Rolul aminelor biogene în toxicologia nutrițională: revizuire

1 Universitatea de Științe ale Sănătății (Istanbul), Facultatea de Medicină Hamidiye, Departamentul de Biochimie Medicală, Istanbul, Turcia

2 Ministerul Sănătății, Spitalul de Stat Nevsehir, Departamentul de Urologie, Nevsehir, Turcia

3 Universitatea Istinye, Facultatea de Medicină, Istanbul, Turcia

Abstract

Aminele biogene, care sunt responsabile pentru realizarea multor condiții fiziologice ale corpului nostru, sunt compuși care pot fi produși de microorganisme în special în alimentele fermentate cu conținut ridicat de proteine. Ele pot avea efecte nocive asupra sănătății umane numai atunci când sunt luate în cantități mari împreună cu alimente. Cu toate acestea, la persoanele cu metabolism antitoxic afectat, care este responsabil pentru detoxifiere, cantități chiar mai mici pot provoca efecte toxice. Cele mai frecvente efecte asupra sănătății sunt greață, vărsături, dureri de cap severe, hipotensiune arterială, hipertensiune arterială, tahicardie, diferite reacții alergice, dureri abdominale și deces în cazuri mai severe. Din aceste motive, au fost stabilite legislații privind aminele biogene din alimente, cu unele restricții. Producătorii de alimente au fost rugați să respecte aceste legislații. Cu toate acestea, în ciuda tuturor precauțiilor, aminele biogene din alimente nu au fost eliminate complet. Sunt necesare încă cercetări suplimentare pentru a găsi soluții eficiente pentru a preveni formarea de amine biogene. În plus, consumatorii trebuie să fie conștienți de această problemă.

Primit la 10 ianuarie 2020; Acceptat la 16 ianuarie 2020; Publicat la 18 ianuarie 2020;

Editor academic:Mahipal Singh Sankhla, Universitatea Galgotias, Departamentul de Științe Legale, India

Verificat pentru plagiat: da

Revizuit de:Single-orb

Interese concurente

Autorii au declarat că nu există niciun interes concurent.

Citare:

Introducere

Potențialul formării de amine biogene a microorganismelor în alimentele fermentate poate fi destul de diferit. Acest lucru este legat de activitățile enzimei decarboxilază ale microorganismelor. Prin urmare, detectarea bacteriilor cu activitate enzimatică decarboxilază este importantă pentru a preveni acumularea de amine biogene în alimente. Mai mult, acești compuși nocivi trebuie cunoscuți atât pentru sănătatea umană, cât și pentru calitatea alimentelor. Astăzi, în multe țări, există legislații privind conținutul și cantitățile de amină biogenă din produsele fermentate. Aceste legislații și reglementări vizează în principal prevenirea acumulării de amine biogene în produsele alimentare. Sunt orientate către producător 1, 4, 5. Cu toate acestea, aceste măsuri nu au limitat complet formarea aminei biogene. De asemenea, creșterea gradului de conștientizare a consumatorilor pare să fie una dintre cele mai eficiente soluții în acest sens.

Amine biogene

Aminele biogene sunt compuși organici de azot cu greutate moleculară mică. Aminele biogene se formează din cauza decarboxilării aminoacizilor în timpul conversiei unităților de carbohidrați de acid lactic și compuși organici de către microorganisme care permit maturarea alimentelor (fermentare). Atunci când sunt luați în cantități mari, provoacă intoxicație alimentară. Cantitățile toxice de amine biogene sunt produse în timpul procesării, preparării și depozitării produselor vegetale și animale bogate în proteine. Aminele biogene naturale din celulele animale și umane se formează prin decarboxilarea aminoacizilor sau aminarea și transaminarea aldehidelor și cetonelor. Sunt în special molecule cu structuri aromatice și heterociclice. Cinci dintre aminele biogene naturale (dopamină, norepinefrină, epinefrină, histamină și serotonină) joacă roluri importante în organism ca neurotransmițători 6, 7, 8. Cu toate acestea, ele pot provoca efecte nocive atunci când sunt luate cu cantități mari de alimente.

