Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne w żywności

Niejednokrotnie potwierdzono, że odpowiednio skomponowana dieta może chronić przed wieloma chorobami dietozależnymi np. cukrzycą typu 2 czy otyłością, które predysponują do rozwoju nowotworów. Dieta ma jednak swój udział nie tylko w profilaktyce różnych chorób, ale także w terapii już występujących schorzeń. Z obserwacji klinicznych wynika, że niektóre produkty żywnościowe, powszechnie uznane są za oddziałujące korzystnie na organizm człowieka oraz dostarczające konsumentowi pozytywnych bodźców zmysłowych (sensorycznych) mogą w rzeczywistości wykazywać działanie toksyczne i przyspieszać wzrost komórek nowotworowych w organizmie, a tym samym prowadzić do rozwoju złośliwych postaci nowotworów.

Ponadto istnieją również pewne rodzaje żywności, które mogą zwiększać ryzyko nawrotu chorób nowotworowych. Świadomość występowania substancji toksycznych w żywności pozwoli nam na ich skuteczniejsze wykrywanie w różnych produktach spożywczych oraz eliminacje bądź ograniczenie ich udziału w naszej diecie. Do jednych z obszernej grupy związków chrakteryzujących się zróżnicowaną toksycznością zaliczamy Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne. Powszechnie występują one w otaczającym nas środowisku, a także w spożywanej przez nas żywności. W ostatnich latach znaczenie przypisywane tym związkom wzrosło ze względu na dużą liczbę źródeł transmisji, długotrwałe narażenie na WWA może bowiem negatywnie wpłynąć na nasz organizm, a w konsekwencji na nasze zdrowie. Z tego powodu warto bliżej poznać wpływ WWA na organizm człowieka oraz sposoby na jego ograniczenie, w tym calu zachęcamy do dalszego czytania.

Czym są Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne?

WWA to duża grupa związków organicznych. W jej skład wchodzi ponad 200 związków o podobnej strukturze chemicznej. Wszystkie z nich zbudowane są z atomów węgla i wodoru. W ich skład wchodzi dwa lub więcej skondensowanych pierścieni aromatycznych. Te z kolei łączą się ze sobą poprzez 2 atomy węgla. WWA zawierające do sześciu pierścieni aromatycznych są często nazywane „małymi” WWA. WWA zawierające więcej niż sześć pierścieni aromatycznych są nazywane „dużymi” WWA. Z reguły WWA występują w postaci bezbarwnych, białych lub jasnożółtych ciał stałych. Powstają w wyniku niecałkowitego spalania materii organicznej. Wydzielane są np. przy spalaniu drewna iglastego (do czego dochodzi w wyniku pożarów lasów), produkcji asfaltu czy podczas palenia papierosów. Są również obecne w spalinach samochodowych. Cząsteczki WWA w połączeniu z parą wodną zawieszone w powietrzu są także składnikiem smogu. Mogą być także przyczyną zanieczyszczeń gleby. Charakteryzują się silnym działaniem mutagennym, kancerogennym oraz genotoksycznym, a najpopularniejszymi znanymi WWA są naftalen i benzo(a)piren. Naftalen jest najprostszym przedstawicielem tej grupy, składa się on jedynie z 2 sześcioczłonowych pierścieni. Pomimo iż, istnieje wiele WWA, badania w zakresie zanieczyszczeń żywności i środowiska skupiają się zazwyczaj w obrębie 14-20. Wynika to z niejednakowej toksyczności poszczególnych związków a do tych najczęściej oznaczanych, wykazujących działanie toksyczne zaliczamy np.: Acenaftylen (C₁₂H₈), Fluoren (C₁₃H₁₀), Piren (C₁₆H₁₀), Benzo(a)piren (C₂₀H₁₂), Benzo(e)piren (C₂₀H₁₂), Benzo(j)fluoranten (C₂₀H₁₂), Dibenzo(a,h)antracen (C₂₂H₁₄), Indeno(1,2,3-cd)piren (C₂₂H₁₂). Z kolei wymieniając właściwości fizykochemiczne wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, należy wspomnieć o ich wysokiej temperaturze topnienia i wrzenia. Oprócz tego WWA są wrażliwe na światło. Mają właściwości hydrofobowe co oznacza, że charakteryzują się niską rozpuszczalnością w wodzie, ale dobrą w rozpuszczalnikach organicznych i w tłuszczach, wynika to z ich wysokiej lipofilności.

