Onderzoekers van de universiteit van Stanford (V.S.) hebben onlangs een verrassende en mogelijk belangrijke reden ontdekt waarom het eten van voedsel dat vaak op hoge temperaturen wordt verhit, zoals rood vlees en gefrituurde producten, het risico op kanker verhoogt. De vermeende boosdoener: DNA in het voedsel dat beschadigd is door het kookproces. Een studie door Yong Woong Jun et al. is onlangs gepubliceerd in ACS Central Science.
De studie van Stanford-wetenschappers en hun medewerkers van het National Institute of Standards and Technology (NIST), de Universiteit van Maryland en de Colorado State University toont voor het eerst aan dat componenten van door verhitting beschadigd DNA tijdens de spijsvertering kunnen worden opgenomen in ons eigen DNA. Die opname brengt direct schade toe aan ons DNA, waardoor genetische mutaties kunnen ontstaan die uiteindelijk kunnen leiden tot kanker en andere ziekten.
Hoewel het nog te vroeg is om te zeggen dat dit bij mensen gebeurt – de studie observeerde alleen de opname van door hitte beschadigde DNA-componenten en verhoogde DNA-schade in laboratoriumcellen en muizen – zouden de bevindingen belangrijke implicaties kunnen hebben voor voedingskeuzes en de volksgezondheid.
“We hebben aangetoond dat koken DNA in voedsel kan beschadigen en we hebben ontdekt dat de consumptie van dit DNA een bron van genetische risico’s kan zijn”, zegt hoofdauteur Eric Kool, hoogleraar scheikunde aan de Stanford School of Humanities and Sciences. “Voortbouwen op deze bevindingen zou onze perceptie van voedselbereiding en voedselkeuzes echt kunnen veranderen.”
Veel bestaande onderzoeken leggen een verband tussen de consumptie van verkoold en gefrituurd voedsel en DNA-schade, maar schrijven de schade vooral toe aan bepaalde kleine moleculen die zogenaamde reactieve species vormen in het lichaam. “Het is echter opmerkelijk dat deze kleine moleculen die worden geproduceerd bij het koken vele duizenden keren kleiner zijn dan de hoeveelheid DNA die van nature in voedsel voorkomt”, zegt Kool.
Om DNA-schade te kunnen veroorzaken, moeten deze reactieve stoffen fysiek in contact komen met DNA in een cel om een schadelijke chemische reactie teweeg te brengen. Daarentegen worden belangrijke DNA-componenten, nucleotiden genaamd, die beschikbaar komen door de normale afbraak van biomoleculen – bijvoorbeeld tijdens de spijsvertering – gemakkelijk opgenomen in het DNA van cellen, wat wijst op een aannemelijke en mogelijk belangrijke route voor beschadigd DNA uit voedsel om schade toe te brengen aan ander DNA verderop in de cel.
“We twijfelen er niet aan dat de kleine moleculen die in eerdere onderzoeken zijn geïdentificeerd inderdaad gevaarlijk zijn,” zegt Kool. “Maar wat nog nooit gedocumenteerd is vóór onze studie, zijn de potentieel grote hoeveelheden door hitte beschadigd DNA die beschikbaar zijn voor opname in het eigen DNA van een consument.”
Veel mensen zijn zich er niet van bewust dat letterlijk al het voedsel dat we eten – vlees, vis, granen, groenten, fruit, paddenstoelen, noem maar op – het DNA van de organismen van oorsprong bevat. Dat is begrijpelijk, want DNA staat niet op dezelfde manier op voedingswaarde-etiketten als eiwitten, koolhydraten, vetten, vitaminen en mineralen. Toch zijn de hoeveelheden geconsumeerd DNA niet verwaarloosbaar. Een biefstuk van ongeveer 500 gram bevat bijvoorbeeld meer dan een DNA van een koe, wat suggereert dat de blootstelling van mensen aan mogelijk door hitte beschadigd DNA ook niet te verwaarlozen is.
