Ocena toksyczności chromu trójwartościowego w suplemantach diety

Kapłon Justyna, Kądzioła Marta

Chrom trójwartościowy jest uznawany za niezbędny składnik diety i szeroko stosowany jako suplement odżywczy [1]. Znajduje również zastosowanie w leczeniu cukrzycy typu 2 [2], ponieważ umożliwia prawidłowy metabolizm glukozy. Chrom pośredniczy także w przemianach lipidów i węglowodanów, przez co bardzo często stanowi składnik preparatów na odchudzanie [3].
W żywności jego stężenie mieści się w granicach od 20 do 520 µg/kg. Średnie spożycie chromu trójwartościowego w diecie w USA szacuje się na 33 (±3) µg/dzień dla mężczyzn i 25 (±1) µg/dzień dla kobiet. Powszechnie obecne suplementy diety zawierające Cr(III), stosowane zgodnie z zaleceniami zapewniają dodatkowo od 100 do 600 µg/dzień.
Związki chromu są klasyfikowane według jego wartościowości, najbardziej powszechne są na +3 i +6 stopniu utlenienia. Chrom sześciowartościowy jest powszechnie stosowany w produkcji przemysłowej, produktach konsumenckich, a ekspozycja na tę formę stanowi problem ze względu na dobrze ugruntowane działanie rakotwórcze. Zarówno chrom szecio- i trójwartościowy zostały wnikliwie przebadane w krótkoterminowych testach na mutagenność i genotoksyczność. W większości tych badań potwierdzono szkodliwe działanie Cr(VI), natomiast w Cr(III) okazał się nieaktywny lub znacznie mniej aktywny. Jednak w ciągu ostatnich 20 lat pojawia się coraz więcej publikacji donoszących, że Cr(III) w wysokich stężeniach również wykazuje szkodliwe działanie.
Wyniki testów in vitro przeprowadzone w hodowlach komórkowych są bardzo zmienne, niezależnie od chemicznej formy badanego związku chromu. Dane pokazują, że chrom ma potencjał do reagowania z DNA i powodowania jego mutacji w komórkach hodowlanych, aczkolwiek w normalnych warunkach, niewielki dostęp do komórek in vivo, ogranicza lub uniemożliwia genotoksyczność w układach biologicznych.
Zastosowanie nowych, bardziej rozpuszczalnych związków Cr(III) takich jak pikolinian chromu czy nikotynian chromu, które wykazują znacznie większą dostępność biologiczną niż względnie nierozpuszczalne formy wcześniej przetestowane, spowodowały pojawienie się obaw co do bezpieczeństwa stosowania tych związków w suplementach diety, produktach na odchudzanie czy dodatkach do pasz dla zwierząt. Podobnie jak w zaleceniach do innych suplementów diety, należy unikać nadmiernego spożycia, jednak w tym przypadku możliwe jest, że produkty o większej biodostępności zapewniają znacznie większą stałą dawkę w organizmie, co związane jest z większym wchłanianiem i dystrybucją. Zatem konieczne jest przeprowadzenie oceny stosowanych nowych form [1].
W 1995 roku, kiedy Stearns i współpracownicy poinformowali, że CrPic spowodował klastogenne uszkodzenia w komórkach jajnika chomika chińskiego (CHO), po raz pierwszy pojawiły się pytania o bezpieczeństwo stosowania pikolinianu chromu jako suplementu diety dla człowieka [4]. Od tej pory przeprowadzono szereg doświadczeń badających potencjalne toksyczne efekty CrPic, ale wyniki są kontrowersyjne [5].
Istnieje wiele badań wykazujących, że doustne wysokie dawki (nawet do 50.000 mg CrPic / kg diety) lub długotrwałe narażenie (4 miesiące-2 lata) na CrPic nie wywołuje efektu toksycznego in vivo. Badano wpływ nadmiernego spożycia CrPic na oksydacyjne uszkodzenia w hodowli rosnących świń. Długotrwałe i wysokie dawki CrPic nie zwiększyły znacznie końcowych produktów peroksydacji lipidów i utleniania DNA, ale biorąc pod uwagę zmiany aktywności enzymów antyoksydacyjnych, autorzy nie zalecają nadmiernego używania tego związku [5].
National Toxicology Program (NTP) przeprowadził badania nad toksycznością i rakotwórczym działaniem monohydratu pikolinianu chromu (CPM). Osobniki męskie i żeńskie szczurów F344/N oraz myszy B6C3F1 były narażone na monohydrat pikolinianu chromu (95% do 96% czystości) w pożywieniu przez 2 lata. W warunkach tych 2-letnich badań uzyskano jednoznaczne dowody działania rakotwórczego monohydratu pikolinianu chromu u samców F344/N szczurów w oparciu o wzrost częstości występowania gruczolaka gruczołu krokowego. Nie było dowodów aktywności rakotwórczej monohydratu pikolinianu chromu u samic F344/N szczurów ani u samców i samic myszy [6, 7].
W wyniku przeprowadzenia odpowiednich badań wykazano również, że CrPic wywołuje apoptozę ludzkich limfocytów krwi obwodowej poprzez produkcję reaktywnych form tlenu, ekspresję BAX, zmianę potencjału błony mitochondrialnej, uwolnienie cytochromu c i aktywację kaspazy-3 [2].
Badania na temat toksyczności rozwojowej po ekspozycji osobników męskich myszy na CrPic wykazały, że ojcowskie narażenie na chrom ma niewielki potencjał do wywoływania niepożądanych efektów reprodukcyjnych. Indeksy płodności nie zostały znacząco zmienione w wyniku leczenia. Nie stwierdzono również wpływu na śmiertelność prenatalną, wagę płodu czy morfologię szkieletu [3]. Identyczne wyniki otrzymano w badaniach, w których CrPic podawano ciężarnym samicom [8].
Dostępne dowody z badań in vivo sugerują, że wystąpienie działania genotoksycznego jest bardzo mało prawdopodobne u ludzi i zwierząt narażonych na żywieniowe i polecane do uzupełnienia niedoborów dawki chromu trójwartościowego. Tak jak inne składniki odżywcze, które w warunkach wysokiej ekspozycji in vitro wykazują genotoksyczność, korzyści żywieniowe wydają się przeważać na potencjalnym ryzykiem tych skutków in vivo w normalnych lub nieznacznie podwyższonych poziomach spożycia. Jednak nadmierne spożycie suplementów diety zawierających ten pierwiastek wydaje się być nieuzasadnione [1].

