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Articulo de referencia

glicidamida

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La glicidamida es un compuesto orgánico con la fórmula H₂NC ( O)C₂H₃O . Es un aceite incoloro. Estructuralmente, contiene grupos funcionales amida y epóxido adyacentes . Es un metabolito bioactivo , potencialmente tóxico o incluso carcinogénico del acrilonitrilo y la acrilamida . [ 2 ] [ 3 ] Es una molécula quiral.

Estructura y reactividad

La glicidamida es un metabolito epóxido reactivo de la acrilamida [ 4 ] [ 5 ] y puede reaccionar con nucleófilos . Esto da como resultado la unión covalente del electrófilo . [ 6 ]

La glicidamida da una respuesta positiva en el ensayo de mutagenicidad de Ames /Salmonella, lo que indica que puede causar mutaciones en el ADN . [ 4 ] Sin embargo, "los estudios epidemiológicos de trabajadores sobre posibles efectos en la salud por la exposición a la acrilamida no han mostrado un aumento constante del riesgo de cáncer". [ 7 ]

Formación

Los primeros estudios demostraron que las glicidamidas pueden sintetizarse mediante la acción del peróxido de hidrógeno sobre derivados de acrilonitrilo. [ 8 ]

Más relevante para la salud, la glicidamida se forma a partir de la acrilamida . La acrilamida se genera por pirólisis de proteínas ricas en asparagina . La oxidación de la acrilamida, catalizada por la enzima citocromo P450 2E1 (CYP2E1), produce glicidamida. [ 9 ] Los ácidos grasos saturados protegen a la acrilamida de la formación de glicidamida. Cuando durante el procesamiento de alimentos se utiliza aceite que contiene ácidos grasos insaturados, la cantidad de glicidamida formada es mucho mayor. [ 10 ]

Patología

Reacciones

La glicidamida reacciona con el ADN para formar aductos. Es más reactiva con el ADN que la acrilamida. Se han caracterizado varios aductos de glicidamida-ADN. Los principales aductos de ADN son N7-(2-carbamoil-2-hidroxietil)-guanina (o N7-GA-Gua) y N3-(2-carbamoil-2-hidroxietil)adenina (o N3-GA-Ade). [ 7 ] La glicidamida también reacciona con la hemoglobina (Hb) para formar un aducto de cisteína , S-(20-hidroxi-2-carboxietil)cisteína. [ 6 ] Con esta reacción, también se forman aductos de valina N-terminal. [ 11 ]

Mecanismo de acción

Según una importante revisión, la acrilamida "se metaboliza extensamente, principalmente por conjugación con glutatión , pero también por epoxidación a glicidamida (GA). Se considera que la formación de GA representa la vía subyacente a la genotoxicidad y carcinogenicidad de la acrilamida. La reacción de la glicidamida con el glutatión representa una vía de desintoxicación". [ 12 ] [ 5 ] [ 13 ]

La glicidamida inhibe la proteína ATPasa de sodio/potasio presente en la membrana plasmática de las células nerviosas. [ 14 ] Debido a esta inhibición, aumenta el sodio intracelular y disminuye el potasio intracelular. Esto provoca la despolarización de la membrana nerviosa. La despolarización desencadena un intercambio inverso de sodio/calcio, que causará degeneración axonal mediada por calcio. [ 15 ]

Metabolismo

El hígado es un órgano muy activo en el metabolismo de los xenobióticos . Las sustancias hepáticas modifican los compuestos para hacerlos más solubles en agua, con el fin de excretarlos a través de la bilis y la orina . En el caso de la acrilamida, esta estrategia metabólica resulta en una mayor toxicidad del compuesto. [ 16 ] Aún no está claro si esto ocurre también con la glicidamida.

