Obliczanie LD50 na podstawie danych eksperymentalnych.
Dwa rodzaje badań dotyczących toksyczności związków:
· Badanie podstawowe – badanie toksyczności przewlekłej, mutagenności, rakotwórczości, teratogenność (powodujące zmiany u płodu, tzw. potworowatość płodu. Grec. Teratatos – potwór), wpływ na płodność i rozrodczość.
· Badania pomocnicze – mimo to niezbędne do oceny toksykologicznej: badanie toksyczności ostrej, podostrej, podprzewlekłej, działania drażniącego na skórę, powierzchnię oka oraz działania alergicznego - kontaktowego, działania neurotoksycznego.
Badanie toksyczności ostrej – określenie objawów toksycznego działania i poznanie sposobu działania po jednorazowym podaniu substancji. Badanie niezbędne w celu klasyfikacji trucizny. Metoda badania wykorzystywana do kreślenia LD50.
Dawka graniczna (różnicująca) – dawka powodująca wyraźne działanie toksyczne, lecz nie powodująca skutków śmiertelnych w jednym z czterech poziomów dawkowania (5, 50, 500, 2000mg/kg mc).
Toksyczność podprzewlekła – obserwowane działanie toksyczne powstałe w wyniku regularnego podawania z dietą badanej substancji przez okres 90 dni (krótszy niż trwa życie osobnika). Jest to rodzaj ekspozycji przedłużonej. Obejmuje okres dojrzewania, wzrostu aż do osiągnięcia dojrzałości osobnika. . umożliwia określenie najwyższej dawki nie wywołującej toksycznego działania mogącej być użytej w badaniu działania przewlekłego.
Toksyczność przewlekła – prowadzona przez większość życia zwierzęcia (min. 12 miesięcy). Celem badania jest ustalenie działania rakotwórczego , toksycznego oraz ustalenie dawki przy której nie stwierdza się nasilenia się efektów szkodliwych. Tzw. Dawka NOAEL (non observed adverse effect level)
ADI – (acceptable daily intake) jest to maksymalna dzienna dawka substancji nie powodująca działania toksycznego mogąca być pobierana przez cały okres życia człowieka z wielu źródeł (pożywienie, powietrze, woda, itp.). Parametr ADI nie ma odniesienia do substancji rakotwórczych.
SUBSTANCJE ANTYODŻYWCZE W ŻYWNOSĆI
Mechanizm działania substancji anty odżywczych – mają charakter
· inhibitorów enzymów trawiennych, takich jak trypsyna, chymotrypsyna, amylazy.
· Substancji zmniejszających optymalne wykorzystanie witamin przez organizm (powodując ich rozkład), np. askorbinaza, tiaminaza.
· Związków tworzących z nimi nieprzyswajalne połączenia np. awidyna w stosunku do biotyny.
Do substancji anty odżywczych zaliczamy:
· Tworzące trudno rozpuszczalne połączenia (kwas szczawiowy, fityniany, itd.)
· Substancje konkurujące w procesie wchłaniania lub wychwytujące je
· substancje wpływające na gospodarkę tymi substancjami.
Rośliny zawierające duże ilości kwasy szczawiowego: rabarbar, szpinak, szczaw, kawa, herbata, kakao. Największe ilości szczawianów są zawarte w liściach i ogonkach roślin.
Wchłanianie szczawianów – jest zależne od części anatomicznej rośliny oraz od ilości szczawianów rozpuszczalnych. Im niższe pH tym szczawiany (np. szczawian wapnia) są lepiej wchłanianie (pH żołądka). Głownie wchłanianie ma miejsce w górnym odcinku jelita cienkiego. Niewchłonięty kwas szczawiowy jest usuwany razem z kałem w formie nie zmienionej lub w postaci szczawianu wapnia. U osób z nadkwasotą żołądka lub chorobach jelit wchłanianie kwasu jest znacznie większe.
Zagrożenie kwasem szczawiowym jest możliwe przy nadmiernej podaży tej substancji w momencie niedostatecznej podaży witaminy D oraz wapnia. Może mieć niekorzystny wpływ na wchłanianie wapnia i jego retencję (ujemny bilans wapnia). Długoterminowe działanie kwasu szczawiowego powoduje krzywicę na skutek niedostatecznej dostępności wapnia.
