20. Dezember 2004
Aktueller Kenntnisstand
Im Zusammenhang mit der
Aufnahme von Acrylamid in Lebensmitteln wird vor allem dessen kanzerogene und
mutagene Wirkung diskutiert.
Acrylamid wurde an der Ratte als kanzerogen identifiziert, wobei die niedrigste
kanzerogene Dosis bei 1000-2000 µg Acrylamid pro kg Körpergewicht und Tag lag.
Im Gegensatz dazu lösen potente Kanzerogene mit eindeutig Erbmaterial-schädigendem
(genotoxischem) Mechanismus wie z.B. polycyclische aromatische
Kohlenwasserstoffe, Aflatoxine oder Nitrosamine im Tierversuch Tumoren schon bei
sehr viel geringeren Dosen aus. Beispielsweise führte die Exposition von
Versuchstieren mit bestimmten Nitrosaminen schon im Bereich von 10µg/kg Körpergewicht
zu erhöhter Tumorinzidenz.
Im Gegensatz zu solch potenten Kanzerogenen wurden bisher für Acrylamid
mutagene bzw. genotoxische Effekte nur in sehr hoher Konzentration (mM bis M)
bzw. sehr hoher Dosierung am Versuchstier (ab 30 000µg/kgKG) beschrieben.
Acrylamid wird im Organismus zu
Glycidamid umgewandelt. Dieses durch Stoffwechselreaktionen gebildete Epoxid ist
ein Stoff, der das Erbmaterial schädigen kann. Er wird im Wesentlichen für die
krebserzeugende Wirkung von Acrylamid verantwortlich gemacht.
Für eine Bewertung der Toxikologie beim Menschen ist neben der oralen Bioverfügbarkeit
von Acrylamid aus Lebensmitteln der Dosisanteil entscheidend, der bei gegebener
Acrylamid- Exposition zu Glycidamid umgewandelt wird, anschließend das
Erbmaterial erreicht und dort eine Schädigung auslöst.
Problemstellung
Ziel des Projektes ist es, auf
der Basis einer Biomarker-gestützten Dosimetrie genotoxische Effekte in
Humanblut zu erfassen und die Basis zur Risikobewertung von Acrylamid zu
verbessern.
Acrylamid bildet u.a. Addukte mit dem endständigen Valin des
Blutfarbstoffproteins Hämoglobin.
Diese im Blut ablaufende Reaktion von Acrylamid mit Hämoglobin kann zur Messung
von Acrylamid-Expositionen benutzt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit,
über diesen Biomarker Expositionen zu simulieren, wie sie jenen aus
Langzeitexpositionen von Acrylamid über Lebensmittel angenähert sind. Parallel
zur Hämoglobin-Adduktbildung kann im Blut untersucht werden, ob Schäden am
Erbmaterial in den Zellkernen der weißen Blutkörperchen (Leukocyten)
beobachtet werden. Es ist hierbei für die Risikobewertung besonders relevant zu
prüfen, ob die Reaktion von Acrylamid bzw. dessen Hauptstoffwechselprodukt
Glycidamid im niedrigen Konzentrationsbereich bevorzugt mit dem Blutfarbstoff
abläuft. Dies hätte die Konsequenz, dass erst bei Überschreiten einer
Konzentration, bei der schon eine signifikante Adduktbildung von Acrylamid bzw.
Glycidamid mit dem Blutfarbstoff zu beobachten ist, eine DNA-Schädigung
nachweisbar wird.
Im vorliegenden Projekt werden deshalb Acrylamid bzw. Glycidamid zu Humanblut
zudosiert und die Konzentrationsabhängigkeit der Adduktbildung am Hämoglobin
vergleichend zur DNA-Schädigung gemessen.
Ergebnisse
Acrylamid induzierte im
Modellsystem Blut in Konzentrationen von 1000 bis 6000 µM keine DNA-Schäden in
Lymphocyten (gemessen im so genannten Comet Assay). Im Gegensatz zu Acrylamid
wurden durch Glycidamid DNA-Schäden ab Blutkonzentrationen von 300 µM
nachgewiesen. Durch Einsatz einer empfindlicheren Modifikation des Comet-Assays
(Nachbehandlung mit Reparaturenzym) ließen sich DANN-Schäden noch ab einer
Blutkonzentration von 10µM detektieren.
Ergänzend wurde das mutagene Potential von Acrylamid und Glycidamid in einem
Mutagenitätstest (HPRT-Mutagenitätstest in V79-Säugerzellen) untersucht.
Acrylamid zeigte wiederum keine signifikante Erhöhung der Mutantenzahl in
Konzentrationen bis 10000 µM. Glycidamid induzierte dagegen in Konzentrationen
von 800 µM eine erhöhte Mutationsfrequenz.
Zusammenfassung
Für Acrylamid wurde in keinem der verwendeten Testsysteme ein Hinweis auf direkte genotoxische Wirkungen erhalten. Im Gegensatz dazu induzierte Glycidamid im HPRT-Mutagenitätstest in V79-Zellen mutagene Wirkungen ab 800µM. Im System Humanblut wurden DNA-Schäden in den Lymphocyten ab einer Konzentration von 10 µM detektiert.
Von besonderer Bedeutung für die derzeit laufenden weiteren Arbeiten ist die Erfassung der Adduktbildung am Hämoglobin in niedrigen Konzentrationsbereich (<10µM) und der Vergleich mit der Induktion von DNA Schäden.
Universität
Kaiserslautern (Fachrichtung Lebensmittelchemie / Umwelttoxikologie)
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Ansprechpartner:
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