Źródła WWA w żywności

Badania prowadzone od kilkudziesięciu lat w wielu laboratoriach świata wykazały, że najwięcej WWA przedostaje się do organizmu wraz z pożywieniem i stanowi ponad 70% wszystkich związków tej grupy. Warto dodać, że badania przeprowadzano tylko na osobach niepalących. Można wyodrębnić dwie drogi przenikania WWA do żywności, a mianowicie drogę pośrednią i drogę bezpośrednią.

Droga pośrednia polega głównie na adsorpcji WWA na skórkach owoców i jarzyn w wyniku opadu z powietrza wraz z pyłem i deszczem. WWA znajdziemy więc w produktach takich jak, orzeszki ziemne, kawa, rafinowany olej rośliny, szpinak, a nawet płatki zbożowe i jest to wynikiem głównie zanieczyszczenia środowiska. Niektóre rośliny uprawne, takie jak pszenica, żyto i soczewica, mogą syntetyzować WWA lub pobierać je z wody, powietrza lub gleby. Czynnikiem prowadzącym do powstania WWA jest także wysoka temperatura. Ogrzewanie wszystkich produktów zawierających w swoim składzie ligninę, skrobię, cukry proste, aminokwasy, kwasy tłuszczowe, β-karoten, glicerydy cholesterolu, w temperaturze 350 – 700ºC prowadzi do syntezy WWA. Potencjalnie w znacznych ilościach WWA mogą powstawać we wszelkiego rodzaju produktach mięsnych, które ponadto zawierają kancerogenne azotyny, co może wzmagać ich tendencję onkogenną. Na podstawie przeprowadzonych badan stwierdzono zależność, która wskazuje, że im więcej tłuszczu zawiera mięso poddawane obróbce cieplnej, tym wyższe będzie końcowe stężenie związków toksycznych w przygotowanym produkcie. Tak więc największe ilości benzo(a)pirenu (BaP) zawierają produkty silnie wędzone, skażenia tego można uniknąć poprzez stosowanie preparatów dymu wędzarniczego, w czasie otrzymywania takich preparatów eliminuje się część powstających WWA. Z kolei badania występowania sumy WWA w naparach z kawy naturalnej, zbożowej i kakao prezentują się bardzo różnie, a ilość substancji toksycznych w produkcie uwarunkowana jest wieloma czynnikami. Prażenie ziaren tych roślin może wzbogacać przetwarzany produkt w związki z toksycznej grupy. W wybranej grupie badań wykryto WWA we wszystkich naparach kawy naturalnej. Potwierdzono jednak, że przez przefiltrowanie naparu uzyskuje się znaczące, gdyż w ponad 75% zmniejszenie sumarycznego stężenia tych związków w sporządzanym napoju. Znacznie mniej WWA występuje natomiast w kawach rozpuszczalnych, dotyczy to zarówno naparów z kawy naturalnej, jak i zbożowej (co może jednak wynikać z częstego zanieczyszczenia tych produktów, np. cykorią). Największe ilości WWA zanotowano we wszystkich naparach sporządzonych na bazie kakao. Inny ważny rodzaj żywności, jaki przebadano, to pochodne otrzymywane z roślin oleistych, np. rzepaku. Skażenie olejów roślinnych przez związki WWA może pochodzić z następujących źródeł:

• zanieczyszczenia materiału roślinnego z atmosfery;
• gleby, na której są uprawiane rośliny oleiste;
• suszenia materiału roślinnego dymem przed ekstrakcją;
• zanieczyszczeń rozpuszczalnika użytego do ekstrakcji;

Suszenie nasion rzepaku jest procesem przebiegającym zazwyczaj w warunkach i temperaturze sprzyjającej powstawaniu związków WWA. W wielu próbkach nasion suszonych rejestruje się bardzo wysokie stężenia BaP. Problem ten rozciąga się również na stosowane procesy suszenia zbóż, szczególnie w suszarniach ogrzewanych pochodnymi ropy naftowej. Co ciekawe WWA znaleźć możemy także w jednym z najczęściej wybieranych napojów, cenionych nie tylko za jego walory smakowe, ale także za wykazywanie właściwości prozdrowotnych. Mowa o herbacie, która niestety nie jest pozbawiona wad. Tak jak wiele innych produktów może zawierać pewne zanieczyszczenia, a ich gromadzeniu się sprzyja między innymi rozwinięta powierzchnia liści. Wśród tych zanieczyszczeń możemy znaleźć również wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Ponadto sam proces produkcji herbaty może dodatkowo wpłynąć na wzrost zawartości WWA w końcowym produkcie. Tak więc, najwięcej WWA rejestruje się w herbatach poddawanych procesowi prażenia np. w herbacie czarnej. Badanie, którego celem była ocena zwartości WWA w poszczególnych herbatach i ich naparach, w którym analizie poddano zarówno herbaty liściaste, jak i granulowane i ekspresowe wykryło zawartość WWA we wszystkich analizowanych próbkach. Najwyższy poziom WWA odnotowano dla herbaty czarnej ekspresowej, jednak biorąc pod uwagę rodzaj herbaty całościowo, to herbaty czarne wykazały najniższy poziom zanieczyszczenia. Najbardziej zanieczyszczone okazały się herbaty białe. Badacze doszli do wniosku, że do naparów herbacianych przenika średnio 12,6% WWA zawartych w suszu.

