Badania dowodzą, że DNA uszkodzone przez wysoką temperaturę w żywności może mieć powiązanie z rakiem

Przyrządzanie żywności w wysokich temperaturach wiąże się z licznymi zagrożeniami dla zdrowia. Spożywanie czerwonego mięsa, często przygotowywanego w wysokiej temperaturze, wiąże się z rakiem jelita grubego i trzustki, a także zespołami metabolicznymi, takimi jak cukrzyca typu 2 i choroby układu krążenia, a także negatywnie wpływa na długowieczność. Gotowanie w wysokiej temperaturze niektórych warzyw do spożycia wiąże się również z ryzykiem choroby. Liczne badania mechanizmów wykazały, że zmiany chemiczne w gotowanej żywności powodują uszkodzenia ludzkiego DNA. To skłoniło Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) do zalecenia ograniczenia publicznego spożycia czerwonego mięsa i ogólnie żywności smażonej w głębokim tłuszczu.

Cel

Badania mające na celu określenie możliwych mechanizmów powiązań oddziaływania wysokiej temperatury na uszkodzenie DNA skupiły się na małocząsteczkowych metabolitach, które mogą reagować z DNA. Na przykład wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) i aminy heterocykliczne (HCA) są wytwarzane w śladowych ilościach podczas gotowania żywności, a następnie po spożyciu ulegają bioaktywacji do form reaktywnych, które alkilują DNA, co powoduje akumulację uszkodzeń i mutacji przez lata narażenia. Inne reaktywne i potencjalnie rakotwórcze małe cząsteczki powstające podczas gotowania w wysokiej temperaturze obejmują aldehydy, akryloamid i związki N-nitrozowe, które mogą alkilować zasady DNA.

Przedstawione dane stanowią według autorów pierwszą dokumentację uszkodzenia DNA żywności w wyniku gotowania i sugerują możliwą nową etiologię ryzyka genetycznego związanego z gotowaną żywnością. Prawdopodobnie różne metody gotowania i różnorodne potrawy spowodują duże różnice w uszkodzeniach DNA w żywności.

Badanie

Przetestowano termostabilność in vitro genomowego DNA (gDNA) ekstrahowanego z komórek HeLa, koncentrując się na deaminacji cytozyny, najczęstszej formie uszkodzenia DNA indukowanego ciepłem in vitro. Analiza wykazała, że ​​poziomy wszystkich 10 badanych uszkodzeń DNA były znacznie zwiększone w DNA wyekstrahowanym z żywności poddanej obróbce cieplnej w porównaniu z tymi w surowej żywności. Wyekstrahowany gDNA poddano przedłużonemu ogrzewaniu (95°C) w celu przyspieszenia deaminacji cytozyny do uracylu w DNA.

Badacze zastosowali chromatografię gazową/tandemową spektrometrię mas (GC-MS/MS) i chromatografię cieczową/tandemową spektrometrię mas (LC-MS/MS) do identyfikacji i ilościowego określenia różnych form chemicznych uszkodzeń zasad DNA w surowej i gotowanej żywności.

Początkowa obserwacja podwyższonej deaminacji cytozyny w wyekstrahowanym gDNA po podgrzaniu spowodowała przetestowanie stabilności DNA w żywności podczas procesów gotowania, skupiając się na aspektach:

• W jakim stopniu DNA w żywności jest uszkodzone podczas gotowania?
• W jaki sposób rodzaj źródła pożywienia i metoda gotowania wpływają na uszkodzenia?

Mieloną wołowinę (80% chudego mięsa), mieloną wieprzowinę (80% chudego mięsa) oraz pokrojone ziemniaki gotowano poprzez gotowanie przez 20 minut lub pieczenie przez 15 minut w piekarniku (220°C), a następnie wyizolowano DNA z poddanych obróbce cieplnej żywności, jak również z niegotowanych produktów kontrolnych.

Wnioski

Badania ujawniły wyraźne różnice w poziomie uszkodzeń w zależności od rodzaju gotowania, przy czym pieczenie (220°C) powodowało więcej szkód niż gotowanie (100°C) w stosunku do surowej żywności. Wydłużony czas w podwyższonych temperaturach ma istotny wpływ, jak wykazały badania DNA inkubowanego w czasie w temperaturze 95°C. Badacze zwracają uwagę, że ich procedura pieczenia była stosunkowo łagodna, a metody gotowania w wyższej temperaturze (grillowanie, smażenie) i długi czas (wędzenie) są powszechne w użytku publicznym.

W obecnych badaniach DNA z ziemniaków było znacznie mniej uszkodzone niż DNA z mięsa; przyczyna tego nie jest jeszcze jasna, chociaż spekuluje się, że obecność wysokiego poziomu skrobi może przyczynić się do pewnej ochrony przed reaktywnymi formami tlenu, być może poprzez wychwytywanie wolnych rodników. Dopiero okaże się, czy dotyczy to innych pokarmów roślinnych. Potencjalnie istotny jest również fakt, że większość roślin zawiera znacznie mniejsze ilości DNA na masę w porównaniu do zwierząt. Wymagane są dalsze badania, aby lepiej zrozumieć uszkodzenia DNA w gotowanej żywności pochodzenia roślinnego w porównaniu z mięsem.

Badania zasugerowały możliwy nowy mechanizm, który może pomóc wyjaśnić powiązania między gotowaniem w wysokiej temperaturze (szczególnie mięsa) a ludzkimi nowotworami i chorobami metabolicznymi. Wyniki sugerują potrzebę dalszych badań w celu oceny skutków długotrwałego narażenia przy niższych stężeniach w celu określenia, które konkretnie uszkodzone gatunki DNA budzą największe obawy. Jeśli dodatkowe badania potwierdzą te wczesne odkrycia, sugeruje to nowe powody, dla których należy kłaść nacisk na przygotowywanie posiłków w obniżonych temperaturach i czasie, a także ogólnie na spożywanie warzyw i surowej żywności.

Na koniec zauważono, że oprócz możliwego znaczenia dla diety, obserwacja odzyskiwania uszkodzonych nukleozydów do komórek i tkanek może służyć jako przydatne narzędzie w przyszłych badaniach uszkodzeń i naprawy DNA. Zazwyczaj badacze stosują ogólne mechanizmy (takie jak dodawanie związków utleniających do pożywki) w celu wywołania uszkodzenia komórkowego DNA, co skutkuje równoczesnym utworzeniem kilku gatunków. Proponowany przez badaczy mechanizm odzyskiwania nukleozydów sugeruje możliwość wprowadzania pojedynczo określonych uszkodzonych gatunków do komórek.

Źródło: ACS Central Science