Toxikologie
1/2018 FOOD-Lab 33
Tab. 2: Anzahl der regulierten Gene von PA-behandelten primären humanen Hepatozyten
(Whole-Genome-Microarray). Primäre humane Hepatozyten wurden für 24 h kultiviert
und anschließend mit je 100 μM der PA Echimidin, Heliotrin, Senecionin oder
Senkirkin bzw. mit der Negativkontrolle (1 % ACN) in 3 Replikaten für 24 h inkubiert.
Nach Isolierung der Gesamt-RNA wurden 250 ng RNA für die Hybridisierung mit dem
Affymetrix-Genchip HG-U133 Plus 2.0 eingesetzt. Mit Hilfe der Software Partek® Genomic
Suite wurden Listen mit den differenziell exprimierten Genen zwischen den PABehandlungen
und der Negativkontrolle erstellt. Für die weiteren Analysen wurden nur
Gene mit einer x-fachen Änderung der Genexpression von ≥ 2 und ≤ -2 und einem q-Wert
≤ 0,01 betrachtet. Anzahl der gemeinsam regulierten Gene in den verschiedenen Überschneidungsgruppen.
PA Anzahl Gene1 Σ differentiell
regulierter Gene1 herabreguliert hochreguliert
Echimidin 2962 1594 4556
Senecionin 6400 2223 8623
Heliotrin 1260 546 1806
Senkirkin 2042 1364 3406
hepatokarzinogenen und mutagenen
Wirkungen kommen. Neben der schädigenden
Adduktbildung können die Dehydropyrrolizidinester
durch eine Konjugation
an Glutathion und Glucuronsäuren
auch wieder detoxifiziert werden. Diese
Konjugationen werden durch Glutathion-
S-Transferasen (GST) bzw. UDP-Glucuronosyltransferasen
(UGT) vermittelt und
es entstehen wiederum hydrophile Moleküle,
die über die Niere ausgeschieden
werden können. Neue Arbeiten zeigen
jedoch, dass selbst einige Glutathionkonjugate
so reaktiv sind, dass sie DNA-Addukte
bilden können (Xia et al. 2015).
Gesundheitliche
Risikobewertung
Momentan gibt es keine Hinweise für kanzerogene
Effekte der 1,2-ungesättigten
PA im Menschen. Jedoch wird basierend
auf den Daten zur Metabolisierung, Aktivierung
und DNA-Adduktbildung durch
PA sowie den Daten aus Kanzerogenitätsstudien
in Versuchstieren angenommen,
dass 1,2-ungesättigte PA auch im
Menschen kanzerogen wirken können. So
hat die Internationale Agentur für Krebsforschung
(IARC) die drei PA Lasiocarpin,
Riddelliin und Monocrotalin als möglicherweise
kanzerogen für Menschen (Gruppe
2B) eingestuft. In Bezug auf nicht-kanzerogene
Effekte der PA hat das Committee
on Toxicity (COT) basierend auf einer
2-Jahres-Fütterungsstudie an Ratten und
Mäusen mit Riddelliin (NTP 2003) abgeleitet,
dass bei einer Riddelliin-Dosis von
0,1 μg/kg Körpergewicht pro Tag keine
nicht-kanzerogenen hepatotoxischen Effekte
zu erwarten sind (COT 2008). Diese
Annahmen basieren auf einem no observed
adverse effect level (NOAEL) von
0,01 mg/kg Körpergewicht pro Tag in Ratten
für hepatozytische Zytomegalie und
einem Unsicherheitsfaktor von 100, der
sich jeweils aus einem Unsicherheitsfaktor
von 10 für die inter- und intraspezifischen
Unterschiede zusammensetzt. Aufgrund
der genotoxischen und möglichen kanzerogenen
Wirkung von PA im Menschen
wurde die Ableitung einer tolerierbaren
täglichen Aufnahmemenge für 1,2-ungesättigte
PA als nicht angemessen erachtet.
Stattdessen wurde der Margin of Exposure
Ansatz (MoE) herangezogen. Dieser
dient der Risikobewertung von Verunreinigungen
in Lebens- und Futtermitteln, die
auf Substanzen beruhen, die sowohl als
genotoxisch als auch kanzerogen gelten
(EFSA 2012). Beim MoE handelt es sich vereinfacht
um das Verhältnis zwischen der
kanzerogenen Effektdosis, die aus der Dosis
Wirkungskurve im Tierversuch ermittelt
wird, und dem abgeschätzten, humanen
Expositionsniveau. Basierend auf den Daten
der oben genannten Fütterungsstudie
an Ratten mit Riddelliin, wurde der abgeleitete
BMDL10-Wert (Benchmark dose
lower confidence limit, 10 %) von 237 μg/
kg Körpergewicht pro Tag als Referenzexpositionslevel
für alle PA herangezogen.
Da ein MoE ≥ 10000 als unbedenklich hinsichtlich
kanzerogener Effekte angesehen
wird (EFSA 2005; EFSA 2012), bewertet
die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit
(EFSA) eine Aufnahme von
24 ng 1,2 ungesättigter PA pro kg Körpergewicht
pro Tag als eine Dosis, die nicht
mit kanzerogenen Effekten assoziiert ist.
Es wird daher empfohlen, eine Tageszufuhr
von 24 ng 1,2-ungesättigter PA pro
kg Körpergewicht nicht zu überschreiten.
Berechnungen der EFSA zufolge kann die
Aufnahmemenge 1,2 ungesättigter PA jedoch
für Kleinkinder und Kinder mit einem
Abb. 3: Transport der strukturell-verschiedener PA über den Caco-2-Monolayer: Schematische
Darstellung einer Transwell-Transportkammer (A): Caco-2-Zellen wurden auf einer
Polycarbonatmembran ausgesät und für 3 Wochen bis zur vollständigen Differenzierung
kultiviert. Die Zellen wurden mit Kulturmedium sowohl von apikaler, als auch basolateraler
Seite gefüttert. Nach vollständiger Differenzierung wurde der Caco-2-Zellmonolayer mit
250 nM PA Heliotrin (Hn), Echimidin (Em), Senecionin (Sc) und Senkirkin (Sk) entweder
von basolateral oder apikal für 8 h behandelt und die PA Gehalte in beiden Kompartimenten
der Transportkammer mittels LC-MS/MS bestimmt. Dargestellt (B) ist die Effluxrate
(= scheinbarer Permeabilitätskoeffizient Papp basolateral → apikal/Papp apikal → basolateral),
die den x-fachen Efflux über die apikale Membran im Vergleich zur basolateralen
beschreibt. Dargestellt sind Mittelwerte und Standardabweichung von mindestens 3 Experimenten
(** p<0.01, OneWay ANOVA mit anschließendem Bonferroni t-test).
1 Fold Change ≥ 2 und ≤ -2 , q-Wert ≤ 0,01