Agentes Tóxicos Naturais Presentes nos Alimentos

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Tópico 4 – Agentes tóxicos naturais presentes nos alimentos
Com exceção de nutrientes, a grande maioria das substâncias que compõe os alimentos consumidos pelo homem não estão, ainda, muito bem caracterizadas quimicamente e, como consequência, seus eventuais efeitos nocivos são ainda desconhecidos, quer sejam isoladamente ou resultante de interações. 
Apesar de estarem naturalmente presentes nos alimentos, algumas substancias podem não ser inócuas e oferecer riscos de intoxicação aos organismos expostos. Essas substancias, em sua grande maioria, são constituintes naturais produzidos por vegetais para proteção contra ataque de insetos, pássaros e micro-organismos.
Oito classes de compostos químicos de origem natural, que fazem parte ou podem tornar-se componentes integrantes de alimentos, serão descritos:
1 Glicoalcalóides
São metabolitos secundários encontrados nas diversas variedades de batatas, dos quais se destacam, por sua importância toxicológica, os esteroides α-solanina e α-chaconina. Estes compostos, derivados biossintéticos do colesterol, são constituídos pela aglicona solanidina ligada a três resíduos de açúcares. α-solanina e α-chaconina compreendem 95% de todos os glicoalcaloides presentes nas batatas destinadas 	a alimentação humana. De acordo com um estudo do reino unido, calcula-se que a batata apresenta geralmente concentrações de glicoalcaloides entre 2,5 a 15mg/100g do tubérculo fresco, presentes nas partes imediatamente abaixo da casca e em locais de alta atividade metabólica, como nos brotos. Altas concentrações são encontradas em batatas verdes e danificadas. 
Os glicoalcaloides são produzidos durante o crescimento da planta e no armazenamento pos-colheita. Assim, seus teores dependem da constituição genética da planta, tipo de solo para o cultivo, fatores climáticos e geográficos, além das condições de armazenamento, que podem influir aumentando a síntese dos mesmos.
A ingestão de batatas contendo altas concentrações de glicoalcaloides tem sido associada a intoxicações produzidas tanto no homem como em outros animais. O quadro clinico envolve sintomas gastrintestinais e neurológicos, possivelmente devido a atividade anticolinesterasica da solanina. Além disso, podem ser observadas alterações hemolíticas e hemorrágicas no trato gastrintestinal e na retina.
A ação tóxica dos glicoalcaloides α-solanina e α-chaconina pode ser decorrente de sua capacidade de interagir fortemente com membranas celulares contendo esteroides, causando ruptura das mesmas.
2 Inibidores de proteases
Os inibidores de proteases são proteínas de ampla distribuição no reino vegetal, capazes de inibir as atividades de tripsina, quimotripsina, amilase e carboxipeptidase. São proteínas de baixo peso molecular encontradas em feijão, ervilha, amendoim, milho, arroz, soja, batata e clara de ovo. As interações desses fatores com as proteases são de tal forma que as tornam indisponíveis para a realização de suas funções digestivas de hidrolisar as proteínas. Como consequência a proteína torna-se nutricionalmente indisponível. Os efeitos nocivos dos inibidores de proteases em animais alimentados com leguminosas crua são complexos, alguns incluem alterações metabólicas do pâncreas (aumento da secreção enzimática, hipertrofia e hiperplasia) e redução da taxa de crescimento. O organismo humano aparentemente tolera baixos níveis de inibidores de proteases, mas níveis elevados provocam o crescimento do pâncreas, em razão da continua produção de enzimas.