La glicidamida puede desintoxicarse a través de diversas vías, como la formación de conjugados de glicidamida-glutatión. Existen tanto una vía enzimática a través de la glutatión-S-transferasa como una vía no enzimática. Estos conjugados de glicidamida-glutatión se metabolizan posteriormente a ácidos mercaptúricos mediante diversas peptidasas y transferasas , como la gamma-glutamil-transpeptidasa, la dipeptidasa y la N-acetiltransferasa. Los ácidos mercaptúricos que pueden formarse son la N-acetil-S-(2-carbamoiletil)-cisteína (AAMA), la N-acetil-S-(1-carbamoil-2-hidroxietil)-cisteína (GAMA2) y la N-acetil-S-(2-carbamoil-2-hidroxietil)-cisteína (GAMA3) (Huang et al., 2011). Estos ácidos mercaptúricos se excretan a través de la orina. [ 13 ]

La glicidamida también puede hidrolizarse a gliceramida de forma espontánea o enzimática por la epóxido hidrolasa microsómica. [ 13 ] Esta también puede excretarse a través de la orina. [ 6 ]

Estudios con animales

Ratones y ratas muestran mutaciones y aductos de ADN consistentes con los que surgen de la glicidamida. [ 9 ] [ 17 ] [ 18 ] Otro estudio encontró tumores en los cuerpos de los ratones después del tratamiento con glicidamida [ 19 ] Un estudio del Programa Nacional de Toxicología (2014) [ 20 ] proporcionó evidencia de la actividad carcinogénica de la glicidamida en varias especies de ratas y ratones. Durante dos años, ratas y ratones fueron expuestos a dosis variables de glicidamida en el agua potable. En las ratas y los ratones se encontraron varios efectos carcinogénicos, como carcinomas , fibroadenomas y mesoteliomas malignos.

