CC BY-ND
21
40
ЗНиСО АПРЕЛЬ №4 (241)
ОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ И МЕХАНИЗМАХ КАНЦЕРОГЕННОЙ ОПАСНОСТИ НИТРОЗОСОЕДИНЕНИЙ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ БЕЗОПАСНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
Л.В. Белова, А.П. Захаров, Т.Ю. Пилькова
IDENTIFICATION AND MECHANISMS OF THE CARCINOGENIC RISKS CAUSED BY NITROZO COMPOUNDS IN ASSESSMENT OF FOOD SAFETY
L.V.Belova, A.P.Zakharov, T.Yu.Pilkova
ГБОУ ВПО Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова
Минздрава России, г. Санкт-Петербург
Предложен подход к идентификации канцерогенной опасности нитрозосоединений при употреблении белоксодержащих продуктов питания, основанный на определении гидрофильно-липофильного баланса обнаруженных нитрозосоединений и оценке их комплексообразующей способности.
Ключевые слова: нитрозосоединения, канцерогенная опасность, пищевые продукты.
Approach to identification of cancerogenic danger of nitrozosoyedineniye at the use of protein-bearing food is offered and it is based on definition of hydrophilic and lipophilic balance of the found nitrozosoyedineniye and an assessment of their kompleksoobrazuyushchy ability.
Keywords: nitrozo compounds, carcinogenic risk, foodstuff.
Одной из особенностей нитрозосоединений является возможность их образования из предшественников в продуктах питания, а также в организме человека. Интенсивное применение азотсодержащих удобрений и производных нитрозомочевины в качестве пестицидов может по пищевой цепи приводить к значительному накоплению нитратов и эндогенных нитрозосое-динений в продуктах питания животного и растительного происхождения [6]. Оценку риска здоровью при воздействии вредных веществ принято проводить в соответствии с методикой, изложенной в руководстве Р 2.1.10.1920—04, что важно и для этой группы веществ [1].
Целью нашей работы являлась оценка первой стадии взаимодействия нитрозоаминов с фрагментами биологически активных молекул с образованием донорно-акцепторного комплекса. Поскольку прогнозирование канцерогенной опасности зависит от величины гидрофильно-липофильного баланса субстрата, обуславливающую возможность возникновения алкиль-ного радикала, ответственного за запуск цепной реакции образования алкилгуанидина, у исследованных нитрозоаминов определяли коэффициент распределения в системе октанол-вода. Устойчивость алкильного радикала значительно выше в липидах по сравнению с водными системами, что потребовало отдельного рассмотрения гидрофильных и гидрофобных соединений. Скорость дальнейшего процесса канцерогенеза зависит от многих факторов, которые трудно прогнозировать из-за невозможности их контроля.
Проведено определение комплексообразующей способности нитрозосоединений методом обращенной хроматографии (ОГХ), разработанной для продуктов питания [3]. Также для учета влияния липофильности нитрозоаминов измеряли константы распределения в системе октанол-вода и рассчитывали по Ганчу показатели гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ). Для установления зависимости острой пероральной токсичности и величины ГЛБ, от комплексообразующей способности, характеризующей неканцерогенный эффект, про-
водили статистическую обработку данных с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel.
Метод обращенной хроматографии (ОГХ), используемый для прогнозирования комплексообразующей способности токсикантов, разработан и апробирован в ходе исследований токсичности более 700 органических соединений различных классов [4]. Для проведения процесса ОГХ применяли газовый хроматограф, для определения физико-химических характеристик вещества — имеющий систему термостатирова-ния. В газоабсорбционной хроматографии для ее обращенного варианта, когда тест-система (ТС) является смесью алкана и арена, а в качестве жидкой фазы используют вредное вещество в поглотительном растворе, хроматографиче-ская система подчиняется закону Рауля с учетом неидеальности межчастичных взаимодействий. При этом удельный объем удерживания является кинетической характеристикой равновесного процесса взаимодействия между молекулами вредных веществ и активным центром фермента, а термодинамическая характеристика — энергия этого взаимодействия определяется точнее, чем при токсикометрическом эксперименте на животных. Экспериментально были определены для нитрозосоединений удельные объемы удерживания компонентов ТС гексана и бензола в этих соединениях и рассчитаны хроматографи-ческие параметры токсичности (ХПТ) (ХПТ — lg Vb/V6), отражающие донорно-акцепторные межмолекулярные взаимодействия, а также показатели гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ = lgP — С(октанол)/Св). Ассоциативные связи определяли с помощью корреляционного анализа и при их наличии получали регрессионные уравнения.
