puc. química y farmacia. toxicología. prof. maría fernanda cavieres. 2º semestre 2005....

PUC. Química y Farmacia. Toxicología. Prof. María Fernanda Cavieres. 2º semestre 2005.

TOXICOLOGIA de ALIMENTOS

martes 8 de noviembre de 2005


O

O Cl

Cl

Cl

Cl


¿los alimentos son inocuos o

tóxicos ?


* los alimentos están constituídos por sustancias químicas

* algunas de estas sustancias químicas pueden ocasionar toxicidad

* otras de estas sustancias pueden aumentar o disminuír los efectos de las sustancias tóxicas

* las sustancias tóxicas alimentarias pueden ser intrínsecas de los alimentos o pueden ser agregadas en forma voluntaria (aditivos) o involuntarias (contaminantes)

Toxicología alimentaria


sustancias tóxicas en alimentos

A. Intrínsecos

1. de origen vegetal 2. de origen animal

B. Extrínsecos

1. Contaminantes

a. Biológicos b. Químicos

2. Aditivos:

c.1. Aditivos directos c.2. Aditivos indirectos

3. Generados durante el procesamiento


- Los tóxicos intrínsecos de origen vegetal se clasifican según su naturaleza química y/o actividad en :

alcaloides, glicósidos cianogénicos, fitoestrógenos, lectinas, lípidos, oxalatos, fenoles, proteínas y péptidos venenosos, saponinas, amino ácidos, sustancias vaso y psicoactivas, vitaminas y antivitaminas, etc.

- Muchos alimentos de origen vegetal también contienen sustancias denominadas antitoxinas, las cuales pueden reducir la producción de cáncer.

tóxicos naturales de origen vegetal


- Favismo: enfermedad hemolítica en personas con deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, enzima que controla la producción de estrés oxidativo en el eritrocito (mantiene al GSH reducido).

- Ocurre al consumir habas (Vicia faba), las que contienen los glicósidos vicina y convicina.

glicósidos


- Luego de la hidrólisis, las aglíconas pueden actuar directamente sobre los glóbulos rojos o pueden inducir estrés oxidativo que lleva a la lisis del eritrocito.

- Ejemplo de toxicidad idiosincrática (personas de la zona Mediterranea, hombres, raza negra).

vicina divicina

convicina isouramilo

β-glicosidasa

β-glicosidasa


lectinas (fitoaglutininas)

- Proteínas, lipoproteínas o glicoproteínas de alto peso molecular presentes en más de 600 especies de leguminosas. Interactúan con glicoproteínas de membrana, por ejemplo con las de los glóbulos rojos. En este caso causan hemólisis y se les llama fitoaglutininas.

- La lectina más tóxica es el ricino presente en las semillas de Ricinus communis con el cual se produce el aceite de ricino (o aceite de castor). LD50 0,05 mg/kg ip, ratón.

- Las lectinas de Phaseolus vulgaris, se conocen como faseolotoxina. Se unen a las células de la mucosa intestinal inhibiendo la absorción de muchos nutrientes.


- Los efectos tóxicos varían en intensidad, según la lectina e incluyen inflamación de la mucuosa intestinal,con destrucción del epitelio y edema, lo que interfiere con la absorción de nutrientes. También se sugiere que la lesión intestinal puede favorecer la proliferación bacteriana disminuyendo la absorción de nutrientes.

- Las lectinas se degradan con el calor.

- Las lectinas del garbanzo (Cicer arietinum) se degradan además por las enzimas proteolíticas digestivas por lo que no son tóxicas.


derivado de amino ácido

- MSG: glutamato monosódico. Utilizado para intensificar el sabor de las comidas.

- Por muchos años se creyó que era el causante del "síndrome del restaurant chino", pero se ha demostrado que tal síndrome no existe.

- Sin embargo, existen personas hipersensibles al efecto del glutamato y en este caso los efectos aparecen entre 15 a 45 minutos después de la ingesta e incluyen mareos, bochornos, palpitaciones, dolor de cabeza, nauseas, entre otros.

CHCNH2

H2CCH2

COOH

O

O-Na

+


- Compuestos de origen natural que contienen nitrógeno en su estructura, como parte de un heterociclo. Poseen características básicas y marcada actividad biológica.

- Algunos son medicamentos: atropina, morfina, quinina, vincristina.

- Algunos son muy tóxicos: algunas micotoxinas (alcaloides del ergot), curare (tubocurarina), cicuta (coniina).

