Влияние нитритов на организм человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Магнитогорский государственный Университет

Кафедра биомедицинских и экологических наук

Влияние нитритов на организм человека

Выполнила:

Самарская И.И.

Руководитель:

Легостаева Т.Б.

Магнитогорск 2003 г

Содержание

Введение

1. Понятие и химические свойства нитритов

2. Механизм воздействия на организм человека

3. Сочетание нитратов и нитритов и проблема раковых заболеваний

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

О влиянии нитратов на организм человека заговорили еще в 60-х годах, после того, как в Европе произошел случай отравления грудных младенцев пюре из шпината. Оказалось, что шпинат, как и многие другие листовые культуры, способен концентрировать большое количество нитратов. Дальнейшие исследования показали, что не сами нитраты (соли азотной кислоты) представляют угрозу нашему здоровью, а вещества, до которых они восстанавливаются (во время хранения, приготовления блюд или уже непосредственно в нашем организме) - нитриты (соли азотистой кислоты). Если происходят дальнейшие химические реакции, то образуются наиболее опасные соединения - нитрозоамины, способные вызывать даже раковые заболевания. Избыточное содержание соединений азота представляет опасность прежде всего для здоровья детей, а также пожилых и ослабленных людей. У здоровых людей значительная часть поступивших с продуктами нитратов выводится из организма.

Об этой проблеме говорят не для того, чтобы запугать и вынудить людей отказаться от употребления овощей и фруктов. Контроль за их качеством осуществляют специальные лаборатории. Однако в последнее время продается огромное количество зелени и других овощных культур, выращиваемых продавцами на собственных участках. Такая продукция, конечно, далеко не всегда соответствует предъявляемым требованиям.

Но с другой стороны нет смысла стремиться к полному отсутствию нитритов в почве и растениях. Соединения азота жизненно необходимы для роста и развития любых культур. Но их количество не должно превышать определенные специалистами нормы.

1. Понятие и химические свойства нитритов

Нитриты - соли азотистой кислоты НNО2.

Нитриты щелочных металлов образуются при взаимодействии щелочей с оксидом азота (III) или эквимолекулярной смесью оксидов азота (II) и (IV) (5, с. 265).

При сильном нагревании нитрата натрия в присутствии восстановителя - свинца - можно получить нитрит натрия:

NaNO3 + Рb = NаNO2 + РbО

Растворяя полученную смесь в воде, извлекают нитрит натрия. Нитриты хорошо растворимы в воде (за исключением АgNO2).

При прибавлении к раствору нитрита натрия разбавленной серной кислоты образуется азотистая кислота:

2NаNO2 + Н2SO4 = Nа2SO4 + 2НNO2

Кислые растворы нитритов являются окислителями, в присутствии более сильных окислителей -- восстановителями, и при этом они окисляются до нитратов (например, при взаимодействии с перекисью водорода или перманганатом калия).

2. Механизм воздействия на организм человека

Основными источниками загрязнения воды, почвы и других объектов окружающей среды нитритами являются: атмосферные осадки, дающие около 23% нитратной нагрузки; канализационные и промышленные источники загрязнения; сельскохозяйственное использование удобрений - основной источник нитритов (химические удобрения, включая селитру, образование нитритов из аммиака в результате биологического окисления); естественные источники - биологическое разложение органических веществ в почве.

Таким образом, основная часть нитритов поступает в организм с водой и пищей. С растительной пищей, особенно при выращивании овощей в условиях повышенного количества азотсодержащих удобрений. В растениях нитраты с помощью фермента нитратредуктазы восстанавливаются в нитриты. Этот процесс особенно быстро идет при длительном хранении овощей при комнатной температуре. Процесс превращения нитратов в нитриты в пищевых продуктах резко ускоряется при загрязнении их микроорганизмами. Кипячение продуктов в большом объеме воды снижает содержание в них нитратов и нитритов, равно как и бланширование овощей горячей водой. Жарение и кипячение свинины, ветчины снижает содержание нитритов в них на 20-90%. С другой стороны, приготовление пищи, например, в алюминиевой посуде ведет к восстановлению нитратов в нитриты. Необходимо помнить о том, что небольшие количества нитратов и нитритов всегда присутствуют в объектах окружающей среды, поскольку они являются участниками азотного цикла кругооборота веществ в природе. Кроме этого, нитриты широко используются в пищевой промышленности в качестве консервантов.