3 Glicoalcaloides cianogenicos
Glicosídeos possuem uma porção açúcar e uma porção não açúcar (denominada aglicona), esta última geralmente define as características dos glicosídeos. No caso dos glicosídeos cianogênicos, a aglicona trata-se de uma hidroxinitrila (cianidrina). Muitos açúcares diferentes são encontrados nos glicosídeos, embora a D-glicose seja o mais comum. Uma característica química muito importante dos glicosídeos é a facilidade com que se hidrolisam. Através desse tipo de reação libera-se o açúcar e a cianidrina. Esta, por sua vez, degrada-se originando o ácido cianídrico, que é o responsável pela toxicidade no organismo. Os glicosídeos cianogênicos são amplamente distribuídos nas plantas superiores. As plantas que contêm mais que 20 mg de cianeto por 100g de peso são classificadas de alto risco de provocar intoxicações, mesmo quando ingeridas em pequenas quantidades. De um modo geral, as mais altas concentrações são encontradas nas folhas, mas podem também estar presentes nas raízes, nos tecidos e sementes. Tecidos jovens (brotos) apresentam altas concentrações destes compostos.
A hidrólise dos glicosídeos cianogênicos é amplamente favorecia quando ocorre em meio ácido. Assim, quando se ingere vegetais que contenham tais glicosídeos, estes, ao entrarem em contato com o pH do estômago, encontram um meio ideal para a liberação do ácido cianídrico. No organismo humano, a hidrólise parece ser também causada pelas β-glicosidases produzidas pela microbiota do TGI. A hidrólise também ocorre devido às enzimas endógenas (glicosidases específicas) da planta. Neste caso, a hidrólise dos glicosídeos cianogênicos ocorre somente quando as plantas perdem sua integridade por processos físicos ou na sua preparação para o consumo.
O agente responsável pela ação tóxica desses glicosídeos é o ácido cianídrico (HCN). Este tem grande afinidade pelo ferro. Dessa maneira, reage com o citocromo a da cadeia respiratória. Interrompendo o transporte de elétrons para o oxigênio molecular. Observa-se, então, a inibição do metabolismo oxidativo e da fosforilação, gerando uma hipóxia (baixa concentração de oxigênio) citotóxica. Por fim, há convulsões hipóxicas e morte devido ao bloqueio respiratório de origem central.
A toxicidade dos glicosídeos presentes na mandioca foi primeiramente relatada no século XVII. No caso de ingestão de mandioca amarga, comumente chamada de mandioca brava, aproximadamente 245g seriam altamente tóxicas.
Alguns fatores minimizam o risco de intoxicações agudas. Os processos de preparação (cozimento, fritura, etc) tendem a reduzir o teor desse agente no alimento. Esta redução pode se dar por remoção dos glicosídeos cianogênicos, inativação das β-glicosidases, ou ambos os processos. Some-se a isso, o fato de que seus consumidores, principalmente na zona rural, reconhecem as diversas variedades de mandioca, conseguindo separar aquelas consideradas bravas (altos teores de cianeto).
O homem e os animais têm a capacidade de destoxificar o cianeto liberado quando se ingere glicosídeos cianogênicos. Essa destoxificação pode ocorrer por uma ou mais vias. A via mais estudada é aquela que converte cianeto, na presença de tiossulfato, em tiocianato e sulfito. Essa reação é catalisada pela enzima rodanase, a qual se encontra espalhada por diversos tecidos, em especial no fígado, rins, na tireóide, na adrenal e no pâncreas. Outra via envolve a reação entre CN e hidroxicobalamina para formar a cianocobalamina (vitamina B12). Parece haver uma competição entre as vias da rodanase e da vitamina B12 na destoxificação do cianeto, uma vez que em condições de deficiência de vitamina B12 na dieta ou de maior consumo da mesma (gravidez, lactação, menstruação), um aumento na excreção de tiocianato é observado.
As consequências das intoxicações crônicas por glicosídeos cianogênicos são diversas. Uma dessas, envolve o sistema nervoso e é chamada de neuropatia atáxica tropical (TAL) observada em certas áreas da Nigéria e Tanzânia. Essa síndrome é representada por uma mielopatia, atrofia óptica bilateral, surdez bilateral e polineuropatia. O cianeto é destoxificado no organismo pela enzima rodanase, que utiliza como fonte de enxofre alguns derivados do aminoácido metionina, provenientes dos alimentos. Pode-se dizer que uma deficiência proteica associada a uma dieta rica em alimentos com glicosídeos cianogênicos, fatalmente leva ao aparecimento de danos neurológicos.
