Судан I: Свойства, применение и токсикологические аспекты

Введение

Судан I (также широко известный как CI Solvent Yellow 14 и Solvent Orange R) — органическое соединение, обычно классифицируемое как азокраситель. Это интенсивно оранжево-красное твердое вещество, которое добавляют для окрашивания восков, масел, бензина, растворителей и полиролей. Судан I также применялся для окрашивания различных пищевых продуктов, особенно порошка карри и порошка чили, однако использование Судана I в пищевых продуктах сейчас запрещено во многих странах, поскольку Судан I, Судан III и Судан IV были классифицированы Международным агентством по исследованию рака как канцерогены категории 3 (канцерогенность для человека не может быть классифицирована). Судан I по-прежнему используется в некоторых оранжевых дымовых составах, а также в качестве красителя для хлопковых отходов, используемых в химических экспериментах.

Применение

Суданские красители — это группа азосоединений, которые использовались для окрашивания углеводородных растворителей, масел, жиров, восков, обуви и полиролей для пола. Еще в 1974 году в Соединенных Штатах было произведено около [количество] Судан I, [количество] Судан II, [количество] Судан III и [количество] Судан IV. Судан I и Судан III (1-(4-(фенилдиазенил)фенил)азонафтален-2-ол) используются преимущественно для одних и тех же целей. Судан III плавится при температуре на 68 °C выше, чем Судан I.

Синтез

Синтез Судана I включает реакцию солей фенилдиазония с 2-нафтолом. Судан I подвержен окислительной фотодеградации по двум механизмам – деградации под действием синглетного кислорода и деградации свободными радикалами, что снижает его стойкость на материалах.

Деградация и метаболизм

Метаболизм Судана I, как установлено на кроликах, включает как окислительные, так и восстановительные реакции. Азоредукция Судана I приводит к образованию анилина и 1-амино-2-нафтола, и эта реакция, по-видимому, отвечает за детоксикацию. In vivo, после окисления Судана I, основными продуктами окисления являются C-гидроксилированные метаболиты, которые выводятся с мочой. Эти метаболиты также обнаруживаются после окисления микросомами печени крыс in vitro. C-гидроксилированные метаболиты можно рассматривать как продукты детоксикации, в то время как бензендиазониевый ион (BDI), образующийся при ферментативном расщеплении азогруппы Судана I, катализируемом микросомами, реагирует с ДНК in vitro. Основным ДНК-аддуктом, образующимся в этой реакции, является 8-(фенилазо)гуанин, который также был обнаружен в ДНК печени крыс, подвергшихся воздействию Судана I. Образование C-гидроксилированных метаболитов и ДНК-аддуктов при окислении Судана I также было продемонстрировано с использованием человеческих ферментов CYP, причем CYP1A1 является основным ферментом, участвующим в окислении Судана I в тканях человека, богатых этим ферментом, в то время как CYP3A4 также активен в печени человека. Экспрессия CYP1A1 в печени человека низкая, менее 0,7% от общей экспрессии CYP в печени, в то время как она вносит до 12–30% в окисление Судана I в наборе микросом печени человека. Кроме того, Судан I сильно индуцирует CYP1A1 у крыс и в клетках человека в культуре из-за активации цитозольного арильного углеводородного рецептора. В тканях мочевого пузыря ферменты CYP не обнаруживаются, в то время как в этих тканях наблюдается относительно высокий уровень пероксидаз. Помимо окисления ферментами CYP, Судан I и его C-гидроксилированные метаболиты также окисляются пероксидазами, такими как модельная пероксидаза растений, а также циклооксигеназой млекопитающих. В результате образуются аддукты ДНК, РНК и белков (см. рисунок 2). Следовательно, предполагается, что активация Судана I, катализируемая пероксидазой, может происходить аналогичным образом, как и с другими канцерогенами, такими как канцерогенные ароматические амины. Предполагается, что активация Судана I посредством CYP или пероксидазы, или комбинация обоих механизмов, объясняет органоспецифичность этого канцерогена для печени и мочевого пузыря у животных. Метаболиты Судана I, образующиеся под действием пероксидазы, гораздо реже образуются в физиологических условиях, поскольку in vivo присутствует множество нуклеофильных молекул, которые нейтрализуют реактивные формы Судана I. Следовательно, образование аддуктов реактивных форм Судана I с нуклеофильными соединениями, такими как ДНК, тРНК, белки, полинуклеотиды и полидезоксинуклеотиды, представляется предпочтительной реакцией в физиологических условиях, при этом дезоксигуанозин является основной мишенью для связывания Судана I с ДНК, за которым следует дезоксиаденозин. Он может вызывать аллергические кожные реакции и раздражение кожи. Воздействие на кожу может произойти при прямом контакте с работниками текстильной промышленности или при ношении облегающей одежды, окрашенной Суданом I. Аллергические реакции возникают, когда азокраситель связывается с альбумином сыворотки человека (HSA), образуя конъюгат красителя HSA, к которому связывается иммуноглобулин E, что вызывает высвобождение гистамина. Судан I также подозревается в вызывании генетических дефектов. Мутагенность и генетическая опасность были оценены с помощью теста Эймса и экспериментов на животных. Кроме того, подозревается, что он вызывает рак. Карциногенность оценивается в ходе испытаний на животных. Это включает в себя запрет на использование этих красителей в текстиле и коже, которые могут вступать в прямой и продолжительный контакт с кожей или слизистой оболочкой полости рта. Запрещено окрашивать текстильные и кожаные изделия азокрасителями; конкретный перечень изделий можно найти в Официальном журнале Европейского Союза. Кроме того, запрещено выводить на рынок текстильные или кожаные изделия, окрашенные азокрасителями. В условиях других исследований значительного увеличения частоты микронуклеированных гепатоцитов после введения Судана I не было обнаружено. Эти результаты позволяют предположить, что канцерогенность печени может быть не связана с генотоксическим действием Судана I. Канцерогенных эффектов в печени мышей после применения Судана I не наблюдалось. У крыс не было обнаружено значительного увеличения количества микронуклеированных эпителиальных клеток желудочно-кишечного тракта, что указывает на отсутствие генотоксических соединений в эпителиальных клетках желудочно-кишечного тракта крыс. Сравнения между экспериментальными животными и человеческим цитохромом P450 (CYP) убедительно свидетельствуют о том, что данные о канцерогенности животных можно экстраполировать на человека. Судан I также присутствует в качестве примеси в Sunset Yellow FCF, его дисульфонированной водорастворимой форме.

