Auch Chemiker können sich irren. Photo credit: Medizinische Chemiker — organische Chemiker, die Drogen studieren — entwickeln häufig eine Fähigkeit, die manchmal informell „Augapfel Toxikologie“ genannt wird, oder die Fähigkeit, eine grobe Vorstellung von der Toxizität eines Stoffes zu bestimmen, nur indem man seine chemische Struktur auf Papier sieht. Es ist eine Form der Intuition. Je länger Sie den Job machen, desto besser werden Sie darin.
Es wäre vernünftig, diese Fähigkeit als „hochgebildete Vermutung“ zu bezeichnen, die durch jahrelanges Studium der Beziehung zwischen den Strukturen einer Vielzahl von Chemikalien und ihrer Toxizität erworben wurde. Es ist nicht perfekt, aber wir machen es oft richtig. Es könnte genauso gut erworbenes toxikologisches Urteil genannt werden. Oder: „Das ist ein fies aussehendes Molekül!“
Aber es scheiterte kläglich mit dem künstlichen Süßstoff Splenda (Sucralose). Für viele medizinische Chemiker sah Sucralose wie eine schlechte Nachricht aus, stellte sich jedoch als genau das Gegenteil heraus. Dazu später mehr.
Typischerweise basiert die prädiktive Beurteilung der Toxizität auf der Erkennung eines Fragments in einem bestimmten Molekül, von dem bekannt ist, dass es Probleme verursacht, wenn es in anderen Chemikalien vorhanden ist. Nennen wir das Fragment einen „Hot Spot“ (1) und es wirft oft eine rote Fahne auf.
Die offensichtlichste rote Fahne für Toxizität ist ein Molekül, das chemisch reaktiv zu sein scheint. Reaktive Moleküle verursachen häufig Probleme, da sie, wie der Name schon sagt, mit Biomolekülen im Körper (z. B. Proteinen oder DNA) reagieren und ihre Strukturen verändern können. Diese Veränderung kann die Funktion von Proteinen oder DNA verändern oder sogar deaktivieren, und dies ist normalerweise für die Toxizität verantwortlich. Aufgrund dieser Eigenschaft gibt es nicht viele reaktive Medikamente auf dem Markt.
Die wichtigsten Ausnahmen sind bestimmte Krebsmedikamente, von denen viele (insbesondere die älteren) absichtlich reaktiv sind, da sie Krebszellen (und auch Nicht-Krebszellen) vergiften.
Jeder ausgebildete organische Chemiker kann Hotspots identifizieren, die Moleküle reaktiv machen. (Dies wird in Kapitel 101 gelehrt. Aus diesem Grund hat Sucralose einige Augenbrauen hochgezogen, als es 1998 von der FDA zugelassen wurde. Der Süßstoff hat keinen potenziellen Hot Spot. Es hat drei.
Zu dieser Zeit gab es ein kollektives „huh?“ in einigen Vierteln der Welt der organischen Chemie. Eine Reihe von Chemikern (mich eingeschlossen) beschlossen, es nicht zu verwenden, weil wir das Aussehen seiner chemischen Struktur einfach nicht mochten. (Andere künstliche Süßstoffe wie Aspartam, die keine strukturelle Ähnlichkeit mit Sucralose haben, haben mich nie beunruhigt.) Aber es stellte sich heraus, dass in diesem Fall unsere Augäpfel gekreuzt wurden. Wir haben es falsch verstanden. Hier ist der Grund.
Eine Klasse bekannter reaktiver Moleküle werden Alkylhalogenide genannt, und sie alle haben ein strukturelles Merkmal gemeinsam — eine chemische Bindung zwischen Kohlenstoff und einem der Halogene — Fluor, Chlor, Brom oder Jod (2). Die folgende Grafik zeigt dies:
Schauen Sie sich nun die Struktur von Sucralose an:
Selbst wenn Sie zu den Millionen von Menschen gehören, die Chemie hassen, nichts darüber wissen oder beides, ist es ziemlich offensichtlich, dass Sucralose drei Alkylhalogenide im selben Molekül enthält (blaue Kreise). Das ist es, was Chemiker „erschreckt“ hat. Auf dem Papier sieht es so aus, als könnte es sich um ein reaktives Molekül handeln. Wie kann es also sein, dass etwas, das drei mögliche Hotspots hat, aber auch eine chemische Struktur, die ein bisschen wie ein Insektizid oder Flammschutzmittel aussieht, sicher genug ist, um es zu essen?
Die Antwort ist: Dein Körper.
Sucralose ist identisch mit Saccharose (Rohrzucker), mit einer Ausnahme — den drei Chloratomen (blaue Kreise). In Saccharose sind diese Chloratome Sauerstoff. Aber es sind diese Chloratome, die Zucker in etwas ohne Kalorien verwandeln. Dies liegt daran, dass die beiden Chemikalien in Ihrem Körper sehr unterschiedlich gehandhabt werden.
