Naukowcy niedawno odkryli zaskakujący i potencjalnie znaczący powód, dla którego jedzenie potraw często gotowanych w wysokich temperaturach, takich jak czerwone mięso i dania smażone w głębokim tłuszczu, zwiększa ryzyko zachorowania na raka. Domniemany winowajca: DNA w żywności, która została uszkodzona w procesie gotowania.

Jak pokazano po raz pierwszy znanym autorom, badanie przeprowadzone przez naukowców ze Stanford i ich współpracowników z National Institute of Standards and Technology (NIST), University of Maryland i Colorado State University ujawnia, że ​​składniki uszkodzonego termicznie DNA mogą być wchłaniane podczas trawienia i włączane do DNA konsumenta. To wchłanianie bezpośrednio powoduje uszkodzenie DNA konsumenta, potencjalnie wywołując mutacje genetyczne, które mogą ostatecznie doprowadzić do raka i innych chorób.

Chociaż jest zbyt wcześnie, aby stwierdzić, że dzieje się tak u ludzi – w badaniu zaobserwowano jedynie wchłanianie składników DNA uszkodzonych przez ciepło i zwiększone uszkodzenia DNA w komórkach hodowanych w laboratorium i myszach – odkrycia mogą mieć ważne implikacje dla wyborów żywieniowych i zdrowia publicznego.

„Wykazaliśmy, że gotowanie może uszkadzać DNA w żywności i odkryliśmy, że spożywanie tego DNA może być źródłem ryzyka genetycznego” – powiedział starszy autor badania Eric Kool, profesor chemii George A. i Hilda M. Daubert w Instytucie Chemii Uniwersytetu im. Stanford Szkoła Nauk Humanistycznych i Nauk. „Opieranie się na tych odkryciach może naprawdę zmienić nasze postrzeganie przygotowywania posiłków i wyborów żywieniowych”.

Yong Woong Jun, były pracownik naukowy z tytułem doktora chemii w Stanford, a obecnie w Koreańskim Instytucie Zaawansowanej Nauki i Technologii, jest głównym autorem badania, które zostało opublikowane 1 czerwca w Centralna nauka ACS.

Nowe zagrożenie genetyczne

Wiele badań łączy spożywanie zwęglonej i smażonej żywności z uszkodzeniem DNA i przypisuje szkodę pewnym małym cząsteczkom, które tworzą tak zwane gatunki reaktywne w organizmie. Warto jednak zauważyć, że te małe cząsteczki wytwarzane podczas typowego gotowania są tysiące razy mniejsze niż ilość DNA występującego naturalnie w żywności, mówi Kool.

Aby te reaktywne gatunki mogły spowodować uszkodzenie DNA, muszą fizycznie napotkać DNA w komórce, aby wywołać szkodliwą reakcję chemiczną – najprawdopodobniej rzadkie zdarzenie. W przeciwieństwie do tego, kluczowe składniki DNA znane jako nukleotydy, które są dostępne w wyniku normalnego rozkładu biomolekuł – na przykład podczas trawienia – są łatwo włączane do DNA komórek, co sugeruje prawdopodobną i potencjalnie znaczącą ścieżkę uszkodzenia DNA żywności. inne DNA w dalszych etapach łańcucha dostaw u konsumentów.

„Nie wątpimy, że małe cząsteczki zidentyfikowane we wcześniejszych badaniach są rzeczywiście niebezpieczne” – mówi Kool. „Ale to, czego nigdy nie udokumentowano przed naszym badaniem, to potencjalnie duże ilości uszkodzonego termicznie DNA, które można pobrać do własnego DNA konsumenta”.

Jesteśmy tym co jemy

Wiele osób nie zdaje sobie sprawy, że żywność, którą jemy – mięso, ryby, zboża, warzywa, owoce, grzyby i tak dalej – zawiera DNA organizmów, z których pochodzi. Przeoczenie jest zrozumiałe, ponieważ DNA nie pojawia się na etykietach żywieniowych w taki sam sposób jak białko, węglowodany, tłuszcz, witaminy i minerały. Jednak ilości pochłoniętego DNA nie są bez znaczenia. Na przykład około 500 gramów (16 uncji) steku wołowego zawiera ponad gram (0,04 uncji) krowiego DNA, co sugeruje, że narażenie ludzi na potencjalnie uszkodzone przez ciepło DNA również nie jest bez znaczenia.