Referencias

  1. ↑ Hemgesberg, Melanie N.; Bonck, Thorsten; Merz, Karl-Heinz; Sun, Yu; Schrenk, Dieter (2016). " Estructura cristalina de la glicidamida: el metabolito mutagénico y genotóxico de la acrilamida" . Acta Crystallographica Sección E. 72 ( 8): 1179–1182 . Bibcode : 2016AcCrE..72.1179H . doi : 10.1107/S2056989016010859 . PMC 4971867. PMID 27536408 .  
  2. ↑ Friedman, Mendel (2003). "Química, bioquímica y seguridad de la acrilamida. Una revisión". Journal of Agricultural and Food Chemistry . 51 (16): 4504– 4526. Bibcode : 2003JAFC...51.4504F . doi : 10.1021/jf030204+ . PMID 14705871 . 
  3. ↑ Mendel Friedman, Don Mottram, ed. (2005). Química y seguridad de la acrilamida en los alimentos . Springer. ISBN 978-1-4419-3672-1.
  4. 1 2 Bergmark, E., Calleman, CJ, & Costa, LG (1991). Formación de aductos de hemoglobina de acrilamida y su metabolito epóxido glicidamida en la rata. Toxicology and Applied Pharmacology, 111(2), 352-363.
  5. 1 2 Beland, FA, Olson, GR, Mendoza, MC, Marques, MM, & Doerge, DR (2015). Carcinogenicidad de la glicidamida en ratones B6C3F 1 y ratas F344/N por exposición al agua potable durante dos años. Food and Chemical Toxicology, 86, 104-115.
  6. 1 2 3 Grupo de Trabajo de la IARC sobre la Evaluación de los Riesgos Carcinogénicos para los Seres Humanos. "Acrilamida" en Monografías de la IARC sobre la evaluación del riesgo carcinogénico para los seres humanos , Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer, Lyon, Francia, 1994, 60 :389–433.
  7. 1 2 Klaunig, James E. (2008). "Carcinogenicidad de la acrilamida". Journal of Agricultural and Food Chemistry . 56 (15): 5984– 5988. Bibcode : 2008JAFC...56.5984K . doi : 10.1021/jf8004492 . PMID 18624430 . 
  8. ↑ Murray, JV; Cloke, JB (1934). "La formación de glicidamidas por la acción del peróxido de hidrógeno sobre nitrilos α, β-etilénicos". Journal of the American Chemical Society . 56 (12): 2749– 2751. Bibcode : 1934JAChS..56.2749M . doi : 10.1021/ja01327a070 .
  9. 1 2 Besaratinia, A., & Pfeifer, GP (2004). Genotoxicidad de la acrilamida y la glicidamida. Journal of the National Cancer Institute, 96(13), 1023-1029.
  10. ↑ Granvogl, M., Koehler, P., Latzer, L., & Schieberle, P. (2008). Desarrollo de un ensayo de dilución de isótopos estables para la cuantificación de glicidamida y su aplicación a alimentos y sistemas modelo. Journal of agricultural and food chemistry, 56(15), 6087-6092.
  11. ↑ Schettgen, T., Müller, J., Fromme, H., & Angerer, J. (2010). Cuantificación simultánea de aductos de hemoglobina de óxido de etileno, óxido de propileno, acrilonitrilo, acrilamida y glicidamida en sangre humana mediante GC/NCI-MS/MS con dilución isotópica. Journal of Chromatography B 878(27), 2467-2473.
  12. ↑ "Opinión científica sobre la acrilamida en los alimentos" . EFSA Journal . 13 (6). 2015. doi : 10.2903/j.efsa.2015.4104 .
  13. 1 2 3 Luo, YS, Long, TY, Shen, LC, Huang, SL, Chiang, SY y Wu, KY (2015). Síntesis, caracterización y análisis de los conjugados de acrilamida y glicidamida-glutatión. Interacciones químico-biológicas, 237, 38-46.
  14. ↑ Lehning, EJ, Persaud, A., Dyer, KR, Jortner, BS, & LoPachin, RM (1998). Caracterización bioquímica y morfológica de la neuropatía periférica por acrilamida. Toxicology and Applied Pharmacology, 151(2), 211-221.
  15. ↑ LoPachin, RM, & Lehning, EJ (1997). Mecanismo de entrada de calcio durante la lesión y degeneración axonal. Toxicology and Applied Pharmacology, 143(2), 233-244.
  16. ↑ Kurebayashi, H., & Ohno, Y. (2006). Metabolismo de la acrilamida a glicidamida y su citotoxicidad en hepatocitos aislados de rata: efectos protectores de los precursores de GSH. Archives of Toxicology, 80(12), 820-828.
  17. ↑ Manjanatha, MG, Aidoo, A., Shelton, SD, Bishop, ME, McDaniel, LP, Lyn-Cook, LE y Doerge DR (2006). Genotoxicidad de la acrilamida y su metabolito glicidamida administrados en el agua de bebida a ratones Big Blue machos y hembras. Environ Mol Mutagen;47:6–17
  18. ↑ Mei, N., McDaniel, LP, Dobrovolsky, VN, Guo, X., Shaddock, JG, Mittelstaedt, RA, Azuma, M., Shelton, SD, McGarrity, LJ, Doerge, DR y Heflich, RH (2010). La genotoxicidad de la acrilamida y la glicidamida en ratas Big Blue. Toxicol Sci; 115:412–21
  19. ↑ Von Tungeln, LS, Doerge, DR, Gamboa da Costa, G., Matilde Marques, M., Witt, WM, Koturbash, I., Pogribny, IP y Beland, FA (2012). Tumorigenicidad de la acrilamida y su metabolito glicidamida en el bioensayo con ratones neonatales. International Journal of Cancer, 131(9), 2008-2015.
  20. ↑ Programa Nacional de Toxicología. (2014). Informe técnico del NTP sobre toxicología y carcinogénesis: estudios de glicidamida. Recuperado el 11 de marzo de 2016 de https://ntp.niehs.nih.gov/sites/default/files/ntp/htdocs/lt_rpts/tr588_508.pdf