Este necesar un mediu adecvat pentru reacțiile de decarboxilare în timpul formării aminelor biogene. Acest mediu este asigurat de procesele de preparare a produselor alimentare, cum ar fi prezența aminoacizilor liberi, contaminarea microbiană și tratamentul termic. Aminele biogene (cum ar fi adrenalina, histamina, tiramina și serotonina) implicate în procesele fiziologice normale ar trebui evaluate în mod diferit de aminele biologice toxice 6, 9, 10, 11. Toate aminele biogene derivate din catecol sunt compuse din aminoacizi tirozinici, care este un precursor comun. Aminele biogene pot fi detectate foarte precis prin GS-MS sau HPLC 12 .

Dopamina

Dopamina, o importantă amină biogenă responsabilă de sentimentul de motivație și recompensă, este sintetizată prin decarboxilarea 3,4-dihidroxifenilalaninei (Figura 1). Dopamina se găsește frecvent în corpul striat, care joacă un rol important în coordonarea mișcărilor motorii ale corpului 13, 14. Se crede că această regiune este degenerată în boala Alzheimer. Prin urmare, pentru a compensa dopamina redusă, se administrează L-dopa care poate trece bariera hematoencefalică în timpul tratamentului. Cu toate acestea, starea enzimelor decarboxilazei care transformă moleculele de dopamină și catabolismul periferic al L-dopa nu trebuie ignorate. După cum se știe, imediat ce se ia L-dopa, acesta se catabolizează rapid în intestin și în țesuturile periferice. Prin urmare, L-dopa este administrat împreună cu carbidopa, un inhibitor al dopaminei decarboxilazei care nu traversează bariera hematoencefalică și selegilina, un inhibitor al monoaminooxidazei (MAO) 15, 16. Cu toate acestea, hidrazina, un produs de degradare a carbidopei, este genotoxică și posibil cancerigenă. Dopamina este, de asemenea, utilizată în tratamentul șocului, deoarece mărește arterele renale și activează receptorii β-adrenergici din inimă și crește debitul cardiac.

figura 1. Neurotransmițători biogeni aminici sintetizați din aminoacizi tirozinici

revizuirea

Într-un studiu care investighează efectele renale ale aminelor biogene; S-a constatat că dopamina și 5-hidroxitriptamina sunt convertite între ele de enzima aromatică L-aminoacid decarboxilază din celulele tubulare renale 17. L-dopa și dopamina afectează transferul de Na + în afara celulei și K + în interiorul celulei prin inhibarea reversibilă a Na + -K + ATPazei. Aceste amine vasoactive acționează asupra receptorilor dopaminergici din vasele renale și coronare, crescând fluxul sanguin fără a modifica tensiunea arterială. Prin urmare, ele accelerează filtrarea glomerulară în timp ce cresc fluxul sanguin renal. De asemenea, inhibă sinteza aldosteronului și pompele de Na-K ATPază, rezultând natriureza 18, 19. Acest lucru face dificilă păstrarea apei în zona intravasculară. Acest lucru sugerează, de asemenea, că aminele biogene preluate prin alimente pot duce la modificări ale tensiunii arteriale și efecte renale, prin transformări intrarenale. Acest lucru va provoca probleme de sănătate mai grave la pacienții cu metabolizare antitoxică afectată, la pacienții hipotensivi/hipertensivi și la cei cu boli de inimă sau renale.

Nivelurile de dopamină sunt asociate cu unele boli urologice. De exemplu, s-a constatat că bupropionul, un inhibitor al recaptării norepinefrinei-dopaminei (NDRI), reduce motilitatea spermei la șobolani atunci când este luat la o doză de ≥30 mg/kg. Cu toate acestea, s-a raportat că metilfenidatul, un NDRI, crește rata spermatozoizilor cu morfologie anormală a cozii la șobolani, crește numărul de spermatogonii și spermatozoizi și reduce numărul de spermatide rotunde. În plus, s-a raportat că sibutramina scurtează trecerea spermatozoizilor din epididim și reduce numărul total de spermatozoizi din epididim, la șobolani 20. Chen G. și colab. a demonstrat că întreruperea căii receptorilor de dopamină-2 în amigdala basolaterală la șobolani poate contribui la dezvoltarea disfuncției erectile neorganice (DE) și că agoniștii receptorilor de dopamină-2 pot reabilita ED în modele de șobolani cu ED 21 neorganice .

