Хром пиколинат индуцира статистически по-голям брой делеции и статистически по-малък брой основни замествания, които са измерени в спонтанно генерирани мутанти [108].

теми

Свързани термини:

  • Ниацин
  • Пиколинова киселина
  • Глюкоза
  • Захарен диабет
  • Допълнение
  • Инсулин
  • Хром
  • Инсулинова чувствителност

Изтеглете като PDF

За тази страница

Избрани микроелементи и метаболитната основа за тяхната подкрепа на ендотелното здраве и еректилната функция

10.2.6 Ефекти от добавката с хром пиколинат върху състава на тялото

Добавките с хром пиколинат могат да доведат до значително подобряване на телесния състав: Клинично проучване, публикувано в Текущи терапевтични изследвания, има за цел да определи ефектите на хром пиколинат върху телесния състав. Пациентите са получавали или плацебо, или 200 μg или 400 μg хром на ден под формата на най-малко две порции протеинова/въглехидратна хранителна напитка, съдържаща различните дози хром пиколинат. Участниците бяха амбулаторни пациенти и не им бяха предоставени насоки за отслабване, диети или упражнения. Съставът на тялото е измерен преди и след 72-дневен период на изпитване, като се използва изместване на водата с остатъчни белодробни обеми, определени чрез разреждане на хелий.

След завършване, след теста, за всеки субект се изчислява индекс за подобряване на телесния състав (BCI) чрез добавяне на загуба на телесна мазнина и увеличаване на обезмаслената маса и изваждане на натрупаната мазнина и загубената чиста маса Анализът на данните от предварителното проучване не показва значителни разлики в телесния състав между трите групи, но след периода на теста и двете групи от 200 μg и 400 μg имат значително по-високи положителни промени в BCI в сравнение с плацебо. Не са установени значителни разлики в BCI между групите от 200 и 400 μg. Беше направено заключението, че добавянето с минимум 200 μg/ден хром пиколинат може да доведе до значително подобрение в телесния състав. 14.

Развитие и модификация на биоактивността

3.15.9.4 Хром пиколинат

Преглед на хромовата (III) токсикология

ГЕНОТОКСИЧНИ И МУТАГЕНЕТИЧНИ ЕФЕКТИ НА Cr (III)

Установено е, че разтворимият Cr пиколинат предизвиква увреждане на хромозомите 3 до 18 пъти над контролните нива при дози, вариращи от 50 цМ до 1.0 тМ след 24 h лечение в СНО клетки. По същия начин, частиците Cr пиколинат произвеждат хромозомни аберации 4 и 16 пъти над контролните нива при дози от 8,0 µg/cm 2 (съответстващи на 0,10 mM разтворена доза) и 40 µg/cm 2 (0,50 mM), съответно [31]. Въпреки че е установено също, че пиколиновата киселина причинява кластогенни увреждания, тя е значително по-малка от тази от Cr пиколинат при еквивалентни дози. Въпреки това не се наблюдават увреждания, когато клетките са изложени на Cr никотинат, никотинова киселина или CrCl3 [32].

Потенциалните вредни in vivo ефекти на Cr picolinate също са изследвани при Drosophila melanogaster. При нива от 260 µg Cr/kg храна или по-малко, беше установено, че Cr picolinate намалява степента на успеваемост на какавидирането и еклозията, както и да спира развитието на какавиди в зависимост от дозата. Освен това, свързан с Х летален анализ показва, че добавката значително повишава степента на поява на летални мутации и доминиращ женски стерилитет. CrCl3 обаче не успя да покаже горните ефекти [32].

При физиологично значими дози е доказано, че Cr picolinate причинява мутация в хипоксантин (гуанин) фосфорибозилтрансферазата (hprt) локус на CHO клетки. Честотата на мутациите е около 40 пъти повече от нетретираната контрола и 4 пъти по-висока от третираните с CrCl3 клетки [33]. Той също така е причинил значителна клетъчна смърт [33]. Трябва да се отбележи, че излагането на Cr пиколинат в тези проучвания е използвало неразтворима във вода форма и опитите за разтварянето му с ацетон или DMSO могат да променят мутагенната и кластогенната му активност.