Wymogi dla WWA ustalił Komitet Ekspertów ds. Substancji Dodatkowych do Żywności przy FAO/WHO i zaleca on, aby ilość BaP w żywności nie przekraczała 1 µg/kg. Dla żywności z dodatkiem dymu wędzarniczego UE ustaliła maksymalną dopuszczalną zawartość BaP na 0,03 µg/kg, co jest wartością bezpieczną do spożycia przez człowieka, która nie powinna przy dłuższym spożywaniu produktów zawierających WWA wykazać niebezpiecznego wpływu na zdrowie.

Metoda obróbki termicznej a zawartość WWA w posiłku

Najpowszechniejszym sposobem zanieczyszczenia żywności WWA jest jej przetwarzanie. W produktach żywnościowych WWA powstają przede wszystkim podczas smażenia, pieczenia, szczególnie nad otwartym ogniem. Zarówno wędzone, jak i pieczone mięso zawiera więcej WWA niż ich surowe odpowiedniki. WWA tworzą się nie na skutek samego ogrzewania produktu, a na skutek pirolizy tłuszczu, który kapie na ogień z naszego produktu. W zwęglonym mięsie można wykryć nawet do 20 μg WWA w 1 kilogramie. Grillowanie z wykorzystaniem grilla elektrycznego czy też smażenie na patelni wyrobów mięsnych bądź surowej postaci mięsa wpływa na niższe stężenie kancerogenów w przygotowanych potrawach w odróżnieniu od tradycyjnego grillowania na otwartym ogniu. Ponadto już samo użycie tacki aluminiowej w procesie grillowania doprowadza do znacznego spadku zawartości m.in. benzo(a)pirenu (BaP) należącego do grupy WWA o wysokiej toksyczności. Te rozbieżne różnice w zawartości wynikają z tego, że stopiony tłuszcz nie skrapla się do żaru, dzięki czemu nie zachodzi jego piroliza, a w konsekwencji synteza WWA, które w późniejszym etapie migrują i osiadają na przygotowywanym przez nas produkcie. Ilość związku toksycznego, jaka tworzy się podczas grillowania, stanowi nawet 21% dziennej dawki BaP, a jak wiadomo, najwięcej WWA tworzy się podczas przygotowywania produktów mięsnych nad otwartym ogniem. Dostępne są ciekawe badania, które wykazały, że dodatek cebuli do dań z wieprzowiny powoduje istotny spadek groźnych węglowodorów nawet o 60%, natomiast obecność czosnku obniża zawartość substancji toksycznych o niewiele mniej, bo 54%. Ponadto stopień wysmażenia mięsa także będzie wpływał na zawartość WWA w przyrządzanych przez nas potrawach, a mianowicie intensywniejsze wysmażenie korelować będzie z zwiększoną zawartością substancji toksycznych w produkcie. Z przeprowadzonych badaniach wynika, że średnio wysmażone mięso z udka grillowanego wraz ze skórą i kośćmi kurczaka zawierało od 0,15 do 0,46 μg/kg mięsa BaP, a w przypadku mięsa bardzo silnie wysmażonego zawartość bezno(a)pirenu była znacząco większa, ponieważ wynosiła aż 0,73 μg/kg mięsa, natomiast największa ilość stwierdzona została w silnie zwęglonej skórze i wynosiła ponad 138 μg/kg BaP. Wśród wszystkich procesów obróbki termicznej, przyczyniających się do wysokiego poziomu zanieczyszczeń WWA produktu, oprócz grillowania, wymienia się także już wspomniane wędzenie. Jest to jedna z najstarszych metod obróbki termicznej żywności, podczas której produkt jest poddawany działaniu składników dymu i ciepła, w wyniku czego nabiera on charakterystycznych cech organoleptycznych. Powstały podczas wędzenia dym składa się nie tylko z pary wodnej, ale na niekorzyść zdrowia, zawiera także elementy stałe, takie jak sadza czy smoła. Składniki części stałej dymu często adsorbują WWA, które następnie wchodzą w kontakt z żywnością i powodują jej zanieczyszczenie. Zawartość WWA w dymie wytworzonym w temperaturze powyżej 600°C jest nawet 10-krotnie wyższa niż w dymie wytworzonym poniżej 400°C. Ilość benzo(a)pirenu wzrasta natomiast czterokrotnie przy podniesieniu temperatury z 400 do 900 stopni. Ponadto zawartość WWA w produkcie zależy nie tylko od rodzaju obróbki termicznej. Produkty spożywcze, które są bogate w tłuszcz, są bardziej podatne na powstawanie WWA. Zawartość WWA w poszczególnych mięsach może więc być uzależniona także od gatunku bądź części ciała zwierzęcia, z której zostało uzyskane wybrane przez nas mięso. Z kolei gatunki ryb błękitnych, takich jak tuńczyk, makrela i łosoś wykazują niższy poziom zanieczyszczenia niż mięczaki.