- Algunos son sustancias psicotrópicas: cocaína, cafeína, nicotina.

- Muchos son producidos por plantas pero hongos y animales también los pueden producir.

alcaloides


Cicuta (Conium maculatum) coniína


La coniína actúa primero estimulando al sistema nervioso periférico y posteriormente deprimiéndolo.

De media a dos horas después de haber ingerido una dosis tóxica de coniína, se produce ardor en la boca, dificultad para tragar, náuseas, dilatación de las pupilas y debilidad en las piernas. Si la dosis es mayor se produce parálisis muscular y muerte por paro respiratorio y asfixia.

A pesar de todo, la conciencia no se pierde, y se mantiene la lucidez mental hasta el último momento. De ahí que los griegos eligieran este método para quitar la vida


xantinas: cafeína, teobromina, teofilina

café

cacao

té

son estimulantes del sistema nervioso central, diuréticos, estimulan la contractibilidad cardíaca y relajan el músculo liso (sobre todo el bronquial).


cafeína

NN

N

O

CH3

O

CH3

CH3

Producida por distintas plantas:

Coffea arabica (café), Cola nitida (kola), Paullinia cupana Kunth (guarana), Ilex paraguariensis St Hil (mate), Camellia sinensis (Linné) O. Kuntze (té)


bebida concentración de cafeína

1 taza de café-café 60 -150 mg

1 taza de café en polvo 60 - 80 mg

1 taza de café descafeínado 1 - 5 mg

1 taza de té hojas 10 - 30 mg

1 taza de té en bolsitas 30 - 40 mg

1 taza de chocolate 5 - 40 mg

1 tarro bebida cola 40 - 60 mg

1 tarro de bebida energizante

80 -120 mg

Estas cantidades son muy variables y dependen de muchos factores (características de las plantas, de los hábitos de consumo, de los métodos de análisis, etc). Fuente: Mandel H. Fd Chem Toxicol. 40:1231-1234,

2002


Cafeína

* la mayoría de los adultos la ingieren a través del té o café, pero otras fuentes son el chocolate, bebidas de fantasía y algunos medicamentos.

* la cafeína del té debiera ser menos biodisponible dada la presencia de polifenoles.

* sin embargo, en estudios clínicos no se han encontrado diferencias entre las respuestas de personas que han bebido café y aquellas que han bebido té.


el consumo exagerado de cafeína puede:

aumentar el estado de alerta

inducir dolores de cabeza

provocar temblores, estados de agitación, delirios

palpitaciones y taquicardias

producir irritación estomacal, incluyendo vómitos y dolor abdominal

+ + MALO


•Toda sustancia química utilizada para prevenir, destruír o repeler una plaga bacteriana, fúngica, animal o vegetal.

•En general, se asume que el riesgo de toxicidad por pesticidas y metales ingeridos a través de los alimentos es de tipo crónico.

•Legislación chilena sobre contenido de metales y pesticidas en alimentos

Pesticidas y metales


Código sanitario de Chile

Título IV: De los contaminantes

Con respecto a metales:

Artículo 160 establece niveles máximos de metales en distintos alimentos

Con respecto a pesticidas:

Artículo 162: El Ministerio de salud mediante la dictación de la correspondiente norma técnica determinará las tolerancias de residuos plaguicidas permitidas en alimentos.

Resolución exenta Nº 581/1999. Fija las tolerancias máximas de residuos de plaguicidas en los alimentos de consumo interno (última actualización, Junio 2001)


artículo 160


TOLERANCIA

Las tolerancias de residuos o límite máximo de residuos (LMR) son fijadas como la cantidad máxima de residuos tóxicos de un plaguicida, expresadas en partes por millón, que equivale a la cantidad de residuos en milígramos de producto químico por kilo de producto fresco o procesado, de origen vegetal o animal, que es toxicológicamente aceptable para que no produzca problemas en la salud del consumidor.


CARENCIA

Corresponde al período de tiempo (días) que debe transcurrir entre la última aplicación y la cosecha, para que los residuos finales no sobrepasen las respectivas tolerancias.

La degradación del producto fitosanitario se reduce notoriamente una vez cosechado el producto y sometido a frío. Si el producto es congelado, la degradación del producto fitosanitario se detiene.

La carencia varía según el producto fitosanitario, dosis, número de aplicaciones, características del vegetal y condiciones ambientales, entre otros factores.


CLORPIRIFOS: insecticida organofosforado, indicado para el control de insectos del suelo y follaje (masticadores y chupadores) en frutales, cultivos y hortalizas.