O consumo generalizado de mandioca pode ser um fator para o aparecimento de bócio, principalmente em regiões de baixo consumode iodo. Como se sabe, o HCN liberado pelos glicosídeos cianogênicos é destoxificado a tiocianato. O tiocianato causa modificações no metabolismo da tireóide dificultando a retenção de iodo. Portanto, o aparecimento de bócio depende de vários fatores principalmente a deficiência da ingestão de iodo, podendo ser agravado pelo conteúdo de glicosídeos cianogênicos no alimento, assim como a frequência e a quantidade de mandioca que se consome.
4 Glicosinolatos (Glicosídeos TIOcianogênicos)
Glicosinolatos, também chamados de glicosídeos tiocioanogênicos, são compostos encontrados em inúmeras plantas de cultivo. Conhece-se até o momento, mais de 70 diferentes glicosionolatos presentes em mais de três centenas de espécies principalmente da família Crucífera, gênero Brássica. Os tioglicosídeos podem estar presentes em todas as estruturas das plantas que os contenham, como raízes, caules, folhas e sementes. Quando presentes nos vegetais, os glicosinolatos vem sempre acompanhados de um sistema enzimático, responsável pela sua hidrólise, encontrado no citosol.
A hidrólise dos glicosinolatos pode ocorrer no próprio vegetal, toda vez que este for submetido a processo de maceração, trituração (preparação de alimentos), cozimento, assim, como nos intestinos de animais que se alimentam desses vegetais, liberando glicose e uma aglicona instável. Em meio neutro, a aglicona sofre um rearranjo espontâneo com perda de bissulfato para produzir isotiocianato.
O aroma e sabor de algumas plantas crucíferas são determinados pelos produtos de hidrólise (nitrilas e isotiocianatos) e não pelos glicosinolatos propriamente ditos.
A exemplo do que ocorre com os glicosídeos cianogênicos, a causa do bócio endêmico parece ser devida à interação de fatores como a deficiência de iodo na dieta e a presença de certos componentes dos alimentos. Em algumas regiões do mundo, a ingestão de plantas crucíferas parece ser um dos fatores contribuintes.
Os agentes tóxicos bociogênicos que podem ser liberados pela hidrólise dos glicosinolatos serão descritos a seguir:
Goitrina testado em animais de experimentação, mostrou ser eficiente redutor na captação de iodo radioativo pela glândula tireóide, pelo menos na primeira fase de administração, apresentando, portanto, ação bociogênica eficaz.
Tiocianato são originários da hidrólise de isotiocianatos voláteis e nitrilas (via destoxificação pela rodanase), precursores presentes nas brássicas. Assim sendo, a ingestão desses alimentos, associados a uma alta frequência por tempo prolongado, leva a um aumento nos níveis plasmático do SCN nos animais expostos. Este inibe a utilização de iodo pela tireóide. Uma diminuição nos teores de iodo da dieta, associado a esse tipo de exposição, leva invariavelmente a um quadro de bócio.
5 Oxalatos
O ácido oxálico, primeiro membro da série dos ácidos dicarboxílicos, encontra-se presente em inúmeros alimentos de origem vegetal constituintes da dieta humana, sendo que as maiores concentrações são encontradas no espinafre, beterraba, cenoura, feijão, alface, amendoim, cacau e chá.
Nestes alimentos, o ácido oxálico, pode ser encontrado combinado com cátions originando oxalatos solúveis, como os de potássio e de sódio, ou oxalatos insolúveis, principalmente os de cálcio.
O cozimento dos alimentos com água reduz em grande parte os oxalatos solúveis, porém, os insolúveis praticamente permanecem no vegetal.
Aproximadamente 2-6% dos oxalatos presentes na dieta são absorvidos pelo TGI. O restante é eliminado pelas fezes ou degradado pela microbiota do intestino. Uma vez absorvidos, não são metabolizados pelos seres humanos e sim excretados através da urina num período de até 24 horas após a ingestão.
