Метаболит подсластителя сукралозы оказался генотоксичным

Группа под руководством исследователей из Университета штата Северная Каролина в Роли опубликовала статью, в которой сообщила, что распространенный сахарозаменитель сукралоза имеет генотоксическое действие. Точнее, за этот эффект отвечает его метаболит сукралозо-6-ацетат (который также является промежуточным продуктом химического синтеза, содержащимся как примесь в пищевой сукралозе).

Искусственные подсластители, или сахарозаменители (иногда эти слова употребляют как синонимы, но правильнее называть сахарозаменителями вещества, химически не относящиеся к сахарам), в последнее время теряют репутацию «более здоровой альтернативы сахара». Всемирная организация здравоохранения, основываясь на проведенном метаанализе, рекомендовала не включать внедрение искусственных сахарозаменителей в общественные стратегии по оптимизации рациона в борьбе с ожирением и ассоциированными с ним заболеваниями. Несмотря на тщательные исследования безопасности каждого отдельного подсластителя на этапе его одобрения, в последующие десятилетия по большинству из них накапливалось немало противоречивых данных.

Сукралоза представляет собой хлорорганическое искусственно синтезированное соединение, ранее считавшееся неусваиваемым (выводящимся из организма в неизменном виде и количестве). Но еще в 2018 году было установлено, что на самом деле сукралоза может подвергаться биотрансформации с образованием двух ацетилированных форм, а кроме того, накапливается в жировой ткани. (Ведущим исследователем в работе 2018 года была Сьюзен Шифман из Университета Северной Каролины в Роли, первый автор нового исследования.) Ацетилирование делает молекулу сукралозы более липофильной (жирорастворимой), что может облегчить проникновение через клеточные мембраны.

В настоящее время получено достаточно много данных, которые ставят под сомнение безопасность сукралозы (например, в публикации 2020 года на мышиной модели колоректального рака было показано увеличение количества и размера опухолей, когда мыши получали сукралозу с питьевой водой). Однако понимание механизмов, стоящих за подобными эффектами, отсутствовало.

Шифман и ее коллеги выступили в качестве координационной проектной группы — определили цель и составили план исследования, после чего обратились в коммерческие лаборатории для проведения токсикологических и фармакокинетических тестов сукралозо-6-ацетата и сукралозы. Такой подход имеет преимущество, так как предполагается, что в коммерческих лицензированных лабораториях методики тщательно отработаны и стандартизованы.

Всего было использовано семь групп тестов, но наиболее значимые результаты получены в отношении генотоксичности изучаемого вещества. Тестирование на генотоксичность in vitro выполняли с помощью двух стандартных подходов: микроядерного анализа и проточной цитометрии клеточных ядер — второй из подходов оценивал накопление в ядрах биомаркеров повреждения ДНК, таких как фосфорилированные гистоны и p53, а также появление полиплоидных клеток. 

Оба вида анализов проводили на лимфобластной человеческой клеточной линии TK6, часто используемой в практике исследований мутагенности. Спонтанная частота мутаций и изменений хромосом в клетках TK6 существенно не отличается от первичных клеток человека, а кроме того, нарушенный во многих линиях раковых клеток механизм действия белка p53, ответственного за контроль повреждений ДНК, в этих клетках сохранен. Культивируемые клетки подвергали воздействию различных концентраций сукралозо-6-ацетата и сукралозы (максимальные концентрации составили 2000 и 3980 мкг/мл соответственно) на протяжении 4 и 24 (для проточной цитометрии ядер) или 27 (для микроядерного анализа) часов.

Анализы включали контрольные эксперименты с веществами, достоверно обладающими двумя типами генотоксичности (вызывающими разрывы в ДНК и анеуплоидию, то есть изменение числа хромосом), а также в присутствии и отсутствии коммерческой фракции микросом печени. Микросомы — мембранные пузырьки из эндоплазматического ретикулума печеночных клеток, в которых содержатся печеночные ферменты цитохромы, отвечающие за биотрансформацию поступивших с пищей химических соединений. Необходимо это потому, что многие вещества могут обладать токсической или фармацевтической активностью не сами по себе, а посредством действия своих метаболитов, образуемых в печени. Среди контрольных генотоксичных соединений также были и действующие напрямую, и образующие опасные вторичные метаболиты.

Тесты продемонстрировали наличие генотоксических свойств сукралозо-6-ацетата по механизму индукции разрывов цепи ДНК. В тесте с проточной цитометрией самая низкая концентрация генотоксичности составила около 707 мкг/мл (1607 мкM) без метаболической активации микросомами клеток печени и всего 353 мкг/мл (803 мкM) с метаболической активацией на протяжении 24 часов. Разрывы цепи считаются несколько менее тяжелым эффектом, чем индукция анеуплоидии, но в любом случае свидетельствуют о потенциальной опасности. Сукралоза не продемонстрировала значимой генотоксичности в оцененном диапазоне концентраций.

Необходимо отметить, что сукралозо-6-ацетат, возможно, образуется из сукралозы только в кишечнике (предположительно за это отвечает кишечная микрофлора), но оба вещества, по всей видимости, могут частично всасываться и биоаккумулироваться. Изначально сукралозо-6-ацетат уже содержится в коммерческой пищевой сукралозе как примесь. При этом, отмечают авторы, его содержание в стандартной банке колы объемом 330 мл превышает предел суточной нормы, установленной, к примеру, в Евросоюзе как порог токсикологической опасности для всех генотоксичных веществ — 0,15 мкг на человека в день.

В своей оценке ученые опирались на данные, согласно которым ацетат может присутствовать в готовой сукралозе в количествах до 0,67% (правда, этот источник, указанный как Report to Department of Biomedical Engineering at North Carolina State University, нигде не индексируется). При таких условиях  его концентрация в самых сладких напитках может составлять 2 мкг/мл, а в экстремально сладких (некоторые энергетики, например) – до 13 мкг/мл (если информатор, раскрывший авторам коммерческий секрет состава одного из подобных напитков, не ошибся). Хотя это заметно ниже концентрации, давших положительный сигнал в тесте, это все еще на несколько порядков выше установленной дневной нормы. Но количество этого соединения, вырабатываемое в организме, по всей вероятности, многократно превышает его содержание в готовом подсластителе. Во всяком случае, у крыс доля ацетата относительно сукралозы возрастала после прохождения через кишечник примерно до 20 раз, а в моче вещество присутствовало в следовых количествах до 11 дней после прекращения приёма.