Slide 1

B) TOXINE DIN PLANTE

65% din proteine i peste 80% din energia hranei sunt furnizate de plante, care reprezint peste 82% din totalul produselor alimentare mondiale. Produii metabolismului plantelor (primari sau secundari) sunt foarte numeroi, unii fiind studiai i ca substane toxice pentru organismul uman (de obicei cei secundari). Produii metabolici secundari fabricai de plante au multiple roluri, fiind eseniali existenei regnului vegetal. Cel mai important este cel de aprare mpotriva bacteriilor, viruilor i ciupercilor. Unii din aceti metabolii secundari sunt sintetizai n cantiti mari n urma unor agresiuni ale mediului extern asupra plantelor. n general, compuii constitueni ai plantelor sunt de trei tipuri, d.p.d.v. al efectului fiziologic:- ineri;- benefici;- toxici.

ntruct nu exist substan chimic netoxic, cele trei aciuni fiziologice sunt dependente de doz. Diferenierea ntre aportul caloric asociat unei funcii fiziologice normale, benefice i uneia duntoare este tot mai ngust. Doza poate determina apariia efectului toxic pentru un component normal, indiferent sau benefic.Unii compui interfer ca aciune, potennd sau anulnd efectul toxic.

Inhibitori enzimaticiSunt de trei tipuri:

- inhibitori de proteaze;

- inhibitori amilazici;

- inhibitori lipazici.Inhibitorii proteazelor sunt omniprezeni; rolul lor n plante ar fi funcia fiziologic de prevenire a unor proteolize indezirabile. Prin proprietile lor, pot fi viitori candidai n aplicaii clinice.Clasificarea inhibitorilor de proteaze este complex, cea mai nou fiind legat de similaritile din secvena primar a aminoacidului i/sau de localizarea legturii S-S- n molecul. Unii conin 100-200 aminoacizi n molecul.Pot fi compui din cartof (inhib tripsina/chimotripsina), din cereale (inh. chimotripsina), dovleac (inh. tripsina) etc. Sunt proteine neglicozilate, solubile n ap, care constituie circa 0,2 2% din coninutul total de proteine solubile ale unei plante. Se mai gsesc i n soia, trifoi, mazre, fasole, varz, roii, ceap, mar, banan etc. Inhibitorii de tripsin produc hipertrofia i hiperplazia pancreasului, cauznd o cretere a activitii secretorii a acestuia. Complexul enzim-inhibitor nu se reabsoarbe, dar nici nu se degradeaz. Rezult n final o pierdere a aminoacizilor cu S, care trebuie compensat printr-un aport crescut al acestora din hran. n cazul n care acesta nu se realizeaz, organismul nu se mai poate dezvolta, ntruct pierde compui cu S, aminoacizi eseniali (cisteina, metionina etc). Pentru eliminarea acestor compui din legume, acestea trebuie prelucrate termic.

Categoria inhibitorilor amilazici include unele extracte de gru, secar sau fasole. Alctuiesc cca. 5-6% din totalul proteinelor solubile existente n boabele de fasole, avnd o mas molecular de 45000 49000 Da. Ca efect, dei nu foarte pregnant, al scderii gradului de hidroliz a amidonului n intestin, apare scderea absorbiei de glucide n intestin i instalarea unor schimbri metabolice. Compuii de acest tip nu sunt degradabili la nclzire, astfel c se pot regsi n cantiti mari n produsele de panificaie.

Inhibitorii lipazici sunt foarte rari, acionnd la suprafaa de separaie ulei-ap a unei picturi de ulei emulsificate. Au fost observai n anii 70 n extracte de soia, care scdeau activitatea lipolitic a lipazei pancreatice. Pot forma un complex cu enzima sau pot aciona prin adeziunea la interfaa ap-ulei, micornd astfel concentraia de substrat. Se gsesc i n ginseng. Ca efecte negative se pot cita scderea absorbiei de grsimi, care se coreleaz cu o scdere a aportului de vitamine liposolubile, crampe abdominale, eliminarea de grsimi n fecale etc.

2) Fitai

- sunt compui derivai ai acidului fitic (inozitol-hexafosfat). Inozitolul este un poliol (hexol) al ciclohexanului. Acidul fitic reprezint un procent important de fosfor din plante, srurile cu Ca/Mg ale acestui acid fiind cele mai rspndite n cereale sau legume; - preocuprile legate de prezena acidului liber n plante sunt de natur relativ recent; compuii de acest tip au intrat n atenia cercettorilor datorit capacitii de a forma compui stabili cu unii ioni minerali, la pH de valori fiziologice. Acidul fitic conine ase grupri fosfat reactive i este un agent chelatant. Compuii sunt formai nu numai ntre cation i una sau dou grupri fosfat, ci i ntre cation i dou grupri fosfat din dou molecule de acid fitic. Se produce astfel o scdere a absorbiei ionilor Ca i Mg din intestin, cu posibile urmri fiziologice;

- ionii divaleni de Cu i Zn sunt i ei complexai de acidul fitic, nefiind absorbii n organism;

- cel mai mare coninut de fitai l prezint tarele de gru, secara i sorgul (cereale), pentru legume soia, mazrea i fasolea, seminele de cnep, bumbac i alunele de pmnt, iar dintre mirodenii mutarul i coriandrul;

fitaii pot inhiba unele enzime pancreatice (tripsina, pepsina, -amilaza i -glucozidaza);- dup unii cercettori, acidul fitic/fitaii ar constitui un factor de protecie mpotriva cancerului de colon/sn, prin abilitatea de a lega unele proteine sau glucide i prin formarea de inozitol-trifosfat, un stimulant al activitii celulelor NK, ce distrug celulele canceroase.

