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 (Median Letal Dose) 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 embriotoksyczne i 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