Острое токсическое действие нитритов связано с их способностью образовывать метгемоглобин. Ионы нитритов, образующихся также в результате восстановления нитратов окисляют железо молекулы гемоглобина в 3-х валентное состояние. В результате этого железо метгемоглобина имеет гидроксильную группу вместо кислорода. Нарушается обратимое связывание кислорода с гемоглобином (6, с. 10).

При содержании метгемоглобина в крови около 20% наблюдается развитие гипоксии - основного клинического синдрома острого токсического действия нитратов и нитритов. Одновременно с этим для действия нитратов и нитритов характерно расширение сосудов и соответствующая компенсаторная реакция со стороны сердечно-сосудистой системы (тахикардия).

Дети, особенно раннего детского возраста более чувствительны к действию нитратов и нитритов. Связано это с тем, что ферментная система М-АОН - метгемоглобин редуктаза, ответственная за восстановление метгемоглобина эритроцита в гемоглобин у детей раннего возраста работает слабо. Именно поэтому в некоторых странах (Швеция) имеются рекомендации для родителей не включать детям до 6-ти месячного возраста продукты, содержащие нитраты и нитриты. К числу таких пищевых продуктов следует отнести, например, шпинат, красную свеклу, в которых нитраты и нитриты накапливаются в больших количествах.

Хроническое действие малых доз нитритов ведет к незначительному повышению содержания метгемоглобина в крови, не выраженным изменениям в морфологической структуре печени и селезенки. Наибольшие патологические изменения при этом наблюдались в сердце и легких. В эксперименте на животных отмечалось утончение и расширение коронарных сосудов: бронхи, расширенные с инфильтрированными лимфоцитами стенками (2, с. 166).

Повторное введение высоких доз нитрата натрия вызывало нарушение углеводного обмена, а также нарушение активности системы глютамат-аскорбиновой кислоты в крови, поражение печени и тканей головного мозга, повышение уровня метгемоглобина. Следовательно, нитраты и нитриты обладают не только специфическим метгемоглобинобразующим действием, но также поражают ряд органов и систем.

Чувствительность к действию нитратов и нитритов зависит и от состояния организма. Так, при воздействии нитрита натрия у беременных самок экспериментальных животных наблюдался более высокий уровень метгемоглобина в крови, чем у небеременных. Родившиеся потомки экспонированных животных не отличались (по весу) от потомков контрольных животных. Однако, наблюдение за развитием потомства в постнатальном периоде показало выраженное отставание в развитии потомства животных, подвергавшихся воздействию нитрита натрия.

Другие виды эмбриотоксического действия, как внутриутробная гибель плодов, изменения в плаценте наблюдались у экспериментальных животных при воздействии более высоких доз нитратов и нитритов. Внутриутробную гибель плодов при воздействии нитратов и нитритов связывают с метгемоглобинемией у матери. У животных с недостаточностью аскорбиновой кислоты в организме отмечался не только более высокий уровень метгемоглобина в крови беременных животных, но в ряде случаев наблюдалась внутриутробная гибель плодов. Отмечалось влияние нитрита натрия при поступлении в организм с пищей на содержание витамина А в печени. Предполагают, что нитрит натрия вызывает распад витамина А в пищеварительном тракте.

Мутагенное действие нитратов и нитритов изучалось при экспресс-тестировании. Убедительных данных о мутагенности этих веществ не получено.

Отдаленные последствия нитритов связывают с канцерогенностью, которая обусловливается нитрозаминами и нитрозамидами, образующимися в организме в результате нитрозирова-ния аминов и амидов пищи. Нитрозирование происходит с помощью нитритов, образующихся в результате восстановления микрофлорой ротовой полости (фермент нитратредуктаза), пищевода и желудка нитратов. Нитраты же выделяются в ротовую полость со слюной (2, с. 167).

В результате процесса нитрозирования образуются нитрозосоединения. Нитрозамины являются устойчивыми соединениями, они медленно распадаются в водных кислых растворах, поэтому лица с пониженной кислотностью желудочного сока являются группой риска. Нитрозамиды значительно менее стабильны, как в кислых, так и щелочных растворах.