Piśmiennictwo:
1. Eastmond DA, Macgregor JT, Slesinski RS. Trivalent Chromium: Assessing the Genotoxic Risk of an Essential Trace Element and Widely Used Human and Animal Nutritional Supplement. Critical Reviews in Toxicology 2008; 38(3):173–190
2. Jana M, Rajaram A, Rajaram R. Chromium picolinate induced apoptosis of lymphocytes and the signaling mechanisms thereof. Toxicology and Applied Pharmacology 2009; 237(3):331-344
3. McAdory D, Rhodes NR, Briggins F, Bailey MM, Di Bona KR, Goodwin C, Vincent JB, Rasco JF. Potential of Chromium(III) Picolinate for Reproductive or Developmental Toxicity Following Exposure of Male CD-1 Mice Prior to Mating. Biol Trace Elem Res 2011; 143(3):1666–1672
4. Stearns DM, Wise JP Sr, Patierno SR, Wetterhahn KE. Chromium(III) picolinate produces chromosome damage in Chinese hamster ovary cells. The FASEB Journal 1995; 9(15):1643-1648
5. Tan GY, Zheng SS, Zhang MH, Feng JH, Xie P, Bi JM. Study of Oxidative Damage in Growing–Finishing Pigs with Continuous Excess Dietary Chromium Picolinate Intake. Biol Trace Elem Res 2008; 126(1-3):129–140
6. NTP Technical Report on the toxicology and carcinogenesis studies of chromium picolinate monohydrate in F344/N rats and B6C3F1 mice 2010; 556:1-194
7. Stout MD, Nyska A, Collins BJ, Witt KL, Kissling GE, Malarkey DE, Hooth MJ. Chronic toxicity and carcinogenicity studies of chromium picolinate monohydrate administered in feed to F344/N rats and B6C3F1 mice for 2 years. Food and Chemical Toxicology 2009; 47(4):729-733
8. Bailey MM, Sturdivant J, Jernigan PL, Townsend MB, Bushman J, Ankareddi I, Rasco JF, Hood RD, Vincent JB. Comparison of the Potential for Developmental Toxicity of Prenatal Exposure to Two Dietary Chromium Supplements, Chromium Picolinate and [Cr3O(O2CCH2CH3)6(H2O)3]1, in Mice. Birth Defects Research (Part B) 2008; 83(1):27-31