WWA w środowisku 

WWA są wszechobecne w środowisku i rzadko występują pojedynczo. Znacznie częściej mamy do czynienia z mieszaninami co najmniej dwóch z nich. Ponadto występujące w środowisku Wielopierścieniowe Węglowodory Aromatyczne nie pochodzą tylko z jednego źródła. Źródeł tych jest wiele, a największy udział przypisuje się spalaniu paliw kopalnianych, takich jak węgiel czy ropa naftowa. WWA mogą powstawać także w trakcie produkcji aluminium, koksu, produktów petrochemicznych i gumowych opon. Konserwacja drewna, komercyjne wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej oraz spalanie odpadów to dalsze z procesów, przyczyniających się do uwalniania WWA do środowiska naturalnego. W jednym z przeprowadzonych badań dokonano oceny emisji WWA z pirolizy zużytych opon. Wnioskuje się, że całkowita emisja WWA z zakładu złomowania opon wynosiła 42,3 g/dzień. Warto pamiętać także o tym, że do emisji WWA znacząco przyczynia się także transport samochodowy. Naukowcy podjęli się zbadania poziomów niektórych reprezentatywnych WWA obecnych w powietrzu i zarejestrowali, że wynoszą one 0,02-1,2 ng/m3 na obszarach wiejskich i 0,15-19,3 ng/m3 na obszarach miejskich. Przypuszcza się, że konsekwencją takiej rozbieżności jest wzmożony ruch pojazdów w obszarach miejskich. Poza emisją przemysłową WWA mogą mieć swoje źródło także w rolnictwie. Wypalanie słomy, wrzosowisk czy ścierniska obejmuje spalanie materiałów organicznych w nieoptymalnych warunkach, co w znaczny sposób przyczynia się do emisji WWA do atmosfery. Dodatkowo WWA mogą zanieczyszczać powietrze także w wyniku palenia tytoniu. Badanie wykazało, że wypalenie jednego papierosa wiąże się ze spożyciem od 20 do 40 ng benzo(a)pirenu. Dlatego też, w przypadku palenia papierosów warto rozważyć zaniechanie tego nawyku, jeśli jednak masz za sobą nieudane próby rzucania palenia warto skorzystać z konsultacji z lekarzem online, który wskaże skuteczny sposób na pozbycie się uzależnienia i jeśli to konieczne wystawi e-receptę na środek wspomagający ten proces. Zaobserwowano, że kuracja z wykorzystaniem medycznej marihuany wykazuje pozytywny wpływ na rzucanie palenia, ponieważ po jej zażyciu uczestnicy odczuwali mniejszą przyjemność z oglądania obrazów związanych z paleniem. Badacze co prawda nie zauważyli, aby kannabidiol bezpośrednio zmniejszył głód nikotynowy, jednak jego wpływ na odczuwanie przyjemności z palenia może pomóc w ograniczeniu ilości wypalanych papierosów. Tak więc, e-recepta na medyczną marihuanę może wspomóc Twoją decyzje o rezygnacji z palenia papierosów, co procentować będzie poprawą zarówno Twojego zdrowia, jak i zdrowia Twoich najbliższych, którzy często mają do czynienia z biernym paleniem, będącym równie niebezpiecznym w skutkach co aktywne palenie tytoniu.  Do innych źródeł Wielopierścieniowych Węglowodorów Aromatycznych należą także woda i gleba. Woda między innymi z powodu zanieczyszczeń ściekami przemysłowymi, natomiast gleba przede wszystkim w wyniku zanieczyszczonych opadów atmosferycznych.