Acidul fitic i posibilitile sale de legare n cereale i leguminoase

reducerea biodisponibilitii mineralelor de ctre hrana bogat n fitin (alt denumire a acidului fitic i srurilor sale) depinde de mai muli factori: concentraia de minerale i fitai n hran, abilitatea transportorilor endogeni ai mucoasei intestinale de a absorbi complexul fitat-minerale, gradul de procesare al hranei (ajustarea pH-ului, nivel de rafinare, adiia sau ndepartarea inhibitorilor/intensificatorilor din alimente);

n afar de reducerea coninutului de minerale, fitaii interacioneaz nespecific cu enzimele, proteinele i carbohidraii. Pot inhiba pepsina, tripsina, -amilaza i -glucozidaza. Inhibarea pepsinei este cauzat de pH-ul acid la care aceasta este activ, care permite formarea unor legturi electrostatice puternice ntre fitai i grupele funcionale pozitive ale enzimei. n cazul pH-ului neutru sau bazic, gruprile negative ale enzimei inhib formarea complecilor protein-acid fitic, n cazul n care nu sunt prezeni cationi (Ca sau Mg). De aceea inhibarea enzimelor proteolitice (tripsin, chimotripsin) este nesemnificativ fa de cea a pepsinei. Interacia cu enzimele este important, ntruct se observ o scdere a digerrii proteinelor i amidonului n cazul unei alimentaii bogate n fitai;

considerat mult timp un antinutrient, acidul fitic, datorit efectelor anticancerigene, a devenit un factor nutriional important, dei are dezavantaje.3) Taninuri

sunt compui fenolici larg rspndii n domeniul vegetal. Din plante, ajung n animale, prin hran, fiind exclusiv de origine vegetal; materiile tanante (taninuri) sunt, prin definiie, substane care dau cu proteinele i alcaloizii precipitate insolubile, neputrescibile i sunt utilizate la tbcitul pieilor. n ap formeaz soluii coloidale, cu gust astringent. Cu clorura feric dau coloraii intense verde/negru, un indiciu al prezenei grupelor fenolice n numr mare. Taninurile sunt rspndite n natur sau se obin prin sintez. n natur, taninurile sunt stocate n coaja, frunzele i fructele plantelor: stejar, molid, salcm, mesteacn, castan, salcie, eucalipt, etc. sau n gogoile de ristic (nuci de Alep, tanin turcesc, chinezesc - excrescene patologice ce apar pe frunzele de stejar n urma nepturii unor viespi). exist trei clase principale de taninuri: 1) derivate din acid galic (taninuri hidrolizabile);

2) derivate din flavone (flavan-3-ol, sunt taninuri nehidrolizabile sau condensate, numite i catehice);

3) derivate din floroglucinol (florotaninuri).

cei de mas molecular mic nu sunt toxici, n doze i condiii normale; o anume toxicitate prezint polifenolii condensai (taninuri nehidrolizabile), care provin din flavone (numii si polifenoli);

1) Taninuri hidrolizabile: elibereaz la hidroliz acid galic (sintetizat n plante din acid shikimic) sau un derivat al acestuia, acidul elagic (acid digalic) i glucoz. Taninurile ce conin acid galic se numesc galotaninuri, cele derivate de la acid elagic, elagitaninuri.

acid galic (acid 3,4,5-trihidroxibenzoic)acid elagic se gsesc n unele tipuri de mangrove (Lumnitzera littorea), precum i n fructe (n cantiti mari n zmeur, de 10 ori mai mult n fragii slbatici); au efect antioxidant, antiviral, antibacterian, anticancerigen, antiparazitar i imunitar. 2) Taninuri nehidrolizabile (catehice): nu hidrolizeaz, prin nclzire cu hidroxizi alcalini formeaz pirocatehin. Se extrag din scoara de stejar, salcm, mesteacn, salcie etc. Deriv din epicatehina (a) si epigalocatehina (b), prin policondensare.

a)b) catehina (izomer epicatehina) deriv din flavan-3-ol (3), dar are 4 grupri hidroxi n plus;