Głównym celem laboratorium Koola w Stanford jest szczegółowe zbadanie, w jaki sposób naprawiane są złożone cząsteczki DNA – zarówno po nieuniknionych błędach naturalnych, jak i uszkodzeniach wywołanych ekspozycją środowiskową. W tym celu laboratorium Koola i jego współpracownicy opracowali sposoby indukowania i mierzenia określonych form uszkodzeń DNA.

Kontynuując ten kierunek badań, Kool zaczął się zastanawiać nad hipotetycznym związkiem z DNA przenoszonym przez żywność i dobrze znanym procesem „ratowania” i ponownego wykorzystywania skrawków DNA przez organizm. Naukowcy przystąpili do gotowania żywności – mianowicie mielonej wołowiny, mielonej wieprzowiny i ziemniaków – poprzez 15-minutowe gotowanie w 100°C (212°F) lub 20-minutowe łagodne pieczenie w 220°C (około 430°F). Następnie naukowcy ze Stanford wyodrębnili DNA z tych pokarmów i wysłali próbki do współpracowników z NIST.

Zespół NIST, kierowany przez Mirala Dizdaroglu, wykazał, że wszystkie trzy produkty spożywcze wykazywały uszkodzenia DNA podczas gotowania i pieczenia, a wyższe temperatury zwiększały uszkodzenia DNA w prawie wszystkich przypadkach. Co ciekawe, nawet samo gotowanie, stosunkowo niska temperatura gotowania, nadal powodowało pewne uszkodzenia DNA. Pojawiły się również inne intrygujące wyniki – na przykład ziemniaki powodowały mniejsze uszkodzenia DNA w wyższych temperaturach niż mięso z nieznanych przyczyn.

Dwa najpowszechniejsze rodzaje uszkodzeń obejmowały składnik nukleotydowy zawierający związek zwany cytozyną zmieniający się chemicznie w pokrewny związek zwany uracylem oraz dodanie tlenu do innego związku zwanego guaniną. Oba rodzaje uszkodzeń DNA są genotoksyczne, ponieważ mogą ostatecznie upośledzać funkcjonowanie genów i sprzyjać mutacjom, które powodują niekontrolowaną replikację komórek jako raka.

Następnie zespół Koola odsłonił hodowane w laboratorium komórki i nakarmił myszy roztworem zawierającym uszkodzone termicznie składniki DNA w wysokich stężeniach. Naukowcy wykorzystali innowacyjne narzędzie, stworzone we własnym zakresie w laboratorium Koola w poprzedniej pracy, które oznacza miejsca uszkodzonego DNA cząsteczkami fluorescencyjnymi, ułatwiając pomiar stopnia uszkodzenia. Ogólnie rzecz biorąc, wyhodowane w laboratorium komórki wykazały znaczne uszkodzenia DNA wynikające z wchłaniania uszkodzonych termicznie składników DNA. Jeśli chodzi o myszy, uszkodzenia DNA pojawiły się wyraźnie w komórkach wyściełających jelito cienkie, co ma sens, ponieważ tam odbywa się większość trawienia pokarmu.

Zasługuje na dalsze dochodzenie

Zespół planuje teraz zagłębić się w te szokujące wstępne ustalenia. Jedną z przyszłych ścieżek badań jest testowanie szerszej gamy żywności, zgodnie z ideą, że żywność o wysokim poziomie zawartości DNA, taka jak produkty pochodzenia zwierzęcego, może stanowić większe potencjalne zagrożenie genetyczne niż żywność o niskim poziomie DNA, taka jak ziemniaki i inne rośliny. Naukowcy planują również zbadać metody gotowania, które symulują różne preparaty żywnościowe – na przykład gotowanie żywności przez dłużej niż 20 minut.

Co ważne, zakres badań będzie musiał zostać rozszerzony na długoterminowe, niższe dawki DNA uszkodzonego przez ciepło, oczekiwane przez dziesięciolecia konsumpcji w typowej diecie człowieka, w porównaniu z wysokimi dawkami podawanymi w badaniu potwierdzającym słuszność koncepcji.

„Nasze badanie rodzi wiele pytań dotyczących całkowicie niezbadanego, ale prawdopodobnie znacznego chronicznego ryzyka zdrowotnego wynikającego ze spożywania potraw grillowanych, smażonych lub przygotowywanych w inny sposób z wysoką temperaturą” – powiedział Kool. „Nie wiemy jeszcze, dokąd doprowadzą te wstępne odkrycia, i zapraszamy szerszą społeczność naukową do oparcia się na nich”.