In silico Toxizitätsvorhersage der hitzebedingten Lebensmittelkontaminanten 3-MCPD, 2-MCPD und 2-MCPD-Dipalmitat und anschließende vergleichende proteomische Analyse substanzinduzierter molekularer Veränderungen in Leber, Niere, Hoden und Herz der Ratte

Die Entdeckung einer Vielzahl an Produkten der Maillard-Reaktion und Lipidoxidation in einem breiten Spektrum an zubereiteten Lebensmitteln wie etwa Grillgut, Kaffee, Pflanzenölen und erhitztem Getreide setzte die behördlichen Verbraucherschützer unter Druck. In Ermangelung hinreichender Daten zu toxikologischen Eigenschaften ist eine adäquate Risikobewertung für viele hitzebedingte Lebensmittelkontaminanten kaum möglich. Daher wurde die Möglichkeit der insilico-Vorhersage für die Endpunkte Mutagenität und Kanzerogenität auf Basis der (Quantitative) Structure Activity Relationship (QSAR) für mehr als 800 Substanzen untersucht. Hierbei kamen für den Endpunkt Mutagenität fünf und für den Endpunkt Kanzerogenität drei frei verfügbare Softwaremodelle zum Einsatz. Infolge der Kombination der jeweiligen Modelle ergab sich ein Mutagenitäts- bzw. Kanzerogenitätswert für jede untersuchte Substanz, welcher als Ausdruck für die potentielle Toxizität gewertet werden kann. Eine anschließende Recherche ergab eine gute Übereinstimmung zwischen der in silico-Vorhersage und verfügbaren experimentellen Daten. Unter den Top 10 der vermeintlich bedenklichsten Substanzen bezüglich des Endpunktes Mutagenität finden sich 3-MCPD und 2-MCPD, welche in einem proteomischen Ansatz in einer subakuten 28-Tage-Toxizitätsstudie an männlichen Wistar-Ratten hinsichtlich ihrer toxikologischen Eigenschaften untersucht wurden. Trotz der strukturellen Ähnlichkeit der beiden Chloropropanole zeigte sich nur eine geringe Überschneidung in den von ihnen deregulierten Proteinen. Ungeachtet dessen zeigten in der Vorhersage sowohl 3-MCPD als auch 2-MCPD ähnliche toxische Eigenschaften. Die zu Grunde liegenden Mechanismen bleiben im Dunkeln. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass 2-MCPD und mit Palmitinsäure veresterte 2-MCPD-Fettsäureester gleichartige Effekte in den betrachteten Organen hervorrufen, was auf eine Freisetzung von 2-MCPD aus 2-MCPD-Fettsäureester hindeutet. Mögliche Synergieeffekte in realitätsnahen Gemischen der betrachteten Substanzen gilt es noch zu untersuchen.