В проучване, изследващо метаболитната съдба на комплексите Cr (III) хуминова киселина и други органични комплекси Cr (III) в системи на бозайници, резултатите показват, че е отделено значително количество Cr (III) (съответно 66% и 100%) и че N-1-метилпикотинамидът е първичният органичен метаболит от Cr picolinate както в човешките хепатоцитни микрозоми, така и в първичните култури на пилешките хепатоцити. Тези данни предполагат, че популациите от хора, които са изложени на Cr (III) пиколинат или други екологично важни органични Cr (III) комплекси (т.е. Cr (III) комплекси с хуминова киселина), потенциално натрупват високи нива на Cr (III) в клетки. Това вътреклетъчно натрупване на Cr (III) може да доведе до образуването на ковалентни връзки между Cr (III) и ДНК и/или други макромолекули, причинявайки генотоксични ефекти [34].

Доказано е, че хромовите (III) комплекси причиняват разкъсване на веригите на ДНК [27, 35]. По-специално, мутагенността на комплексите Cr е свързана с тяхната способност да развиват суперспирална ДНК в проучване in vitro [36].

Избрани билкови добавки и нутрицевтици

Хром (III) пиколинат (CrPic)

Хранителната добавка CrPic спечели много внимание като безопасна добавка, която насърчава загубата на мазнини и подобряването на мускулите при хората. Няколко проучвания обаче показват, че CrPic е свързан с окислително увреждане на ДНК при плъхове и мутации и фрагментация на ДНК в клетъчни култури. В отделни случаи се казва, че добавките на CrPic причиняват неблагоприятни ефекти, като анемия, бъбречна недостатъчност, чернодробна дисфункция и невронално увреждане.

В литературно търсене на изследвания за репродуктивна токсичност и токсичност за развитието на CrPic бяха открити няколко сравнителни изследвания за развитие срещу CrPic. В ранно проучване, използващо Drosophila melanogaster, беше установено, че CrPic при нива от 260 μg Cr/kg храна или по-малко намалява степента на успеваемост на какавидирането и еклозията и да спира развитието на какавиди в зависимост от концентрацията. X-свързан летален анализ показва, че CrPic значително повишава степента на поява на летални мутации и доминиращ женски стерилитет (Hepburn et al., 2003).

Въведение: История на хромовите изследвания (1955–1995)

Неорганична химия

Измерването на електронния и 1Н ЯМР спектър на Cr (pic) 3 е проблематично, но наскоро бяха решени въпросите за електронния спектър [90]. Поради ниската разтворимост на комплекса във вода и други обичайни разтворители, електронните спектри често се измерват в разреден разтвор на минерална киселина, в който комплексът се разлага с времето [80, 90]. Въпреки първоначалното твърдение, че за Cr (pic) 3 не може да се наблюдават 1 H NMR сигнали [61], наскоро бяха получени и назначени парамагнитните 1 H и 2 H NMR спектри [60]. За съжаление ниската разтворимост на Cr (pic) 3 в H2O и широчината на ЯМР сигналите не позволяват електронната и ЯМР спектроскопията да бъдат полезни при проследяване на комплекса при биохимични или хранителни изследвания. Липофилността на Cr (pic) 3 е измервана и е установено, че е изненадващо малка [60], което прави твърде малко вероятно предложението Cr (pic) 3 да действа, като въздейства на липидната двуслойна течливост [66].