Norepinefrina

O altă amină biogenă, norepinefrina, este sintetizată din dopamină de enzima dopamină β-hidroxilază găsită în vezicule. De aici, este transportat la terminalele nervoase adrenergice. Cea mai proeminentă clasă de neuroni care exprimă norepinefrină sunt celulele ganglionare simpatice 13, 14, 22. Norepinefrina este, de asemenea, un transmițător important al locus coeruleus, un nucleu al trunchiului cerebral asociat cu somnul și vigilența, atenția și comportamentul de hrănire. tipul de receptori. Dopamina este un neurotransmițător care modulează transmisia colinergică în ganglionii autonomi. De asemenea, inhibă reabsorbția Na + și H2O în rinichi și provoacă vasodilatație renală 23, 24, 25. Epinefrina și norepinefrina sunt agenți neurohumorali care sunt eliberați în sânge de către medulla suprarenală. Cantitatea de epinefrină eliberată este destul de mare în comparație cu norepinefrina. Toate aceste amine biogene sunt esențiale pentru funcțiile fiziologice ale corpului. Cu toate acestea, atunci când sunt luate în cantități mari, acestea cauzează probleme grave.

Figura 2. Localizarea norepinefrinei (NE), epinefrinei (E) și acetilcolinei (ACh) la nivelul nervului preganglionic și al terminațiilor nervoase postganglionare în sistemul nervos simpatic.

Excesul de noradrenalină din diferite țesuturi a fost asociat cu unele boli. De exemplu, într-un studiu realizat de Stein și colab., S-a raportat că noradrenalina a crescut în urină la pacienții cu cistită interstițială 26. Diederichs și colab. au raportat că administrarea intracavernă de norepinefrină (într-o manieră dependentă de doză) a redus erecția penisului din cauza nervului cavernos. Stimularea simpatică reduce sau elimină complet erecția penisului indusă de acetilcolină sau polipeptida intestinală vasoactivă. S-a ajuns la concluzia că norepinefrina este un neurotransmițător important în controlul detumescenței penisului 27 .

Epinefrina

Epinefrina este prezentă în creier la niveluri mai scăzute decât alte catecolamine. Se mai numește adrenalină. Feniletanolamina-N metil transferaza, care sintetizează epinefrină, este prezentă numai în neuronii care secretă epinefrină. Funcția neuronilor care conțin epinefrină în sistemul nervos central nu este pe deplin înțeleasă. Există două enzime principale implicate în catabolismul catecolaminelor, monoaminooxidaza mitocondrială (MAO) și catecolul citoplasmatic O metil transferaza (COMT) în neuroni și celule gliale. Inhibitorii acestor enzime sunt folosiți ca antidepresive în clinicile de psihiatrie 22, 28, 29. Mai ales, este produs de medula suprarenală, care este un organ ganglionar postsinaptic, care ajunge prin țesuturi periferice prin circulație. Este produs de medulla suprarenală, care este un ganglion postsinaptic, și ajunge la țesuturile periferice prin circulație.

Epinefrina are multe efecte vitale și are loc în tratamente. De exemplu, este încă utilizat cu succes în tratamentul cazurilor de priapism de urgență 30. În plus, administrarea intravezicală de epinefrină a fost inhibată hemoragia și inflamația în vezică la un model de șobolan care are cistită hemoragică indusă de ciclofosfamidă 31 .

Histamina

Histamina este o amină biogenă sintetizată din histidină de histidina decarboxilază. Histamina metiltransferază și MAO sunt implicate în catabolismul acesteia. Histamina și histidina decarboxilaza se găsesc în neuronii din hipotalamus, iar receptorii histaminei se găsesc intens în neuroni în aproape toate regiunile creierului și măduvei spinării. Histamina mediază excitarea și atenția în sistemul nervos central, la fel și acetilcolina și norepinefrina 32, 33. În țesuturile periferice, histamina este eliberată din mastocite ca răspuns la deteriorarea țesutului și la reacțiile alergice. Histamina este, de asemenea, eficientă în modularea contracției vezicii urinare. Stromberga și colab. a raportat că stimularea receptorilor histaminici H1 a provocat contracții atât în ​​lamina propria cât și în țesutul detrusor al vezicii urinare. Activarea receptorilor histaminici H2 previne doar contracțiile mediate de receptorul H1 în lamina propria, nu în țesutul detrusor. Pe baza acestor rezultate, receptorii H1 și H2 pot fi ținte potențiale în viitor, în tratamentul vezicii hiperactive și a altor tulburări de contracție a vezicii urinare 34 .