Os oxalatos encontrados na urina são, em sua maior parte, provenientes de síntese endógena a partir de aminoácidos e ascorbato (vitamina C), sendo que a contribuição, a partir da dieta, corresponde a aproximadamente 10%.
O fato de os oxalatos poderem se ligar ao cálcio, formando oxalato de cálcio insolúvel, e também de que esta ligação é favorecida pelo pH intestinal, conduz à hipótese de que a ingestão de plantas contendo altas concentrações de oxalatos levaria a uma redução na absorção de cálcio, interferindo no seu metabolismo. Com isso, hipocalcemia e raquitismo poderiam ocorrer em caso de uma exposição crônica. Assim, os oxalatos seriam classificados como anti-nutrientes. 
Do ponto de vista toxicológico, os oxalatos presentes nos alimentos poderão ser nocivos à saúde humana sempre que forem ingeridos em excesso, por períodos breves (intoxicação aguda), ou ainda, em concentrações normalmente presentes nos alimentos, por períodos de tempo prolongados, nas dietas pouco variadas (intoxicações crônicas).
Casos de intoxicações agudas tem sido relatados em indivíduos que ingeriram grandes quantidades de alimentos ricos em oxalatos (correspondente a 1g de oxalato). Os principais sinais e sintomas são: irritação gástrica que se desenvolve com ardor, dores, náuseas e vômitos. 
A combinação do oxalato com o cálcio sérico produz uma hipocalcemia caracterizada pela irritabilidade do SNC e músculos esqueléticos, com convulsões crônicas e fibrilação. 
O oxalato de cálcio formado produz obstrução dos túbulos renais com supressão da urina. Já os cristais depositados nos ureteres e bexiga urinária produzem hematúria e dores.
Intoxicações crônicas, embora não relatadas, deverão levar a danos renais, decorrentes do bloqueio provocado por cristais de oxalato de cálcio, com a produção de cálculos renais.
6 Nitratos
O íons nitrato (NO3-), base conjugada do ácido nítrico formam sais hidrossolúveis com Na, K e Ca, amplamente disseminados no ambiente. Sua formação no ambiente ocorre através de um processo de oxidação biológica, a partir do íon amônio.
Estas reações são mediadas por micro-organismos do solo como as nitrosomonas, que oxidam o íon amônio a nitrito, realizando a primeira etapa da reação, e as nitrobactérias, que oxidam o nitrito a nitrato, tornando este último mais abundante no ambiente.
Nitratos estão, assim, presentes no solo, na água e nos vegetais e, portanto, distribuídos em alimentos de origem vegetal e animal.
São, também, utilizados como aditivos intencionais de alimentos, nas formas de seus sais de sódio e potássio, em conservas, produtos cárneos e queijos. Nos primeiros, têm grande importância como inibidores do crescimento de Clostridium botulinum, produtor da toxina botulínica, altamente danosa ao organismo humano. As outras funções desses sais na industrialização de alimentos são: conferir cor e sabor a carnes e peixes curados e prevenir o estufamento tardio de queijos.
Durante a estocagem, à temperatura ambiente, de alimentos de origem vegetal com altas concentrações de nitratos a conversão microbiológica a nitritos pode ocorrer.
Os nitratos não podem ser considerados compostos de alto risco em provocar intoxicações, apensar de existir evidências de que podem interferir no metabolismo da vitamina A e nas funções da glândula tireóide. Nas quantidades normalmente encontradas nos alimentos (quer seja naturalmente ou como aditivo intencional) e sob as condições nas quais são ou podem ser reduzidos a nitritos; os principais riscos toxicológicos associados à ingestão do íon nitrato são: a produção de metemoglobinemia quando a formação de nitrito, e a formação de compostos N-nitrosos (compostos carcinogênicos), principalmente as nitrosaminas, tanto no alimento como no organismo.
Portanto, a ingestão de nitratos em condições de altas concentrações no alimento ou baixas concentrações e alta frequência na exposição humana, pode tornar-se um risco de intoxicações por ser a presença de íon, o ponto de partida para uma cadeia de reações que o converte em substâncias tóxicas, de grande importância para a Saúde pública