Наскоро беше докладван редокс потенциалът на Cr (pic) 3 [91]. Съединението е значително по-трудно да се намали, отколкото предполагаха предишни оценки. В DMF двойката Cr (II)/Cr (III) има E1/2 от –1,23 V спрямо нормален водороден електрод, докато двуядреното съединение Cr2 (µ-OH) 4 (снимка) 4 е по-трудно да се намали (E1/2 = –1,45 V) [91]. Не се наблюдават характеристики при положителни потенциали, докато не настъпи разлагане на разтворителя за нито едно съединение. Потенциалът за намаляване на Cr (pic) 3 е леко изместен в положителната посока във водата (A. Pickering и J. Vincent, непубликувани резултати). Последиците от това за токсикологията на Cr (pic) 3 ще бъдат обсъдени в следващите глави.

Потенциални и предполагаеми роли за хром в инсулиновата сигнализация: Търсенето на свещения граал

Чефалу [59] в предварителен доклад посочва, че хром пиколинатът може да действа чрез увеличаване на активирането на Akt фосфорилиране. В това проучване осем пациенти с диабет тип 2 получават 1 mg Cr под формата на хром пиколинат, докато осем пациенти получават плацебо; субектите с диабет, получаващи Cr след лечение с инсулин, са имали повишено фосфорилиране на Akt, но не и фосфорилиране на IR или IRS-1. Предполага се, че повишеното фосфорилиране на Akt е механизмът на действие на хром. И все пак, на срещата на върха на CADRE Research през 2003 г., Cefalu [60] докладва резултати от подобно проучване, използващо JCR: LA-пълни плъхове, модел на инсулинорезистентно сърдечно-съдово заболяване. (Cefalu преди това съобщава, че ежедневното перорално приложение на хром пиколинат (18 µg Cr/kg телесна маса) на плъхове в продължение на 12 седмици води до по-нисък общ холестерол в плазмата и висок HDL холестерол и по-ниски нива на инсулин на гладно.) [61]. Не са наблюдавани ефекти при здрави контроли. Лечението с хром пиколинат води до повишено фосфорилиране на IR, IRS-1 и Akt и повишена активност на PI-3 киназа след приложение на инсулин. Тези резултати всъщност са в съответствие с Cr, действащ върху инсулино-стимулиран инсулинов рецептор, което води до други ефекти надолу по веригата в сигналната каскада.

Sreejayan и колеги [62], използващи различен комплекс Cr, са генерирали допълнителни доказателства за връзка между Cr и Akt. Установено е, че Cr (фенилаланин) 3 (5 или 25 цМ за 10 дни) увеличава стимулираното от инсулин усвояване на глюкоза от култивирани миши 3Т3-адипоцити. Обработката на клетките с 5 µM Cr за 0,5–4 часа или 0,1 до 100 µM Cr за 2 часа не повишава значително фосфорилирането на инсулиновия рецептор (Tyr 1146), стимулирано от инсулин, докато при подобни условия стимулираното от инсулин фосфорилиране Akt (Thr 308 ) се увеличи значително.

Оценка на хром (III) генотоксичността с клетъчна култура и in vitro анализи

РЕЗУЛТАТИ ЗА Cr (III) ПИКОЛИНАТ

Хранителната добавка хром триспиколинат (CrPic) е най-успешната търговска добавка хром. Хром пиколинат съществува като неутрален 3: 1, пиколинат: Cr 3+ комплекс. За първи път е патентован за употреба като хранителна добавка през 1982 г. [97]. Може да се синтезира чрез водна реакция на хромен хлорид с три еквивалента на пиколинова киселина [98]. При концентрации на Cr 3+ от 0,30 М, филтрираните разтвори, оставени при 37 ° С, кристализират

24 часа, за да се получи Cr (pic) 3-H2O при

50% добив. Предлага се и в търговската мрежа. Структурно се характеризира с рентгенова кристалография през 1992 г. [99]. Доказано е, че CrPic е кластогенен, мутагенен и генотоксичен в някои, но не при всички стандартни анализи, използвани за прогнозиране на канцерогени.