Serotonina

Figura 3. Sinteza 5-hidroxitriptaminei din aminoacid triptofan

Discuţie

Deși aminele biogene sunt prezente în concentrații scăzute în alimentele proaspete, ele pot duce la efecte mai mari decât se aștepta, mai ales atunci când sunt luate cu alimente de origine animală bogate în proteine. Aminele biogene din alimentele fermentate procesate, aminele biogene formate prin decarboxilare microbiană în alimente, aminele biogene formate prin dezaminarea aldehidelor și cetonelor pot crește, de asemenea, nivelurile sanguine la niveluri ridicate 38, 39. Ca și în alimentele bogate în proteine, cum ar fi fermentația sau peștele și produsele din pește tratate termic, carnea și produsele din carne, laptele și produsele lactate; Alimentele cu conținut scăzut de proteine, cum ar fi vinul, berea, legumele, fructele, pot conține, de asemenea, niveluri ridicate de amină biogenă 38, 40 .

În plus față de aminele biogene naturale, există multe tipuri diferite de amine biogene care prezintă un risc de administrare orală. Cele mai importante dintre acestea sunt cadaverina, putrescina, spermina, spermidina, agmatina, feniletilamina, tiramina, triptamina, histamina, cadaverina, agmatina, spermina și spermidina 41, 42. Fiecare dintre aceste amine biogene, chiar și atunci când sunt luate în cantități mari, prezintă riscuri toxice potențiale. Mai mult, efectele toxice se datorează de obicei efectului mai multor amine biogene, mai degrabă decât unei singure amine biogene. Cele mai toxice dintre aceste amine biogene și cele mai importante din punct de vedere al siguranței alimentelor sunt histamina și tiramina 43. Acestea sunt produse în principal de alimente fermentate și de activitate microbiană intensă. Când histamina este administrată la concentrații mari, aceasta determină eliberarea de adrenalină și noradrenalină, stimularea mușchilor netezi, stimularea neuronilor senzitivi și motori, hipotensiune arterială și reacții alergice. Tiramina provoacă hipertensiune, tahicardie, hipercapnie, hiperglicemie și cefalee.

Aminele aromatice au fost identificate pentru prima dată ca fiind cancerigene în industria vopselelor. În special, 4-aminobifenilul și 2-naftilamina sunt bine-cunoscuți agenți cancerigeni ai vezicii umane. Aceste amine aromatice heterociclice sunt produse de piroliză a proteinelor, care se găsesc și în alimentele supra-prăjite și în fumul de tutun 48. Consumul de tutun și expunerea la amine aromatice ocupaționale sunt doi factori de risc identificați pentru cancerul vezicii urinare, iar prevenirea expunerii la acestea a contribuit semnificativ la reducerea mortalității, în special în rândul bărbaților 49. Agenția Internațională pentru Cercetarea Cancerului (IARC) a raportat că, în majoritatea țărilor, în cazurile de cancer legate de țigări, care este furnizarea de amină aromatică, riscul atribuit a ajuns la 50% la bărbați și 25% la femei 50. Mai mult, s-a raportat că unul dintre cei mai bine definiți factori de risc în carcinomul cu celule renale este țigara, sursa de amină aromatică 51. În plus, studiile pe animale au arătat că α-difluorometilornitina, un inhibitor al biosintezei poliaminei, poate inhiba formarea tumorilor cutanate 52 .

Sıddıqui și colab. a constatat că 5-hidroxitriptamina cauzează proliferarea celulelor, iar antagoniștii 5-hidroxitriptaminei provoacă inhibarea proliferării în diferite celule tumorale, cum ar fi carcinomul de prostată, carcinomul pulmonar și carcinomul colonului 53. Într-un studiu care a investigat efectele serotoninei asupra carcinomului de prostată uman, realizat de Abdul și colab, a raportat că serotonina, o amină biogenă, crește creșterea tumorilor de prostată și, prin urmare, poate fi o țintă pentru tratament 54 .

Concluzie

Ca urmare, din cauza aminelor biogene sunt un factor predispozant pentru cancer, precum și cauzează multe efecte toxice, cantitățile de amine biogene din alimentele de origine animală și vegetală sunt importante. Prin urmare, este încă nevoie de cercetări, care vor găsi soluții eficiente pentru a preveni formarea de amine biogene. În plus, atât producătorii, cât și consumatorii ar trebui să fie conștienți de această problemă.

Dezvăluire

În această lucrare nu există un potențial conflict de interese al autorilor. Autorii nu au primit niciun sprijin financiar pentru acest studiu.