PERIODOS DE CARENCIAS

Maíz, remolacha: 30 días; espárrago y alfalfa: 1 día; tomate y cebolla: 7 días; frejol: 14 días; praderas: 3 días para animales lecheros y 20 días para faenamiento; uva de mesa: 20 días; frutales de hoja caduca: 45 días; Cítricos 25 días; trigo, avena y raps: 30 días.Para exportación a Estados Unidos en manzanas, respete carencia de 75 días y en uva, aplicar sólo hasta fines de floración. Para cultivos de exportación a otros países, atenerse a las exigencias del país de destino.

Fuente: Bayer online


TOLERANCIAS (para el extranjero, expresadas en ppm)

Uva de mesa: EEUU 0,01; Canadá 0,1; México 1.0; UE 0,5; Codex 1,0

Manzanas: EEUU 0,01; Canadá 1,5; México 1,5; UE 0,5; Codex 1,0

Duraznos: EEUU 0,05; Canadá 0,1; U. Europea 0,2

Nectarines: Canadá 0,1; U. Europea 0,2

Peras: EEUU 0,05; Canadá 0,1; México 0,5(*); U. Europea 0,5; Codex 0,5

Limones: EEUU 1,0; Canadá 1,0; U.Europea 0,2; Codex 0,3


Resolución exenta Nº 581/1999. tolerancia en mg de residuos / kg de alimento

Tolerancias en Chile

PUC. Química y Farmacia. Toxicología. Prof. María Fernanda Cavieres. 2º semestre 2005.Fuente: ISP-MINSAL


Son compuestos que forman parte del alimento y

- limitan el acceso de las sustancias tóxicas a su sitio de acción.

- bloquean directa o indirectamente los efectos de las sustancias tóxicas.

cuando se habla de sustancias antitóxicas en la dieta, se habla

fundamentalmente de agentes que evitan el cáncer.

Sustancias antitóxicas


Riesgo de carcinogenicidad por factores dietarios

riesgo posible (%)

exposición humana diaria en dieta

0,001 agua de la llave cloroformo

0,0002 PCBs

0,0003 DDE/DDT

0,003 tocino, dimetilnitrosamina,

0,03 mantequilla de maní, 1 sandwich, aflatoxina

0,06 cola diet, 1 lata, sacarina

0,1 callampas, 1 cruda, hidrazinas

0,1 albahaca, 1 g, estragol, 3,8 mg

2,8 cerveza, 1 lata, etanol

4,7 vino, 1 copa, etanol,

Fuente: Ames y col, Science, 236:271-280, 1987


Anti tóxicos secuestradores y/o diluyentes

Fibra dietaria

disminuye la absorción de compuestos carcinogénicos como aminas heterocíclicas, nitritos, aflatoxina B1 y b[a]p.

Ejemplo:

la administración de salvado de trigo a ratas macho entre las 3 y 16 sem de edad, disminuyó la absorción de aflatoxina B1 en más de un 20 % y la aparición de cáncer y/o hepatotoxicidad a las 109 sem.


Antitóxicos que alteran la biotransformación y suprimen la fase de

inicio de la carcinogénesis

- Sustancias químicas que inducen enzimas de biotransformación que evitan la acción del carcinogéno sobre sus moléculas blancos.

- Sustancias químicas que aportan sitios nucleofílicos que ligan electrófilos reactivos.

- Aflatoxina B1 y b[a]p son detoxificados por reacciones de conjugación con glutatión.

dialilsúlfuro induce glutatión-S-transferasa UDPglucuronosiltransferasa epóxido hidrolasa NAD(P)H-quinona reductasa.

CH2

CHCH2

SCH2

CHCH2


Sustancias antitóxicas que actúan como antioxidantes

- limitan el estrés oxidativo

- flavonoides, o isoflavonoides

Ejemplo: turmeric/cúrcuma

se administró turmeric a ratas

luego de 10 semanas, se vió incrementada la actividad de las enzimas catalasa, superóxido dismutasa, y glutatión peroxidasa

se inhibe también el estrés oxidativo causado por hierro.


sustancias antitóxicas antagonistas de hormonas

- Sustancias que pueden antagonizar el efecto promotor de crecimiento de factores internos como las hormonas.

- Genisteína (soya), lignano (granos), son estrogénicos, se unen al receptor de estrógenos y evitan la acción del estrógeno.

- En poblaciones asiáticas la incidencia de cáncer de mamas es más baja que en otras etnias (consumo de soya).

