Sacharín je 500 krát sladší než běžný stolní cukr, přitom nemá žádný energetický obsah. Náhodou ho objevil v roce 1879 ruský emigrant Constantine Fahlberg, když pracoval na Johns Hopkins University. Vyráběl se z kamenouhelného dehtu, dnes synteticky z toluenu.

Sacharin, tedy 1,1-dioxo-1,2-benzothiazol-3-on, byl postupně nabízen zákazníkům jako antiseptikum, antistatické činidlo, složka pokovovacích lázní či konzervační činidlo. Od roku 1907 byl užíván jako náhradní sladidlo pro diabetiky, ale výrazněji se prosadil až v důsledku nedostatku cukru během první světové války. Lidem připadá sladký; uvádí se, že je 200 až 700-krát sladší než sacharóza. Ostatní milovníky cukru, jako jsou včely či motýli, však nepřitahuje. Zejména ve vyšších koncentracích má nepříjemnou hořkou či kovovou dochuť, což ho trvale odsuzuje do role ne zcela plnohodnotné náhražky. Sacharin zůstává sladký i při vysokých teplotách a v těle prakticky není metabolizován. Když se v padesátých letech minulého století začali lidé v západních zemích starat více o naditost gatí, než o naditost peněženek, stal se tak sacharin oblíbenou surovinou pro výrobu nízkokalorických potravin.

Toxické účinky sacharinu byly nejprve testovány pomocí jednogeneračních studií na potkanech. Potrava obsahující až 5 % testované látky byla hlodavcům podávána od 4 až 8 týdnů věku po dobu až 1,5 roku. V rámci jedné z dvaceti studií tohoto typu byl v exponované skupině zjištěn zvýšený výskyt rakoviny močového měchýře. Kmen potkanů (ACI) použitý v dané studii je často napadán hlísticí Trichosomoides crassicanda a tato infekce mohla mít vliv na zjištěné výsledky. Na doporučení Dr. Leo Friedmana z U.S. Food and Drug Administration (FDA, americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv) se stal sacharin jednou z prvních látek, která byla testována rovněž v rámci dvougeneračních studií. Testovací protokol v takovém případě zahrnuje expozici samic před pářením (F₀ generace), pak během březosti a laktace a pokračuje expozicí potomků (F₁ generace) po dobu až dvou let. První taková studie byla v roce 1972 provedena v laboratořích Wisconsin Alumni Research Foundation (WARF) a druhá pak o rok později pracovníky FDA. V obou případech byl u exponovaných samců F₁ generace zjištěn statisticky významně vyšší výskyt rakoviny močového měchýře. Rovněž exponované samice trpěly těmito nádory častěji, pozorovaný efekt však nedosáhl hranice statistické významnosti. Kritici uvedených studií zpochybňovali dodržení důležitých podmínek experimentů a upozorňovali na možnost kontaminace testované látky o-toluensulfonamidem (OTS). Třetí studie, která byla v roce 1977 provedena v Canadian Health Protection Branch, potvrdila, že nádory močového měchýře nevznikají vlivem nečistot a jsou skutečně důsledkem expozice potkanů analyticky čistému sacharinu. V rámci dané studie byl u exponovaných zvířat rovněž zjištěn zvýšený výskyt lymfomů.

Historické balení sacharinu (Muzeum cukru, Berlín)

Kanadské úřady ještě v témže roce zakázaly používání sacharinu ve výrobcích určených pro lidskou výživu a podobný zákaz doporučilo i FDA. Americký kongres však k nelibosti občanů krátce předtím zakázal používání jiného umělého sladidla – cyklamátu a tak s akceptováním doporučení FDA ohledně sacharinu váhal. Čtvrtá dvougenerační studie byla na žádost FDA provedena v laboratořích International Research and Development Corporation (IRDC). V rámci této studie bylo zjištěno, že k indukci vzniku nádorů močového měchýře dochází pouze v případech, že množství sacharinu v potravě překročí 3 % a že stejné účinky lze pozorovat jak u zvířat, která byla sacharinu vystavena in utero (v děloze matky během březosti) tak i u zvířat exponovaných až po narození. V reakci na tyto výsledky sice nebyl sacharin v USA zakázán, ale od roku 1981 musely být všechny výrobky, které danou látku obsahovaly, označeny nápisem „Tento výrobek obsahuje sacharin, který vyvolává nádory u laboratorních zvířat“.