The metabolism of Sudan I, as characterized in rabbits, involves both oxidative or reductive reactions. Azo reduction of Sudan I produces aniline and 1 amino 2 naphthol, and this reaction seems to be responsible for the detoxification. In vivo, after oxidation of Sudan I, C hydroxylated metabolites are formed as major oxidation products and are excreted in urine. These metabolites are also found after oxidation with rat hepatic microsomes in vitro. The C hydroxylated metabolites may be considered as the detoxication products, while the benzenediazonium ion (BDI) formed by microsome catalyzed enzymatic splitting of the azo group of Sudan I, reacts with DNA in vitro. The major DNA adduct formed in this reaction is identified as the 8 (phenylazo)guanine adduct, which was also found in liver DNA of rats who were exposed to Sudan I. The formation of C hydroxylated metabolites and DNA adducts from Sultan I oxidation were also demonstrated with human CYP enzymes, with CYP1A1 being the major enzyme involved in the oxidation of Sudan I in human tissues rich in this enzyme, while CYP3A4 is also active in human liver. The expression of CYP1A1 in human livers is low, less than 0,7% of the total hepatic CYP expression, while it contributes up to 12 to 30% in the oxidation of Sudan I in a set of human liver microsomes. Moreover, Sultan I strongly induces CYP1A1 in rats and human cells in culture, due to activation of the cytosolic aryl hydrocarbon receptor. In bladder tissue, CYP enzymes are not detectable, while there are relatively high levels of peroxidases expressed in these tissues. In addition to oxidation by CYP enzymes, Sudan I and its C hydroxylated metabolites are also oxidized by peroxidases, such as a model plant peroxidase, but also by the mammalian enzyme, cyclooxygenase. As a consequence DNA, RNA and protein adducts are formed. (See figure 2). Therefore, peroxidase catalyzed activation of Sudan I has been suggested, in a similar way to other carcinogens, such as the carcinogenic aromatic amines. It is suggested that a CYP or peroxidase mediated activation of Sudan I or a combination of both mechanisms as an explanation for the organ specificity of this carcinogen for liver and urinary bladder in animals. The Sudan I metabolites formed by peroxidase are much less likely to be formed at physiological conditions, because in vivo there are many nucleophilic molecules present which scavenge the Sudan I reactive species. Hence, formation of adducts of Sudan I reactive species with nucleophilic species, such as DNA, tRNA, proteins, polynucleotides, and polydeoxynucleotides seems to be the preferred reaction under physiological conditions, with deoxyguanosine as the major target for Sudan I DNA binding, followed by deoxyadenosine. It may cause allergic skin reactions and irritation of the skin. Exposure to the skin can happen by direct exposure to textile workers or by wearing tight fitting textiles dyed with Sudan I. Allergic reactions are induced when the azo dye binds to the human serum albumin (HSA), forming a dye HSA conjugate, which immunoglobulin E binds to, which causes a release of histamine. Sudan I is also suspected of causing genetic defects. The mutagenicity and genetic hazard has been evaluated with the Ames test and animal experiments. Furthermore, it is suspected of causing cancer. The carcinogenicity is estimated by animal testing. This includes that these dyes are forbidden to be used in textiles and leather, that may come in direct and prolonged contact with the skin or oral cavity. No textile of leather product are allowed to be colored with azo dyes a specific list of the items can be found in the Official Journal of the European Union. Furthermore, it is prohibited to place any textile or leather articles colored with azo dyes on the market. Under conditions of other studies, no significantly increased incidence of micro nucleated hepatocytes were found after the administration of Sudan I. These results suggest that the liver carcinogenicity may not be due to the genotoxic effects of Sudan I. No carcinogenic effects were visible in livers of mice after the application of Sudan I. In rats there was found to be no significant increase in the amount of micro nucleated epithelial cells of the gastrointestinal tract. This indicates the absence of genotoxic compounds in the gastrointestinal epithelial cells in rats. Comparisons between experimental animals and human Cytochrome P450 (CYP) strongly suggest animal carcinogenicity data can be extrapolated to humans. Sudan I is also present as an impurity in Sunset Yellow FCF, which is its disulfonated water soluble version.

Страх перед едой

В феврале 2005 года Sudan I привлек внимание, особенно в Соединенном Королевстве. В соусе Ворчестершир, произведенном компанией Premier Foods, было обнаружено загрязнение Суданом I. Источник загрязнения был прослежен до фальсифицированного порошка чили. Загрязнение обнаружило Агентство по стандартам пищевых продуктов.