcji aktywnych metabolitów substancji chemicznych z kwasami nukleinowymi i białkami • Uszkodzenie DNA komórek somatycznych - kancerogeneza

Podział wg IARC • Substancje rakotwórcze dla ludzi – ponieważ stwierdzono związek przyczynowy między ekspozycją a występowaniem raka u ludzi • Substancje prawdopodobnie rakotwórcze dla ludzi – ponieważ stwierdzono ich rakotwórcze działanie u wielu gatunków zwierząt • Pozostałe substancje – jeszcze nie ocenione ze względu na ograniczone badania

Działanie mutagenne • Polega na wywoływaniu przez daną substancję chemiczną mutacji -trwałych zmian w materiale genetycznym, które mogą być dziedziczone • Zmiany te dotyczą budowy i liczby chromosomów - są przyczyną chorób genetycznych i nowotworów

Działanie embriotoksycznei teratogenne • Toksyczne działanie substancji chemicznej na zarodek – embriotoksyczność, a na płód - teratogeność • Prowadzą do śmierci zarodka/płodu lub do wad rozwojowych płodu

Działanie szkodliwe na płodność i rozrodczość • Jest wynikiem działania mutagennego i teratogennego związków chemicznych

Działanie szkodliwe na płodność i rozrodczość • Związki o działaniu teratogennym, nieszkodliwe dla zwierząt dojrzałych, mogą powodować zaburzenia cyklu reprodukcyjnego - szkodliwie wpływać na rozwój plemników (spermatogeneza), owulację lub laktację (na ilość i jakość mleka)

Działanie uczulające (alergiczne) • Alergia pokarmowa – reakcja organizmu, w której uczestniczy czynnik immunologiczny • Substancje o właściwościach alergicznych (alergeny) wywołują po pewnym czasie, koniecznym do wytworzenia przeciwciał, stan nadwrażliwości • Jest to stan utajony – dopiero ponowne wniknięcie alergenu do organizmu lub kontakt ze skórą wywołuje objawy kliniczne

Mechanizmy działania toksycznego substancji chemicznych • Niedotlenienie tkanek • Hamowanie reakcji enzymatycznych • Wpływ na przewodzenie bodźców w układzie nerwowym • Aktywne metabolity • Działanie wolnych rodników • Działanie kancerogenne • Działanie immunologiczne

Mechanizmy działania toksycznego substancji chemicznych • Niedotlenienie tkanek • Skutek niedokrwistości – z powodu hamowania syntezy hemoglobiny (np. przez Pb) lub zmniejszenia ilości hemoglobiny czynnej z powodu hemolizy krwinek (np. przez AsH3) • Skutek unieczynnienia (zablokowania) hemoglobiny przez ksenobiotyk (np. przez CO, azotany(III))

Mechanizmy działania toksycznego substancji chemicznych 2. Hamowanie reakcji enzymatycznych -blokowanie procesów biochemicznych co często prowadzi do porażenia układu oddechowego i śmierci

Mechanizmy działania toksycznego substancji chemicznych 3. Wpływ na przewodzenie bodźców w układzie nerwowym – niektóre toksyny blokując receptory przewodzące bodźce nerwowe (np. kurara) lub blokując wydzielanie neuroprzekaźnika -acetylocholiny (np. botulina) - powodują porażenie mięśni

Mechanizmy działania toksycznego substancji chemicznych 4. Aktywne metabolity niektórych związków chemicznych wiążą się z makrocząsteczkami, np. z białkami wątroby wywołując w niej zmiany martwicze

Mechanizmy działania toksycznego substancji chemicznych 5.Działanie toksyczne wolnych rodników – niektóre związki przyczyniają się do powstawania w organizmie wolnych rodników, które mogą powodować peroksydację lipidów i martwicę wątroby (np. CCL4)

Mechanizmy działania toksycznego substancji chemicznych 6. Działanie kancerogenne – zmiany w metabolizmie i różnicowaniu komórek w wyniku działania genotoksycznego i epigenetycznego (nie uszkadzające DNA)

Mechanizmy działania toksycznego substancji chemicznych 7. Działanie immunologiczne –substancje chemiczne mogą przyczyniać się do powstawania przeciwciał i wywoływać reakcje alergiczne

Higiena, toksykologia i bezpieczeństwo żywności