- Otro mecanismo involucra la inhibición de la aromatasa (diminuye activación de estrógenos).


De acuerdo a la OMS:

Riesgos microbiológicos

Riesgos químicos: pesticidas, acrilamida, semicarbazida, PCBs y dioxinas.

Riesgos de la biotecnología: alimentos genéticamente modificados

seguridad de los alimentos

http://www.who.int/foodsafety/en/


alimentos genéticamente modificados

Posición oficial de la Society of Toxicology

Society of Toxicology. The safety of genetically modified foods produced through biotechnology. Toxicol Sci 71: 2-8, 2003.


Fuente: Jones, 1999.


riesgos toxicológicos

efectos sobre el medio ambiente

efectos ecológicos

efectos sobre la salud humana

toxicidad inherente de genes y sus productos

efectos de la introducción de genes en un organismo:

sobre expresión de productos tóxicos

silenciamiento de genes

alteraciones de vías metabólicas


¿ es el transgen tóxico para el consumidor ?

* Los humanos consumen diariamente 0.1 a 1.0 g de ADN en su dieta.

* En el choclo transgénico los transgenes son un 0.0001 % del ADN total.

alternativas: 1. que el transgen como tal sea tóxico 2. que los nucleótidos sean tóxicos

la investigación señala que 1 no es probable por la degradación del ADN en TGI y en cuanto a 2, el efecto de nucleótidos externos ha sido positivo

(además, actividad farmacológica a dosis más altas)


¿ puede el transgen ser transferido al consumidor humano ?

Mínima debido a:

1. degradación en TGI

2. mecanismos epigenéticos como metilación que media el silenciamiento de genes


¿ es el producto del transgen tóxico para el consumidor o manipulador de alimento ?

dos alternativas

1. el transgen codifica para una toxina. Por ejemplo: Bt

2. el transgen codifica para un alergeno:

- inducción de alergias en individuos sensibles - alteración en niveles de expresión de alergenos ya presentes en las plantas - inducción de alergias de novo


* ¿lleva la inserción del transgen a aumentar el riesgo de toxicidad de otras sustancias

presentes en el huesped?La inserción al azar de genes en el huesped (organismo trangénico) puede llevar a:

1. efectos pleiotrópicos: un sólo gen puede causar múltiples cambios en el fenotipo del huesped.

pueden surgir reacciones metabólicas inesperadas que surgen con la actividad del nuevo producto génico sobre sustratos existentes

2. efectos mutagénicos por inserción: se afecta la expresión de otros genes del huesped.

como resultado puede haber silenciamiento de genes, cambios en su nivel de expresión o expresión de genes que antes no se expresaban


¿ existen posibilidades de transferencia de genes resistentes a antibióticos desde el alimento a la microbiota humana?

transgen

gen resistencia a antibióticos

otros genes plasmidi

o

Si los genes se insertan, se le confiere a la bacteria la capacidad de sobrevivir en un medio con antibiótico.


No se ha documentado ninguna contribución a la resistencia a antibióticos en humanos, debido a alimentos transgénicos.

* Destrucción eficiente del gen de resistencia en TGI.

* Muy baja tasa de transferencia planta-bacteria.

* Genes de resistencia a la kanamicina existen naturalmente en el medio ambiente, incluyendo en la microbiota intestinal.


¿la transformación genética afectará adversamente el valor nutricional del organismo

huesped?

* Comparación de la composición nutricional del alimento no-modificado con el alimento transgénico, en términos de nutrientes, vitaminas y minerales.

* Hasta el momento, sólo un estudio ha revelado una diferencia menor en el contenido de inhibidores de tripsina entre la soya transgénica y la no-modificada.


¿el transgen afectará negativamente a organismos no blanco?

Principal consideración para endotoxina Bt

Bacillus thuringiensisLos cristales son agregados de una protoxina insoluble.

Sólo se solubiliza en condiciones reductoras a pH 9.5, como la del TGI de lepidópteros, coleópteros y dípteros.


* Una vez solubilizado, la protoxina se hidroliza a una proteasa llamada delta-endotoxina, la cual se una a las células epiteliales del insecto creando poros en las membranas celulares. Ocurre invasión bacteriana.

* Sólo un reporte de una asociación entre ingesta de polen de maíz transgénico y muerte de mariposas en el laboratorio. Sin embargo, los niveles de toxina Bt en el campo son menores y por lo mismo probablemente no tóxicos.

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