Nachdem Sie Saccharose geschluckt haben, wandelt ein Darmenzym namens Sucrase es schnell in eine 1:1-Mischung aus Glucose und Fructose um. Beide Zucker haben viele Kalorien. Sucrase erkennt Sucralose jedoch nicht als Zucker, sodass das Enzym nicht damit reagiert oder es abbaut. Infolgedessen passiert fast die gesamte Sucralose Ihr Verdauungssystem, ohne absorbiert zu werden (3). Deshalb hat es null Kalorien. Ziemlich cleveres Zeug.
Ihre Geschmacksknospen spielen ebenfalls eine große Rolle. Aus Gründen, die ich nicht erklären kann, machen die drei Chloratome Sucralose 600 mal süßer als Saccharose. Eine Dose Pepsi One enthält 60 mg Sucralose (4). Eine Dose Pepsi enthält 41 Gramm (41.000 mg) Zucker. Selbst wenn Sucralose kalorisch wäre, bräuchten Sie nur 600-mal weniger davon, um die gleiche Süße zu erhalten.
Da das Zeug synthetisch ist, ist es garantiert, dass Joe Mercola und der Rest der anti-chemischen Internet-Dope versuchen werden, dich zu erschrecken, und sie werden wahrscheinlich Erfolg haben. Ich habe mir nicht einmal die Mühe gemacht, hinzusehen.
Aber wenn es ein Trost ist, hier sind einige toxikologische Daten zu Sucralose. Es ist schwer, sicherer zu werden als das:
- Es war unmöglich, Nagetiere zu töten, denen wahnsinnig hohe Dosen Sucralose verabreicht wurden. Mäuse und Ratten, die mit Einzeldosen von 16 bzw. 10 Gramm pro Kilogramm Körpergewicht gefüttert wurden, starben nicht. Dies entspricht in etwa einem Kilogramm (2,2 Pfund oder 1.000.000 mg) beim Menschen. Sie müssten 17.000 Dosen Pepsi One trinken, um so viel zu bekommen.
- Wenn Ratten eine Diät gefüttert wurden, die bestand aus 2.5 Prozent Sucralose, Wissenschaftler bemerkten, dass die Ratten Gewichtsverlust und verringerten Nahrungsverbrauch erlebten – beide rote Fahnen, die Indikatoren für Toxizität sind. Diese Effekte waren jedoch nicht auf Toxizität zurückzuführen. Wenn die gleiche Dosis durch eine Sonde (ein Röhrchen im Hals) verabreicht wurde, verschwand dieser Effekt und die Ratten aßen normal. Warum? Die Ratten aßen weniger und verloren an Gewicht, weil sie den Geschmack ihres Essens nicht mochten, wenn es mit einer so hohen Menge an etwas so Süßem versetzt wurde. Also aßen sie weniger. Und Gewicht verloren.
- Wenn Beagles 12 Monate lang ungefähr die gleiche Dosis (Gewicht für Gewicht) erhielten, traten überhaupt keine Nebenwirkungen auf.
- Von der American Cancer Society: „Aktuelle Beweise zeigen keinen Zusammenhang zwischen und erhöhtem Krebsrisiko.“
Wenn dies Sie nicht davon überzeugt, dass das Zeug sicher ist, wird nichts. Aber ich benutze es immer noch nicht; nicht aus Sicherheitsgründen, sondern weil ich denke, dass es eklig schmeckt. Ich habe keine Daten, um dies zu sichern.
Trotz moderner Methoden, die Toxizität auf eine Reihe genauer Arten messen, glaube ich immer noch, dass Augapfeltoxizität einen Platz in der Arzneimittelforschung hat. Es hilft, Verbindungen auszuschließen, die offensichtlich als Arzneimittelkandidaten ungeeignet sind (5). Aber ab und zu ist der Augapfel kurzsichtig.
ANMERKUNGEN:
(1) Dies funktioniert nicht gut umgekehrt. Sie müssten verrückt sein, um zu glauben, dass Sie die Struktur einer bestimmten chemischen Verbindung betrachten und versuchen könnten, festzustellen, ob sie nicht toxisch ist.
(2) Alle Dinge gleich, Alkylfluoride sind kaum reaktiv. Chloride sind mäßig, und sowohl Bromide als auch Iodid sind viel mehr. Halogene, die an Benzolringe gebunden sind (Arylhalogenide), sind nicht reaktiv.
(3) Eine kleine Menge Sucralose wird über den Darm in das Blut aufgenommen, aber schnell mit dem Urin ausgeschieden.
(4) Pepsi One enthält auch einen zweiten künstlichen Süßstoff namens Acesulfam-Kalium.
(5) Genau deshalb sollten Biologen auf Chemiker hören. Als ich in Wyeth war, hatte ein Genie die Idee, dass eine Organozinnverbindung (nein, ich scherze nicht) ein gutes Medikament zur Modifizierung des LDL / HDL-Verhältnisses in Mausmodellen von Lipidstörungen sein könnte. Als ich das sah, schlug ich vor, dass er das Zeug genauso gut auf eine Kugel malen und in die Maus schießen könnte. Ich bekam Ärger wegen einer schlechten Einstellung, aber die Mäuse haben es noch schlimmer gemacht. Sie waren alle innerhalb von fünf Minuten nach der Dosierung tot. Duh.