Zamierzone wykorzystywanie WWA

WWA nie są syntetyzowane chemicznie do celów przemysłowych. Istnieje jednak kilka zastosowań komercyjnych WWA. Stosowane są głównie jako półprodukty w przemyśle farmaceutycznym, rolniczym, fotograficznym, w materiałach smarnych i innych gałęziach przemysłu chemicznego. Najczęściej wykorzystywane są WWA wymienione poniżej:

• Naftalen znajduje zastosowanie w przemyśle chemicznym, w produkcji tworzyw sztucznych, barwników, insektycydów i fungicydów oraz lakierów. Jest również popularnym środkiem przeciw molom oraz odświeżaczem powietrza. Stosowany jest także do produkcji tetraliny (dodatek do piw), dekaliny, bezwodnika ftalowego, naftolu oraz sadzy.
• Acenaften jest wykorzystywany w produkcji pigmentów, tworzyw sztucznych i pestycydów. Antracen jest używany jako rozcieńczalnik do konserwacji, a fenantren jest używany do produkcji pestycydów.
• Antracen jest przekształcany głównie w antrachinon, prekursor barwników. Antracen wykazuje także działanie przeciwnowotworowe i przeczyszczające, używany jest do produkcji związków do konserwacji drewna i lakierów oraz szkarłatu alizarynowego (czerwony barwnik).
• Fenantren stanowi jądro szkieletowe w kwasach żółciowych, hormonach płciowych i glikozydach nasercowych. Ponadto pochodnymi fenantrenu jest dobrze znana morfina oraz kodeina, stosowana jako środek przeciwbólowy i przeciwkaszlowy. Środki te dostępne są jedynie na receptę.
• Piren i jego pochodne są wykorzystywane komercyjnie do produkcji barwników. Z kolei dobrze poznane benzopireny to jedne z najsilniejszych czynników rakotwórczych.
• Inne WWA mogą być także zawarte w asfalcie stosowanym w budownictwie drogowym.

Drogi narażenia na WWA

WWA przedostają się do organizmu najczęściej poprzez przewód pokarmowy, przewód oddechowy lub w następstwie kontaktu ze skórą. Jednak największą rolę w absorpcji omawianych związków toksycznych odgrywa przewód pokarmowy, co ma związek z prawdopodobieństwem spożywania przez nas zanieczyszczonych pokarmów. Ponadto WWA łatwo wchłaniają się z przewodu pokarmowego. Skład diety może więc istotnie wpływać na ilość wchłanianych w przewodzie pokarmowym zanieczyszczeń, a obecność mieszanin oleistych sprzyja wchłanianiu WWA, dlatego też szczególną uwagę na produkty zanieczyszczone WWA powinny zwrócić osoby przestrzegające zasad diety ketogenicznej. VLCKD (ang. very low carb ketogenic diet) charakteryzuje się zwiększonym udziałem tłuszczów w diecie, a osoby stosujące ten model żywieniowy zazwyczaj bazują na mięsie, nierzadko grillowanym, smażonym czy wędzonym, co może zwiększać ich narażenie na substancje toksyczne z grupy Wielopierścieniowych Węglowodorów Aromatycznych.

Metabolizm WWA

WWA mają także zdolność kumulowania się w tkance tłuszczowej, a w mniejszej ilości występują również w wątrobie, nerkach, jajnikach oraz śledzionie. W organizmie WWA podlegają przemianom, które mają na celu usunięcie związków toksycznych z ustroju. Gdyby nie metabolizm, wiele substancji toksycznych osiągałoby toksyczne lub śmiertelne stężenia w naszym organizmie. Wyróżniamy cztery fazy przemian, które przechodzą ksenobiotyki (substancje obce dla organizmu) i zaliczamy do nich kolejno:

• Wchłanianie (absorbcja), polega na przenikaniu ksenobiotyków ze środowiska zewnętrznego do wewnętrznego, do krwi, limfy, włókien nerwowych;
• Rozmieszczenie (dystrybucja), zachodzi pomiędzy poszczególnymi tkankami i narządami, występuje także przenikanie przez bariery wewnątrzustrojowe i gromadzenie się w tkankach substancji toksycznej (kumulacja). Toksyczne związki po wniknięciu do krwi rozpuszczają się w osoczu i częściowo zostają odwracalnie związane z białkami osocza. Szczególnymi właściwościami sorpcyjnymi spośród białek osocza charakteryzują się albuminy i niektóre frakcje globulin. Wiązanie substancji toksycznej z białkami jest istotne, gdyż w formie związanej są one nieaktywne, nie wywierają działania biologicznego, nie przenikają do tkanek, nie ulegają biotransformacji ani wydalaniu, a obecne we krwi żyłą wrotną przedostają się do wątroby, gdzie ulegają dalszym przemianom. Dystrybucja ksenobiotyków odbywa się również przez chłonkę i włókna nerwowe;
• Biotransformacja (przemiany biochemiczne) – prowadzi często do powstania metabolitu bardziej toksycznego od substancji macierzystej. Po przedostaniu się do wątroby substancje obce ulegają przemianom chemicznym, których celem jest przekształcenie związków rozpuszczalnych w tłuszczach i apolarnych na związki polarne i rozpuszczalne w wodzie, aby mogły być one usunięte z organizmu;
• Wydalenie (eliminacja), usuwanie substancji obcych z organizmu następuje różnymi drogami, np. przez skórę wraz z potem, przez włosy, paznokcie, płuca wraz z wydychanym powietrzem, gruczoły ślinowe ze śliną, wątrobę z żółcią, błonę śluzową jelit wraz z kałem, nerki z moczem, gruczoły mleczne wraz z mlekiem. Substancje toksyczne mogą być usuwane w postaci niezmienionej lub jako polarne metabolity. Jednak główną drogą wydalania WWA i ich metabolitów są mocz i kał. Metabolity sprzęgane są z glukuronianem i siarczanem, następnie w postaci rozpuszczalnych związków wydalane są z moczem. W przypadku WWA o dużej masie cząsteczkowej największą rolę odgrywa wydalanie wraz z kałem.

Znaczna część ksenobiotyków jest metabolizowana dzięki aktywności enzymów cytochromu P-450 (CYP). Metabolizm pozwala na usunięcie z organizmu niepożądanych substancji. Mimo to może on również przyczyniać się do powstania szkodliwych metabolitów, w konsekwencji przemiany te mogą skutkować wytworzeniem się związków o działaniu mutagennym. W organizmie WWA ulegają przemianom pod wpływem mikrosomalnego układu enzymatycznego. Pod wpływem działania enzymów, takich jak wspomniany już cytochrom P-450, czy hydrolaza epoksydowa dochodzi do powstania reaktywnych metabolitów. Cytochrom przekształca WWA w optycznie czynne tlenki (epoksydy). Epoksydy wykazują dużą reaktywność w stosunku do DNA. Hydrolaza epoksydowa przekształca z kolei tlenki w dihydrodiole (diole). WWA mogą być również metabolizowane do szeregu chinonów. Metabolity te mogą łączyć się z DNA, białkami i lipidami, powodując ich uszkodzenie. Istotny dla kobiet w ciąży może być też fakt, że benzo(a)piren i inne WWA mogą łatwo przechodzić barierę łożyskową. Przeprowadzane badania wykazały, że są one również wykrywalne w mleku matki, dlatego też kobietom w okresie trwania ciąży i podczas karmienia piersią zaleca się ograniczenie wyżej wymienionych produktów i opisanej obróbki termicznej w celu zminimalizowania ilości związków toksycznych w organizmie zarówno matki, jak i dziecka.

Wpływ WWA na organizm człowieka

Nadmiar substancji obcych (ksenobiotyków) w organizmie może być przyczyną alergii, a także zaburzeń wchłaniania substancji odżywczych. Substancje toksyczne w sposób szkodliwy działają na układ odpornościowy człowieka, co może tłumaczyć coraz częstsze pojawianie się alergii zarówno wśród dzieci, jak i dorosłych. Ksenobiotyki powodują także nadwrażliwość i wpływają na naszą kondycję psychiczną, w wyniku czego możemy np. stawać się bardziej agresywni. Mogą one powodować klasyczne obniżenie odporności, infekcje wirusowe oraz bakteryjne, które są częstym powodem zgłaszania się pacjenta tak po elektroniczne zwolnienie lekarskie, jaki i e-receptę na preparat, który postawi ich na nogi, najczęściej mowa w przypadku infekcji bakteryjnych o antybiotykach. W przypadku przewlekłego narażenia na wyższe niż dopuszczalne dawki ksenobiotyków dochodzi do uszkodzenia tkanek i narządów, a w szczególności wątroby i nerek. Ksenobiotyki wpływają także na układ hormonalny poprzez naśladownictwo lub hamowanie aktywności naturalnych sterowników zajmujących się prawidłowym funkcjonowaniem tego układu. Wśród negatywnych konsekwencji wynikających z nadmiaru WWA wyróżnia się ich:

• Genotoksyczność, czyli zdolność do reagowania z DNA. Odgrywa ona istotną rolę w procesie tworzenia komórek nowotworowych. Wpływ genotoksyczny WWA został wykazany zarówno w badaniach na modelu zwierzęcym, jak i badaniach na komórkach ssaków, w tym także ludzkich. Z badan tych wynika, że reakcja WWA z DNA prowadzi do powstawania wielu mutacji. W badaniach na zwierzętach dowiedziono, że WWA mogą być przyczyną mutacji w obrębie genu p53. Gen ten odpowiedzialny jest za kontrole przebiegu cyklu komórkowego, a mutacja spowodowana ekspozycją na WWA powoduje jego unieczynnienie. Gdy gen p53 zostaje uszkodzony, organizm przestaje być zdolny do eliminacji komórek z uszkodzonym DNA, następnie mutacja zostaje utrwalona w wyniku podziałów komórkowych. W genie p53 dochodzi między innymi do zamiany zasad azotowych (guaniny na tyminę). Zamiana ta została wykryta między innymi w komórkach guzów nowotworowych płuc u nałogowych palaczy.
• Rakotwórczość WWA wynika z wpływu jaki metabolity tych związków wywierają na zdrowie człowieka. Metabolity te, a mianowicie epoksydy i dihydrodiole wiążą się z białkami oraz z DNA, a w konsekwencji tych interakcji dochodzi do uszkodzeń, które mogą powodować mutacje, wady rozwojowe, a nawet przyczynić się do rozwoju nowotworu. W przeciętnej diecie typu zachodniego (western diet) spożycie rakotwórczych WWA oszacowano na 1–5 μg/dzień. Największym źródłem tych związków okazały się przetworzone zboża i mięso. Szereg badań przeprowadzonych na modelach zwierzęcych potwierdza rakotwórcze właściwości Wielopierścieniowych Węglowodorów Aromatycznych. Ponadto w jednym z badań zaobserwowano, że u zwierząt narażonych na wysokie poziomy tych substancji obcych rozwinął się rak płuc w wyniku wdychania WWA, rak żołądka w konsekwencji spożycia WWA oraz rak skóry jako następstwo kontaktu WWA ze skórą. Badania potwierdzają również związek WWA z rozwojem raka piersi. Naukowcy wykazali, że u kobiet, które posiadają we krwi wysoki poziom kompleksów WWA-DNA, występuje większe ryzyko rozwoju raka piersi. Prawdopodobieństwo może wzrosnąć nawet o 50%. Z kolei inne badanie wykazało, że istnieje związek między ekspozycją na WWA a rakiem piersi u kobiet z nadwagą lub otyłością po menopauzie. Zwiększone prawdopodobieństwo zachorowania zostało potwierdzone także u kobiet z prawidłową masą ciała i przed menopauzą. Natomiast w badaniach narażenia zawodowego wykazano istotną korelację pomiędzy ekspozycją na WWA a zachorowalnością na raka płuc. Wysoki poziom WWA u osób niepalących był związany ze zwiększonym ryzykiem raka płuc w porównaniu z osobami, u których WWA były niewykrywalne.
• Teratogenność definiuje się jako wywoływanie wad rozwojowych płodu, głównie przez takie czynniki, takie jak np. różnego rodzaju substancje chemiczne, do których zaliczamy także WWA. W przeprowadzonych badaniach związki te wykazały zdolność do powodowania wad rozwojowych płodu, a badania laboratoryjne na myszach wykazały, że wysokie narażenie na WWA (benzo(a)antracen, benzo(a)piren i naftalen w czasie ciąży powoduje wady wrodzone płodu. Znaczna ekspozycja na WWA podczas ciąży koreluje z niekorzystnym wpływem na rozwijający się płód, czego konsekwencją może być niska masa urodzeniowa dziecka, wady rozwojowe serca, a także niższy iloraz inteligencji. Dodatkowo pojawić się mogą problemy behawioralne.
• Płodność, to nic innego jak zdolność do rozrodu. Narażenie na kontakt z WWA wpływa niekorzystnie na rozrodczość człowieka. Nadmierna ekspozycja na WWA u mężczyzn może prowadzić do zaburzeń podziałów komórkowych w obrębie organów rozrodczych. W konsekwencji dochodzi do spadku jakości produkowanego nasienia, a także do zmniejszenia zdolności do zapłodnienia komórki jajowej.