3)

majoritatea taninurilor condensate sunt solubile n ap, unele doar n octanol; monomerii, dimerii i trimerii catehinei sunt incolori, speciile superioare sunt taninuri i sunt intens colorate; se gsesc i n smburii de struguri; un extract de scoar de pin maritim francez se vinde ca antioxidant (Pycnogenol); catehinele sunt abundente n ceai, cacao, cidru i vin rosu, continuul poate ajunge pn la 1g/L; galaii de epigalocatehina sunt esteri ai poliolului cu acidul galic - cel mai prezent tanin din ceai; exist o corelaie ntre consumul frecvent de lichide cu coninut crescut de tanin (buturi din sorg de ex. bere neagr, vin rou, ceai) i frecvena crescut a cancerului bucal i de esofag, taninurile de acest tip i acidul tanic fiind considerai carcinogenici; consumul moderat de taninuri (vin rou) are efecte benefice asupra sistemului cardiovascular; flavanolii din cacao menin elasticitatea vaselor de snge; inhib peroxidarea lipidelor.

4) Glicozide cianogenetice

sunt compui coninui n 2000 plante superioare, grupate n 110 familii (ferigi, angio- i gimnosperme), ex. Fam. Fabacee, Rozacee, Compozite, Linacee;

alctuii dintr-o molecul de glucid, o grupare CN i un rest de aldehid sau ceton;

compui relativ stabili la pH neutru, n mediu acid sau sub aciunea enzimelor genereaz acid cianhidric (HCN);

glucida din molecul este n general glucoza, mai rar o alt monozaharid sau o dizaharid;

enzimele care provoac hidroliza (cianogeneza) coexist cu glicozidele, fiind situate ns n esuturi diferite;

prin hidroliza amigdalinei, rezult gentobioz, HCN i benzaldehid;

cianogeneza are loc atunci cnd integritatea plantei este compromis (zdrobire, mestecare etc);

toxicitatea HCN se datoreaz inhibrii respiraiei celulare, mai precis a enzimei citocromoxidaz din lanul respirator; Plantmg HCN/100 gGlicozidMigdal amar, piersic, cire, mr, prun 250AmigdalinManioc (rd.), semine in, 53LinamarinSorg integral250DurinFasole (var.)10-312LinamarinPrun, cire----Prunasin

similar, sunt inhibate i alte metaloenzime, precum nitratreductaza, nitrogenaza i xantinoxidaza (trei enzime pe baz de molibden), fosfataza alcalin i anhidraza carbonic (conin Zn), ascorbatoxidaza (conine Cu) i selenoenzimele;

- doza letal de HCN la om este estimat la 0,5 3,5 mg/kg corp, adic 30-210 mg pentru un adult de 60 kg;

HCN se absoarbe intens n tractul gastrointestinal;

pentru comparaie: 100 g migdale amare conin 290 mg HCN;

dozele subletale de HCN se transform n izotiocianai, substane guogene. Sorg

prunasin (ciree, migdale)

durin (sorg)

linamarin (semine in, trifoi, unele Fabaceae)

GLICOZIDE CIANOGENETICE

Hidroliza enzimatic a amigdalinei

5) Glucosinolate

- sunt compui pe baz de sulf i azot, derivai de la un aminoacid i glucoz, coninui n concentraii mari exclusiv n specii de crucifere (Brassicee, Capparacee, etc);

- se gsesc n varz, napi, ridichi i seminte de mutar;

se cunosc 132 de compui de acest tip, care conin un atom de carbon central, de care se leag o grupare tip tioglucoz, un radical R i, prin intermediul unui atom de azot, o grupare sulfat. Aminoacidul este de obicei metionin (sau alanin, valin, leucin) pentru glucosinolatele alifatice i triptofan sau metilalanin pentru cele aromatice;

- prin hidroliz enzimatic, sub aciunea mirozinazei (tioglucozidazei), la tierea sau mestecarea plantei se genereaz nitrili, izotiocianai i tiocianai;

cei trei compui de mai sus dau mirosul caracteristic al acestor plante;

unii dintre compuii rezultai sunt duntori sntii dac se consum n cantiti mari;

Hidroliza enzimatic a glucosinolatelorSpecie glucosinolatemg /gVarz alb0,26-1,56Varz roie0,41-1,09Varz Bruxelles0,6-3,90Conopid0,61-1,14Hrean33,2-35,4Mutar alb22,0-52,0Mutar negru18,0-60,0 ionul izotiocianat format prin hidroliz enzimatic este instabil i se ciclizeaz la 1,5-vinil-2-tiooxazolidin (goitrin), care blocheaz absorbia iodului de ctre glanda tiroid, ngreunnd sinteza hormonilor tiroidieni tiroxin i triiodotironin. Apar astfel afeciuni specifice: gua endemic la unele populaii din Africa ce consum cassava (rdcin de manioc), rdcin de yucca etc; orice metod de procesare care distruge integritatea plantelor cu coninut de glucosinolate duce la pierderi pariale ale acestora prin hidroliz enzimatic; conform unor cercetri recente, se pare c izotiocianaii au proprieti anticarcinogenice, inducnd moartea programat a celulelor, apoptoza. Un exemplu tipic este sulforafanul, CH3S(O)(CH2)4NCS.

yucca