Последващо проучване, финансирано от производителя на CrPic, не откри хромозомни аберации, индуцирани от разтвори на CrPic в DMSO при експозиция 4 или 20 часа [101]. Значението на DMSO като разтворител за CrPic е обсъдено по-долу.

Проучване in vitro хвърли светлина върху потенциалния механизъм за CrPic-индуцирано увреждане на ДНК. Доказано е, че хром пиколинатът причинява ДНК едноверижни разкъсвания в pUC19 плазмидна ДНК в присъствието на аскорбат (витамин С), дитиотреитол или водороден прекис [102]. Беше направено извода, че координацията на Cr 3+ чрез пиколинат измества III/II редокс потенциала така, че Cr 3+ може да бъде редуциран от аскорбат или тиоли и въздухът се окислява, за да генерира каталитично реактивни кислородни видове чрез механизъм от типа на Фентън.

Генерирането на ДНК и хромозомни увреждания е една от първите стъпки към канцерогенността. Ако обаче даден химикал причини ДНК увреждане, но или ДНК се поправи или клетката претърпи апоптоза, тогава няма риск за клетъчна трансформация. Въпреки това, непоправеното увреждане на ДНК, което се превежда в мутация, води до промяна в генетичния код, който се предава чрез клетъчно делене и мутациите могат да доведат до промени в регулацията на клетъчния растеж, които трансформират клетките. Следователно тестовете за мутагенност са важен компонент на скрининга за генотоксичност. Три независими проучвания показват, че CrPic е мутагенен.

За първи път е установено, че хром пиколинатът е мутагенен в локуса на hprt в клетките на СНО [88]. Тествано е като неразтворима форма в ацетонова суспензия в дози от 20 до 80 µg/cm2 за 48 часа. Дозата от 80 µg/cm2 води до честота на мутация от 58 на 106 оцелели клетки или средно 40-кратно увеличение на hprt мутанти спрямо нетретираните клетки. Еквивалентните дози свободен пиколинат са по-цитотоксични от CrPic, но въпреки това не произвеждат мутанти на hprt. Еквивалентните дози хромен хлорид не са цитотоксични и не произвеждат значителни мутанти на hprt. Данните бяха интерпретирани, за да се предположи, че координацията на Cr 3+ с пиколинат създава комплекс, който е по-генотоксичен от Cr 3+ или само пиколинат.

Неотдавнашно проучване, финансирано от производителите на CrPic, установи, че CrPic не е мутагенен при същия анализ, ако се използва по-кратко 5-часово време на експозиция или ако комплексът се разтвори в DMSO [103]. Тези резултати са в съответствие с добре установените наблюдения, че (1) усвояването на комплекси Cr 3+ е относително бавно поради факта, че няма наличен активен транспортен път [22], поради което по-краткото време на експозиция ще доведе до по-малко генотоксични вещество, постъпващо в клетката, и (2) съвместна обработка на CrPic с DMSO, разтворител, за който е добре известно, че е радикал [104], трябва да намали реактивните кислородни форми, получени чрез химия от типа на Fenton [34], като по този начин намалява ДНК увреждане, което води до мутации. По този начин проучването на производителя не отменя първоначалния доклад.

За разлика от проучването на производителя, способността на CrPic да бъде мутагенен е независимо потвърдена в две отделни проучвания. Мутагенността на CrPic е наблюдавана при Drosophila melanogaster от лабораторията на Vincent [105]. Експозицията на дрозофила на CrPic при нива до 260 µg Cr/kg среда намалява броя на потомците, достигащи фазата на развитие на кученцето, намалява успешните нива на еклозия и води до забавяне на развитието и мутации на зародишната линия. Хромният хлорид е неактивен, но пиколинатът показва сходни ефекти като CrPic по отношение на външния вид в общия брой кученца, еклозията на възрастни потомци и процента неизлюпени какавиди.