Nie ulega wątpliwości, że WWA charakteryzują się negatywnym wpływem na organizm człowieka. Okazuje się, że na zdrowie w największym stopniu wpływają nie same WWA, a ich metabolity powstające w organizmie. Szereg przeprowadzonych badan potwierdza ich działanie rakotwórcze, właściwości genotoksyczne i teratogenne. Na kontakt z wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi jesteśmy narażeni nie tylko ze strony środowiska, a jak się okazuje istotny wpływ ma także spożywana przez nas żywność, która może zawierać znaczne ilości zanieczyszczeń omawianymi związkami toksycznymi. Jesteśmy jednak w stanie ograniczyć ekspozycję na WWA, za pomocą świadomych wyborów żywieniowych i stosowanie odpowiedniej obróbki termicznej przygotowywanych przez nas potraw. Taki zabieg pozwoli zmniejszyć ryzyko rozwoju wielu chorób, w tym także chorób nowotworowych w dłuższej perspektywie życia.

Literatura:

1. Witold Danikiewicz – Chemia organiczna, Oficyna Edukacyjna – Warszawa 1997.
2. Abdel-Shafy, H. I., & Mansour, M. S. (2016). A review on polycyclic aromatic hydrocarbons: source, environmental impact, effect on human health and remediation. Egyptian journal of petroleum, 25(1), 107-123.
3. Choi, H., Harrison, R., Komulainen, H., & Saborit, J. M. D. (2010). Polycyclic aromatic hydrocarbons. In WHO guidelines for indoor air quality: selected pollutants. World Health Organization.
4. Ciemniak A, Mocek K. Wielopierścieniowe weglowodory aromatyczne w herbatach i ich naparach [Polycyclic aromatic hydrocarbons in tea and tea infusions]. Rocz Panstw Zakl Hig. 2010;61(3):243-8. Polish. PMID: 21365858.
5. Ciecierska M., Obiedziński M. (2012) Zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w produktach mięsnych wędzonych oznaczona metodą GC-MS. Bromatologia i Chemia Toksykologiczna; XLV, 3, str. 402–407.
6. Wang M, Jia S, Lee SH, Chow A, Fang M. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in indoor environments are still imposing carcinogenic risk. J Hazard Mater. 2021 May 5;409:124531. doi: 10.1016/j.jhazmat.2020.124531. Epub 2020 Nov 18. PMID: 33250308.
7. Hew KM, Walker AI, Kohli A, Garcia M, Syed A, McDonald-Hyman C, Noth EM, Mann JK, Pratt B, Balmes J, Hammond SK, Eisen EA, Nadeau KC. Childhood exposure to ambient polycyclic aromatic hydrocarbons is linked to epigenetic modifications and impaired systemic immunity in T cells. Clin Exp Allergy. 2015 Jan;45(1):238-48. doi: 10.1111/cea.12377. PMID: 25048800; PMCID: PMC4396982.
8. Kubiak M.S. (2013): Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) – ich występowanie w środowisku i w żywności. Problemy Higieny i Epidemiologii. 94, 1.
9. Sahin, S., Ulusoy, H. I., Alemdar, S., Erdogan, S., & Agaoglu, S. (2020). The presence of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in grilled beef, chicken and fish by considering dietary exposure and risk assessment. Food Science of Animal Resources, 40(5), 675.
10. Zamora-León, P., & Delgado-López, F. (2020). Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and their Association with Breast Cancer.
11. Hwang J, Xu C, Agnew RJ, Clifton S, Malone TR. Health Risks of Structural Firefighters from Exposure to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: A Systematic Review and Meta-Analysis. Int J Environ Res Public Health. 2021 Apr 15;18(8):4209. doi: 10.3390/ijerph18084209. PMID: 33921138; PMCID: PMC8071552.
12. Rusin M., Marchwińska-Wyrwał E. (2014): Zagrożenia zdrowotne związane ze środowiskowym narażeniemna wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). Medycyna Środowiskowa; 17, 3.