Podział produktów ze względu na stosunek molowy kw. szczawiowego do wapnia (3 grupy):
Zatrucie kwasem szczawiowym – polega na wiązaniu jonów wapniowych w płynach ustrojowych w nierozpuszczalny szczawian wapnia, co prowadzi do hipokalcemii.
· Początkowa faza zatrucia – zaburzenia układu żołądkowo – jelitowego (nudności, wymioty)
· Kolejna faza zatrucia – dodatkowe zaburzenia ze strony układu nerwowego i moczowego (tężyczka, ślinotok, szczękościsk, zmniejszona diureza, niewydolność nerek). Mocz w tej fazie jest ciemny zawiera duże ilości białka (hemoglobiny) oraz kryształki i wałeczki szczawianu wapnia. Występują również zaburzenia krążenia krwi (zwolnienie akcji serca).
Dodatkowe źródło kwasu szczawiowego: jest on także wytwarzany w trakcie metabolizmu aminokwasów glicyny, seryny, hydroksyproroliny oraz kwasu askorbinowego.
Przyczyną narażenia organizmu na szkodliwe działanie kw. szczawiowego oprócz nadmiernej podaży może być:
· Wrodzony defekt enzymatyczny (skaza szczawianowa – zwiększona synteza tego kwasu w wątrobie na skutek niedoboru niektórych enzymów),
· Zwiększona jelitowa absorpcja kwasu szczawiowego w schorzeniach związanych z wchłanianiem kwasów tłuszczowych (nie wchłonięte KT wiążą wapń, zwiększając tym samym pulę wolnych, niezwiązanych jonów szczawianowych).
Hiperoksaluria – zwiększone stężenie szczawianów we krwi oraz wydalanym moczu.
Nafrokalcynoza – odkładanie się złogów szczawianu wapnia w obrębie miąższu nerkowego.
oksyloza – powodowana przez odkładanie się kwasu szczawiowego w różnych tkankach i narządach w formie soli tego kwasu.
Formy zapewnienia ochrony przed działaniem kwasu szczawiowego:
· Ograniczenie spożywania produktów, których stos. Molowy kwasu szczawiowego do wapnia jest większy od 2 lub eliminowanie z diety,
· Uzupełnienie diety w produkty bogate w wapń (kawa z mlekiem, szpinak ze śmietaną).
ZASADA METODY OZNACZANIA SZCZAWIANÓW: szczawiany rozpuszczalne wymywane są z produktu na gorąco, a szczawiany ogółem – roztworem kwasu solnego. Oznaczenie polega na: wytrąceniu nierozpuszczalnego szczawianu wapnia buforowym 5% roztworem CaCl2 (powstanie osadu), rozpuszczeniem na gorąco szczawianu wapnia w 10% roztworze kwasu siarkowego a następnie miareczkowaniu roztworu KMnO4.
WPŁYW PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH NA ZAWARTOŚĆ
TIOCYJANIANÓW W WARZYWACH
Goitrogeny – substancje wolotwórcze, rożne związki mogące zaburzać metabolizm jodu w organizmie. Konsekwencją ich działania jest spadek syntezy tyroksyny oraz przerost tarczycy.
Tioglikozydy (glukozynolany) – to zw. Posiadające wiązanie S – glikozydowe, występujące głownie w roślinach krzyżowych: kapusta biała, włoska, jarmuż, rzeżucha, brokuły, kalafior, rzepa, rzodkiewka.
Powstawanie tiocyjanianów
Pod wpływem tioglikozydazy (myrozynazy) tioglikozydy ulegają hydrolizie i powstają z nich:
· Tiocyjaniany,
· Izotiocyjaninay,
· Związki indolowe,
· Nitryle,
· Tiooksazolidyny.
Myrozynaza występuje w komórkach roślin, jej działanie jest możliwe dopiero po: zmiażdżeniu tkanek i uwolnieniu soku komórkowego. Działa w szerokim zakresie pH (3-8) w obecności wody. Enzymatyczny rozkład tioglikozydów ma miejsce w trakcie żucia w jamie ustnej, a także w trakcie rozdrabniania warzyw do przygotowania potraw. Dopiero jednak ekstrakcja wodą oraz gotowanie powoduje uwolnienie większości tioglikozydów. Temperatura 900C powoduje jednak denaturację myrozynazy i hamuje jej działanie. Ponadto większość tiocyjanianów jest lotna i podczas gotowania ulatnia się z parą wodną.