С целью ограничения поступления нитритов Минздравом России в качестве допустимой суточной дозы нитратов для человека установлено 300-325 мг (средняя доза 312,5 мг). Исходя из этой дозы и количества содержания в диете тех или иных овощей, установлены допустимые уровни содержания нитратов в продуктах растительного происхождения. Для картофеля, например, этот уровень составляет 250 мг NO3, на кг, для капусты белокочанной ранней - 900, для моркови ранней -- 400 мг NO3 на кг, для дынь -- 90, а для арбузов - 60 мг NO3 на кг. (3, с. 25)

Образование нитрозоаминов в результате нитрозирования аминов пищи происходит наиболее быстро при РН среды, равной 3,4. При РН < 3,4 нитриты почти полностью превращаются в азотистую кислоту. Точных параметров и скорости нитрозирования нет, однако, показано, что этот процесс идет с разной скоростью при разных значениях. Процесс этот идет как in vino (в живом), так и in vitro (вне живого) в процессе приготовления пищи, например, при копчении рыбы, мяса, и других процессах.

Нитрозированию могут подвергаться некоторые лекарственные вещества, пестициды. В эту группу можно отнести окситетрациклин, аминопирин, дисульфурам, толазамид, пиперин. Из пестицидов можно назвать атразин, симазин, цирам.

Нитрозоамины образуются также при курении табака. В дыме курильщиков обнаруживались диметилнитрозоамин, нитрозопирролидин, метилбутилнитрозоамин, нитрозопиперидин - нитрозонорникотин обнаружен в табаке (3, с. 24).

Нитрозосоединения характеризуются тем, что их острая токсичность не имеет связи с их канцерогенной активностью. Острое действие нитрозосоединений связано, в основном, с поражением печени. Для некоторых соединений этого класса характерно нейротоксическое действие (поражение мозга и нервной системы).

Наибольшая опасность нитрозосоединений связана с их канцерогенностью. Из числа тестированных нитрозоаминов 80% и все нитрозоамиды обладают разной степенью выраженности канцерогенной активности. Основными органами-мишенями являются печень, пищевод и глотка, полости носа, почки. Для нитрозоамидов наиболее часто поражаемым органом является желудок, на втором месте - почки и нервная система, на третьем - тонкий кишечник. Как показано в эксперименте, многие из этих соединений вызывают развитие опухоли после однократного введения их животным. азотистый кровь раковый нитрит

Нитрозоамины являются проканцерогенами и только после их метаболической активации системой оксидаз смешанных функций образуются канцерогенно-активные интермедианты. Нитрозоамиды сами обладают канцерогенным действием, механизм действия в обоих случаях связан с алкилированием ДНК.

Исследователями было показано, что нитрозосоединения способны вызывать рак у потомства, подвергнувшегося во внутриутробном периоде развития действию этих веществ. При трансплацентарном канцерогенезе опухоли у потомства развивались значительно раньше, чем у взрослых животных.

Нитрозоамины, как правило, обладают эмбриотоксическим и тератогенным действием на уровне доз, токсичных для матери. Однократное введение беременным самкам экспериментальных животных (на 9 день беременности) метилнитрозомочевины в дозах 10-30 мг/кг приводило к рождению потомства с аномалиями: гидроцефалия, анофтальмия. Нитрозоамиды, практически, во всех тестах обладали мутагенной активностью. Нитрозоамины проявляли мутагенный эффект только в некоторых тестах.

Несмотря на довольно детальную разработку механизма действия нитратов, нитритов и нитрозосоедиыений нет эпидемиологического подтверждения специфического (канцерогенного) действия данных веществ. Нитраты, нитриты, а соответственно и нитрозо-соединения содержатся в диете всего населения и поэтому получить эпидемиологическое подтверждение канцерогенного эффекта даже нитрозоаминов не представляется возможным, международное агентство по изучению рака многие нитрозосоединения относит к группе 2Б - возможные канцерогены для человека (1, с. 213).

Сегодня ясно одно, что при действии нитратов и нитритов дети раннего возраста (до 6 мес.) составляют группу повышенного риска, и связано это с тем, что:

а) пониженная кислотность у этих детей создает благоприятные условия для роста определенных микроорганизмов, содержащих фермент, способный восстанавливать нитраты до нитритов;

б) фетальный гемоглобин, который составляет большую часть гемоглобина у детей раннего возраста легче превращается в метгемоглобин;

в) способность ферментной системы ребенка восстанавливать метгемоглобин в гемоглобин значительно ниже способности системы взрослого.