Неотдавнашно проучване на FDA и Националния институт по рака установи, че CrPic е отрицателен в теста на Ames, но положителен в анализа на миши лимфом [106]. Експозицията на щамове S. typhimurium TA98, TA100, TA1535 и TA1537 не доведе до значителни мутации за реверсия с разтвори на CrPic в DMSO или водни разтвори на Pic или хромен хлорид. Излагането на клетки от миши лимфом на L5178Y на водни разтвори на CrPic до 1000 µg/mL (124 µg/mL Cr 3+ или 2.4 mM CrPic) в продължение на 4 часа води до резистентни на трифлуоротимидин колонии с честота на мутация (MF или разлика от фон) от 315 и 327 колонии/на 10 6 оцелели, съответно без и с активиране на S9. Положителният отговор се дефинира като MF от най-малко 100 мутантни колонии на 10 6 оцелели клетки над фона. Втората най-висока доза от 500 µg/ml (62 µg/ml Cr 3+ или 1,2 mM CrPic) също е положителна, с MF от 295 и 177 колонии/на 10 6 оцелели без и със S9 активиране, съответно.

Наблюденията, че CrPic е кластогенен [85], мутагенен [88, 105, 106] и причинява разкъсване на веригите на ДНК в изолирана ДНК [102], предсказват, че CrPic трябва да бъде директно увреждащ ДНК в култивирани клетки. Тази хипотеза е подкрепена чрез характеризиране на 61 CrPic-индуцирани 6-тиогуанин-резистентни мутанти. ДНК секвенирането показа, че заместванията на базата съставляват 33% от мутациите, като трансверсиите са преобладаващи; делециите съставляват 62% от мутациите, като преобладава една делеция на екзон; и 1–4 вмъквания на основна двойка съставляват 5% от характеризираните мутации [107]. Хромовият пиколинат индуцира статистически по-голям брой делеции и статистически по-малък брой основни замествания, които са измерени в спонтанно генерирани мутанти [108]. Допълнителна подкрепа за директно увреждане на ДНК беше осигурена чрез анализ на комета на ДНК лезии, индуцирани от CrPic в CHO клетки, който показа доказателства за прекъсвания на веригите на ДНК, ДНК омрежи и окислително увреждане (Lencinas et al., В подготовка).

В резултат на предварителните клетъчни култури и експериментите in vitro, CrPic е номиниран през 1998 г. за оценка и дългосрочно тестване на канцерогенността от Националната програма по токсикология (NTP) и му е даден висок приоритет. В ход са проучвания върху гризачи.

Съвременните данни от NTP предполагат, че разбирането на метаболизма на CrPic също ще бъде необходимо за пълна оценка на неговата биологична активност. Публикуван е доклад за разположението и метаболизма на [14 C] -CrPic при плъхове и мишки [109]. 14 С радиомаркировката беше разпределена произволно през пиридиновия пръстен. Установено е, че хром пиколинатът е устойчив на съдържанието на стомаха и тънките черва при плъхове in vitro, което е в съответствие с предишно проучване [110]. Беше направено извода, че комплексът се отделя на или близо до чревната стена и абсорбираната пиколинова киселина се екскретира най-вече като N-пиколилглицин; въпреки това,

8–10% от радиомаркировката се отделя от дъха като CO2, плюс неидентифициран основен метаболит се наблюдава при мишки заедно с N-пиколилглицин. Понастоящем не е известно дали някой от продуктите на метаболизма на пиколинат предизвиква токсичност. Абсорбцията на Cr 3+ беше от порядъка на няколко процента както при плъхове, така и при мишки след единична орална доза, в съответствие с предишни оценки [33]. Адипозът, кръвта и черният дроб показват нива на Cr 2–6 пъти по-високи от нелекуваните животни, като черният дроб съдържа най-големи количества. Наблюдението, че приблизително 30% от Cr, открити в черния дроб на плъх, е измерено като непокътнат комплекс CrPic, оправдава по-нататъшно изследване на мутагенността на CrPic и механизмите, залегнали в увреждане на ДНК, предизвикано от CrPic.