Glikozydy zawarte w kapuście:
· Tioosazolidyny,
· Antocyjany
Spożycie większej ilości produktów z rodziny krzyzowatych powoduje w
· pierwszym okresie zmniejszenie aktywności sekrecyjnej tarczycy (synteza tyroksyny). Przez to obniżenie poziomu trijodtyroniny i tetrajodotyroniny (T3i T4 - tyroksyna) we krwi które są aktywnymi formami hormonu tarczycy.
· Drugim okresie na skutek zmniejszenia stężenia hormonów T3 i T4 we krwi następuje zwiększona synteza hormony tyreotropiny (TSH) z przysadki mózgowej, co powoduje WOLE (przyrost masy tarczycy).
TIOCYJANIANY (SCN-) -konkurują z jonami jodu, łatwo przenikają przez błony komórkowe powodując hamowanie ich transportu do tkanek (inhibicja transportu I-‑‑). Ponadto przyspieszone wydalanie jodu przez nerki, inaktywacja peroksydazy tarczycowej (odpowiedzialnej za utlenianie anionu I- konwersja jodu nieorganicznego w organiczny). W wyniku działania tiocyjanianów dochodzi do:
· Spadku stężenia jodu w tarczycy,
· Utrudnienia jodowania tyrozyny,
· Gromadzenie się mono- i dijodotyrozyny co powoduje przerost masy gruczołu.
tiocyjaniany mogą być metabolizowane do w różnych tkankach do cyjanianów i siarczanów. Rozkład może następować pod wpływem peroksydazy.
IZOTIOCYJANIANY (NSC-) toksyczne, to one głownie powstają na skutek rozkładu tioglikozydów przez enzym myrozynazy. Izotiocyjaniany i tiooksazolidyny hamują aktywności peroksydazy tarczycowej, wpływają przez to hamująco na syntezę hormonów tarczycy. Mogą przekształcać się w tiocyjaniany.
NIRYLE – są najbardziej toksycznymi por dukatami rozkładu tioglikozydów. Głównie działają na nerki. Głownie rozkładają się do tiocyjanianów.
TIOOKSAZOLIDYNY – silna aktywność goitrogenna (antyżywieniowe??). hamują syntezę tyroksyny oraz jej sekrecję do krwi. Dodatkowa podaż jodu w diecie w nieznacznym stopniu łagodzi działanie wolotwórcze. Tiooksazolidyna przenika przez łożysko i do mleka.
GLIKOZYDY CYJANOGENNE – są obecne w niekutych owocach, np. manioku. Zawarta w roślinie linamaryna w trakcie enzymatycznej hydrolizy rozkłada się do acetonu i kwasu cyjanowodorego który w trakcie detoksykacji organizmu przekształca się w tiocyjaniany (SCN-). Cyjanki są przyczyną zaburzeń układu nerwowego, blokują oksydazę cytochromową.
POLIFENOLE – wchodzą w reakcję z jodem, hamując w ten sposób jodowanie tyrozyny (enzymu) i w konsekwencji zmniejszając syntezę tyroksyny (hormonu). Naturalne polifenole, takie jak kwarectyna, hespertyna, występują najczęściej w połączeniach z cukrami jako glikozydy (rutyna, hesperydyna), np. w kapuście czerwonej (szczególnie w ich zabarwionej części).
HEMAGLUTYNINY (LEKTYNY) – to glikoproteidy występujące mieczy innymi w soi i fasoli. Prawdopodobnie na skutek powinowactwa do błon komórkowych powodują obniżenie absorpcji jelitowej jodu jak również resorpcji tyroksyny wydzielonej z żółcią do światła jelita.
Pozytywne działanie tiocyjanianów a w szczególności izotiocyjaninaów.
Prawdopodobnie zmniejszają ryzyka zachorowania na raka. Możliwe dzięki:
· Inhibicji cytochromu P-450 (hamownie przekształcania pro kancerogenów w biokancerogeny),
· Szybszy metabolizm i wydalanie biokancerogenów,
· Przywrócenie apoptozy (zaprogramowanej śmierci komórek rakowych).
ZASADA METODY – polega na wyekstrahowaniu tiocyjanianów z badanej próby kwasem tiochlotrooctowym i przeprowadzeniu reakcji z jonami żelazowymi. W środowisku kwaśnym powstaje krwistoczerwone zabarwienie na skutek tworzenia się kompleksów od Fe(SCN)2+ do Fe(SCN)...
Elesmera