3. Сочетание нитратов и нитритов и проблема раковых заболеваний

Нитраты и нитриты представляют особый случай среди консервантов для продуктов питания. Первоначально их добавляли к мясу и рыбе для предотвращения порчи, так как не было холодильников. Однако за долгие годы люди привыкли к солоноватому вкусу, который эти добавки придают мясу. Таким образом, мы едим сейчас подсоленное мясо не только потому, что оно хорошо сохраняется, но и потому, что нам нравится его вкус.

Сочетание нитрата натрия с нитритом натрия оказывает на мясные продукты троякое воздействие: 1) оно предотвращает рост бактерий, вызывающих разного рода пищевые отравления, например ботулизм; 2) оно придает мясу характерную розовую окраску, как у ветчины; и 3) оно придает ему также особый «консервный» вкус. Первоначально мясо консервировали добавлением одного только нитрата калия. Позже было установлено, что бактерии превращают часть нитрата в нитрит. Фактически именно нитрит предотвращает рост бактерий и придает мясу розовую окраску.

Гемоглобин крови, реагируя с нитритами, превращается в метгемоглобин. Как мы уже отмечали во втором параграфе данного реферата, метгемоглобин не способен переносить кислород. Когда 70% гемоглобина таким образом инактивируется, наступает смерть от удушья. При меньшей доле метгемоглобина в крови могут возникать такие симптомы, как головокружение или одышка. По этой причине законом установлены пределы для количества нитритов, добавляемых к мясу или рыбе для их консервирования. Были случаи отравления детей болонской колбасой и сосисками, содержавшими больше нитритов, чем это допускается по закону (1, с. 215). азотистый кислота организм нитрит

Значительную часть нитритов (40%) мы получаем с консервированным мясом, нитраты же поступают в организм главным образом с овощами и только 2% --с мясной пищей. Большие количества нитратов могут содержаться в шпинате, свекле, баклажанах, редисе, сельдерее, салате и другой зелени. Поскольку нитраты менее ядовиты, чем нитриты, так как не окисляют гемоглобин, обычно проблем не возникает, если только бактерии не преобразуют нитраты в нитриты. Это происходило в некоторых случаях, например, когда банки со шпинатом для детского питания после вскрытия оставлялись вне холодильника.

Помимо образования метгемоглобина есть еще одна проблема, связанная с добавлением нитритов к пищевым продуктам. Нитриты могут взаимодействовать с некоторыми аминами, тоже присутствующими в пище, с образованием нитрозаминов. В одном исследовании 75% испытанных разнообразных нитрозаминов оказались канцерогенными - они вызывали рак у всех исследованных видов животных (собак, мартышек, крыс, попугайчиков, хомячков, морских свинок, мышей и форелей). Нитрозамины, по-видимому, взаимодействуют также со слабыми канцерогенами, усиливая их действие.

Утверждают, что любое вещество в достаточно большом количестве канцерогенно. Например, Джеймс Мартин, выступая перед Ассоциацией производителей химикатов, сказал: «Быстро растущее изобилие более чем 2000 подозреваемых в канцерогенности химикатов, видимо, ограничено лишь ресурсами тех, кто разводит крыс и кормит их. Кажется вероятным, что для каждого вещества имеется доза, выше которой системы метаболической защиты, репарации ДНК и иммунитета какой-либо предрасположенной к раку крысы могут быть преодолены, особенно если вещество будет воздействовать на плод, пройдя через плаценту. Как это ни парадоксально, единственные химикаты, дозы которых вряд ли можно довести до канцерогенного уровня, - это смертельные яды. Если бы цианид был сладким веществом, он прошел бы испытание» (1, с. 217).

Доводы подобного рода приводились для опротестования запретов на синтетические сладкие вещества и на красители для волос и для пищевых продуктов, но экспериментальные данные не подтверждают такой аргументации. Хотя было испытано 7000 веществ (путем скармливания их животным в максимальных дозах, не убивающих и не отравляющих их непосредственно), лишь менее 7% этих веществ вызывали рак. Поэтому кажется разумным предположить, что канцерогенность - сравнительно редкое свойство. Однако нитрозамины канцерогенны.