Onderzoeken hoe complexe DNA-moleculen worden gerepareerd – zowel na onvermijdelijke natuurlijke fouten als na schade veroorzaakt door blootstelling aan omgevingsfactoren – is een van de hoofddoelen van Kool’s lab in Stanford. Hiertoe hebben Kool’s laboratorium en hun medewerkers middelen ontwikkeld om specifieke vormen van schade aan DNA te induceren en te meten.
Terwijl ze deze onderzoekslijn volgden, begon Kool zich af te vragen of er een hypothetisch verband was tussen DNA uit voedsel en het bekende proces waarbij het lichaam DNA-restjes “bergt” en hergebruikt. De onderzoekers gingen verder met het koken van voedsel – namelijk gemalen rundvlees, gemalen varkensvlees en aardappelen – door middel van 15 minuten koken op 100 graden Celsius of 20 minuten zacht roosteren op 220 graden. De Stanford-onderzoekers extraheerden vervolgens DNA uit deze voedingsmiddelen.
Het bleek dat alle drie de voedingsmiddelen DNA-beschadiging vertoonden wanneer ze gekookt en geroosterd werden, en dat hogere temperaturen de DNA-beschadiging in bijna alle gevallen verergerden. Interessant genoeg resulteerde zelfs gewoon koken op een relatief lage kooktemperatuur nog steeds in enige DNA-beschadiging. Er kwamen ook andere intrigerende resultaten naar voren – aardappelen, liepen om onbekende redenen minder DNA-schade op bij hogere temperaturen dan vlees.
De twee meest voorkomende soorten schade betroffen een nucleotide component die een verbinding genaamd cytosine bevat die chemisch veranderde in een verwante verbinding genaamd uracil en de toevoeging van zuurstof aan een andere verbinding genaamd guanine. Beide soorten DNA-schade zijn genotoxisch, in die zin dat ze uiteindelijk het functioneren van genen kunnen aantasten en mutaties kunnen bevorderen die ervoor zorgen dat cellen zich ongecontroleerd vermeerderen tot kanker.
Vervolgens stelde Kool’s team in het laboratorium gekweekte cellen bloot en voerde het muizen een oplossing die de door hitte beschadigde DNA-componenten in hoge concentraties bevatte. De onderzoekers gebruikten een innovatief instrument dat in eerder werk in Kool’s lab werd ontwikkeld en dat plaatsen van beschadigd DNA markeert met fluorescerende moleculen, waardoor de omvang van de schade eenvoudig te meten is. Over het algemeen vertoonden de in het lab gekweekte cellen aanzienlijke DNA-schade als gevolg van het opnemen van door warmte beschadigde DNA-componenten. Bij de muizen kwam de DNA-schade vooral voor in de cellen die de dunne darm bekleden, wat logisch is omdat daar een groot deel van de voedselvertering plaatsvindt.
Het team is nu van plan om dieper in te gaan op deze bevindingen. Een van de toekomstige manieren van onderzoek is het testen van een breder scala aan voedingsmiddelen, op basis van het idee dat voedingsmiddelen met een hoog DNA-gehalte, zoals dierlijke producten, een grotere potentiële genetische bedreiging vormen dan voedingsmiddelen met een laag DNA-niveau, zoals aardappelen en andere planten. De onderzoekers zijn ook van plan om kookmethodes te onderzoeken die verschillende voedselbereidingen simuleren – bijvoorbeeld voedsel langer koken dan slechts 20 minuten.
“Onze studie roept een heleboel vragen op over een nog niet onderzocht, maar mogelijk wel substantieel chronisch gezondheidsrisico van het eten van voedsel dat gegrild, gebakken of op een andere manier met hitte bereid is,” aldus Kool. “We weten nog niet waar deze eerste bevindingen toe zullen leiden en we nodigen de bredere onderzoeksgemeenschap uit om hierop voort te bouwen.”
Referentie
Naar boven