Обработка экспериментальных данных не позволила сделать достоверный вывод о наличии корреляционной зависимости между острой пероральной токсичностью для крыс (LD50) и
АПРЕЛЬ №4 (241)
41
показателем ГЛБ, так как коэффициент корреляции (г) составил 0,02. Этот факт потребовал отдельного рассмотрения гидрофильных и гидрофобных соединений. Действительно, между lgLD50 гидрофильных токсикантов (^Р < 0) и константой Ганча наблюдается хорошая корреляция (г = 0,85), которую можно описать линейным уравнением вида lgLD50 = —1,22 ^Р + 1,28, что свидетельствует о росте энергии донорно-акцепторного взаимодействия между нитрозо-соединением и активным центром фермента в водной среде. При этом та же зависимость для гидрофобных соединений имеет антибатный характер lgLD50 =+0,42 ^Р + 1,75 с г = 0,74, связанный с различным знаком коэффициентов линейных уравнений. Поскольку эндогенное образование вторичных ^нитрозоаминов происходит в печени при дезаминировании аминокислот, фоновое содержание в крови гидрофильного нитрозодиметиламина и гидрофобного диэтиламина (2,0 и 0,5 мкг/см3) повышается до 4,4 и 2,6 мкг/см3 после приема испытуемыми животного и растительного белков [2]. Обработка экспериментальных данных для гидрофильных и гидрофобных вторичных ^нитрозоаминов показала наличие линейной зависимости между комплексообразую-щей способностью и показателем ГЛБ: ХПТ = —0,212 ^Р + 1,218 с коэффициентом корреляции (г), равным 0,75, которая показывает снижение комплексообразующей способности нитрозаминов с увеличением их гидрофобно-сти. Это свидетельствует о том, что увеличение растворимости в водной среде приводит к росту энергии донорно-акцепторного взаимодействия между нитрозосоединением и активным центром фермента. Для гетероциклических и циклических вторичных ^нитрозоаминов с большей растворяющей способностью в водной среде линейная зависимость описывается зависимостью ХПТ = —0,230 ^Р + 1,210 с существенно лучшим г = 0,8, что предполагает отдельное рассмотрение острой пероральной токсичности для гидрофильных соединений. Зависимость острой пероральной токсичности для крыс (LD5o) от комплексообразующей способности для гидрофильных нитрозосоединений с ^Р < 0 можно описать линейным уравнением: ^ LD5o = —1,44 ХПТ + 4,06 с коэффициентом корреляции, равным 0,75. Ранее был предложен механизм токсического и канцерогенного воздействия диалкилнитрозоаминов, в котором предполагается воздействие оксидазами микро-сом в печени на вторичные ^нитрозоамины с образованием нестабильного алкильно-го радикала, хорошо взаимодействующего с липидами. Последующее алкилирование атома кислорода в С6-фрагменте ДНК и приводит к их канцерогенному действию. Проведенное изучение поведения диалкилгидразинов, образующихся в результате восстановления вторичных ^нитрозоаминов, проявляющих окислительно-восстановительную двойствен-
ность, ФАД • H или НАД • H позволяет объяснить большую активность нитрозосоединений в водной среде. Ранее структурным методом было показано, что в нитроамидах длина связи N-N равна 1.427 ± 0.002 А, близка к такой же связи в гидразине (1,449 ± 0.004 А), и существенно больше связи C-N в амидах, в частности, производных мочевины 1,34. Зависимость острой токсичности пероральной для крыс (LD50) от константы Ганча для метильных производных гидразина с lgP < 0 превосходно характеризуется линейным уравнением: lg LD50 = —1,04 lgP + 4,06. Алкильные производные гидразина существенно токсичнее нитрозоаминов, в частности, LD50 для диметилгидразина равен 122 мг/кг, а канцерогенное действие может быть выражено при направлениях деятельности. Алкильные производные гидразина могут также нитрози-роваться в печени с образованием азоалкиль-ного радикала, более устойчивого в водной среде, что позволяет объяснить канцерогенную активность гидрофильных нитрозосоединений. Алкилзамещенные гидразины считаются про-канцерогенными веществами, из которых образуются метаболиты, включающие цепной процесс канцерогенеза [5].
Таким образом, предложен подход к идентификации канцерогенной опасности, которая основана на определении комплексообразующей способности нитрозосоединений, определяющей скорость восстановительного взаимодействия до органических гидразинов, метаболирующих под влиянием различных факторов до стабильных в гидрофобной среде радикалов и запускающих процесс опухолеобразования. Прогнозирование токсичности производных гидразина, являющихся продуктами метаболизма нитрозосоединений с сохранением цепного механизма канцерогенеза, применимо при определении качества пищевых продуктов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Р 2.1.10.1920—04 «Руководство по оценке риска для здоровья населения при воздействии химических веществ, загрязняющих окружающую среду». М., 2004. 143 с.
2. Фролова О.А., Карпова М.В. Оценка риска развития канцерогенных и неканцерогенных эффектов при употреблении продуктов питания // Гигиена и санитария. 2012. № 5. С. 107—108.
3. Белова Л.В., Захаров А.П., Маймулов В.Г. Способ определения пластификаторов в молоке методом газожидкостной хроматографии: Патент на изобретение РФ № 2175768. Бюлл. изобр. № 31, 2001.
4. Захаров А.П., Пономарева Р.П., Бельская Е.Ю. и др. // Мечниковские чтения-2011: матер. 84-й конф. СПб: СПбГМА им. И.И. Мечникова, 2011. С. 78.
5. Юрченко В. А. Эндогенное образование канцерогенных нитрозаминов... Дис... канд. биол. наук, М. 1987.
6. Голованов И.Б., Цыганкова И.Г. // Журнал общей химии. 1999. Т. 69, № 8. С. 1275—1279.
Контактная информация:
Белова Людмила Васильевна, тел.: (812) 545-13-39, e-mail: [email protected] Contact information: Belova Lyudmila, phone: (812) 545-13-39, e-mail: [email protected]