Нитрозамины могут содержаться в воздухе, особенно в городах. Полагают, что они образуются из загрязняющих воздух окислов азота. Кроме того, нитрозамины обнаружены в смазочно-охлаждающей эмульсии (используемой в промышленности при резке или шлифовке металла) и в некоторых пестицидах, медикаментах и косметических средствах. Нитрозамины известны также как компоненты табачного дыма и некоторых алкогольных напитков. После того как это было установлено, изготовители пива и виски сумели существенно снизить содержание нитрозаминов в своей продукции. Общее действие нитрозаминов, находящихся в пищевых продуктах и окружающей среде, пока не известно. Некоторые ученые полагают, что их роль как канцерогенов окажется весьма значительной.

В 1975 г. было показано, что когда бекон с разрешенным содержанием нитритов поджаривают до хруста, нитрозамины образуются в микрограммовых количествах на 1 кг. Есть данные, что витамин С может предотвращать эту реакцию. Правительство США рассматривало вопрос о запрете на добавление нитритов к таким мясным продуктам, как бекон. Однако в связи с этим возникала также проблема пищевых отравлений. Какая опасность больше - риск умереть от отравления, если нитриты будут запрещены, или риск заболеть раком от воздействия нитрозаминов, если нитриты будут по-прежнему добавляться?

Главным был, видимо, вопрос о жареном беконе, так как его готовят при высокой температуре и в нем очень много жира, а то и другое способствует образованию нитрозаминов. По этой причине Министерство здравоохранения США снизило количество нитритов, разрешенных для бекона, и потребовало добавления витамина С для уменьшения синтеза нитрозаминов. По перечням компонентов на упаковках можно видеть, что некоторые изготовители сосисочно-колбасного фарша и бекона уже и в России не добавляют больше нитриты к своим продуктам.

Заключение

Итак, подведем итоги.

Нитриты - соли азотистой кислоты НNО2. Нитриты щелочных металлов образуются при взаимодействии щелочей с оксидом азота или эквимолекулярной смесью оксидов азота.

Основная часть нитритов поступает в организм с водой и пищей. С растительной пищей, особенно при выращивании овощей в условиях повышенного количества азотсодержащих удобрений. В растениях нитраты с помощью фермента нитратредуктазы восстанавливаются в нитриты. Этот процесс особенно быстро идет при длительном хранении овощей при комнатной температуре.

Процесс превращения нитратов в нитриты в пищевых продуктах резко ускоряется при загрязнении их микроорганизмами. Острое токсическое действие нитритов связано с их способностью образовывать метгемоглобин. Ионы нитритов, образующихся также в результате восстановления нитратов окисляют железо молекулы гемоглобина в 3-х валентное состояние. В результате этого железо метгемоглобина имеет гидроксильную группу вместо кислорода. Нарушается обратимое связывание кислорода с гемоглобином.

При содержании метгемоглобина в крови около 20% наблюдается развитие гипоксии - основного клинического синдрома острого токсического действия нитратов и нитритов. Одновременно с этим для действия нитратов и нитритов характерно расширение сосудов и соответствующая компенсаторная реакция со стороны сердечно-сосудистой системы (тахикардия).

Хроническое действие малых доз нитритов ведет к незначительному повышению содержания метгемоглобина в крови, не выраженным изменениям в морфологической структуре печени и селезенки. Наибольшие патологические изменения при этом наблюдались в сердце и легких. В эксперименте на животных отмечалось утончение и расширение коронарных сосудов: бронхи, расширенные с инфильтрированными лимфоцитами стенками.

Исследователями было показано, что нитрозосоединения способны вызывать рак у потомства, подвергнувшегося во внутриутробном периоде развития действию этих веществ. При трансплацентарном канцерогенезе опухоли у потомства развивались значительно раньше, чем у взрослых животных.

Список литературы

Валеология человека: Здоровье-Любовь-Красота. / Сост. В.Петленко. - СПб.: РОСэко, 1996.

Дубровский В.И. Валеология. Здоровый образ жизни. - М.: Знание, 1999.

Коршунов Н. Все, что вы хотели знать о нитратах, но стеснялись спросить // Здоровье. - 2001. - №:. - С. 24-25.

Осторожно: нитраты // Обруч. - 1997. - 32. - С. 44 - 45.

Химия. Справочник школьника. - М.: Педагогика, 1995.

Шаталова Г. Когда пища становится ядом // Физкультура и спорт. - 1997. - №12. - С. 10 - 11.

Приложения

Размещено на Allbest.ru