Hlístice Trichosomoides crassicanda mohla výsledky škodlivosti sacharinu zkreslit, ale nebylo tomu tak. Na obrázku samička se samečkem, kterého má ve své vagíně.

Od 70-let 20 století bylo tedy známo, že sacharin podávaný v potravě ve vysokých dávkách zvyšuje u samců potkanů výskyt rakoviny močového měchýře. V různých materiálech včetně toxikologických skript byl proto uváděn jako karcinogenní látka, která se (považte) přidávala (a leckde stále přidává) do potravin. Co však uvedené výsledky zjištěné na potkanech skutečně znamenají? Bez detailní znalosti biochemického mechanismu účinku prakticky nic moc. Z mechanistického hlediska rozeznáváme jednak látky vyvolávající nádorové bujení přímým poškozením DNA (genotoxické karcinogeny) a pak látky vyvolávající stejný efekt zásahem do buněčného dělení jiným způsobem než přímým poškozením DNA (epigenetické karcinogeny). Genotoxicita sacharinu byla testována s použitím celé řady in vitro i in vivo metod a to většinou s negativním výsledkem. Výjimku tvořily testovací postupy, které typicky poskytují falešně pozitivní výsledky při vysokých (cytotoxických) koncentracích testovaných látek a v reakci na vysokou iontovou sílu či osmolalitu testovaných roztoků. Také z hlediska chemické struktury je málo pravděpodobné, že by byl sacharin schopen reagovat s dusíkatými bázemi DNA, neboť má na rozdíl od typických genotoxických karcinogenů charakter aniontu a prakticky není metabolizován, takže nelze předpokládat existenci reaktivních produktů biotransformace. Jak tedy dochází k indukci tvorby nádorů? Bylo zjištěno, že schopnost sacharinu vyvolávat rakovinu močového měchýře se liší v závislosti na jeho chemické formě.

V potravinách se sacharín skrývá pod značkou E954. Přidává se do nealkoholických nápojů, potravin pro diabetiky, nízkoenergetických potravin, žvýkaček, zavařenin, majonéz, hořčic, stolních sladidel, vitaminových přípravků i některých druhů piv, včetně nealkoholických. Seznam u nás prodávaných výrobků s umělým sladidlem se snaží dát dohromady zde.

Nejúčinnější je sodná sůl, méně účinná pak sůl draselná a kyselá forma sacharinu podobný účinek nevyvolává vůbec. Vysoké dávky sodné soli sacharinu způsobují alkalizaci moči potkanů (pH  7) a následné vytváření sraženiny obsahující fosforečnan vápenatý, silikáty, mukopolysacharidy a proteiny. Tato sraženina pak mechanicky dráždí epitel močového měchýře (urotel) a v důsledku regenerativních procesů probíhajících v poškozené tkáni pak může docházet ke vzniku tumorů. Podobný účinek nelze pozorovat u myší, neboť mají typicky nižší hladiny vápníku a fosforu v moči, ani u primátů, jejichž moč má zase výrazně nižší osmolalitu. Naopak tvorba sraženiny a následný vznik nádorů močového měchýře byl pozorován i u potkanů, jimž byly podávány vysoké koncentrace sukcinátu, aspartátu, glutamátu, askorbátu, citrátu, uhličitanu, fosforečnanu či chloridu sodného.

Karcinogenní účinek sacharinu zjištěný v rámci multigenerační studie na potkanech je tedy účinkem typickým pouze pro potkany. Z hlediska hodnocení zdravotního rizika pro člověka jde tedy o jeden z nejznámějších příkladů tzv. falešně pozitivního výsledku. Otázkou ovšem je, kolik dalších podobným způsobem pochybných výsledků ovlivňuje náš postoj k chemickým látkám. Doktor Jay I. Goodman, bývalý prezident Society of Toxicology a zároveň profesor farmakologie a toxikologie na Michigan State University je natolik skeptický, že letos napsal článek s výmluvným názvem „Goodbye to the bioassay“.

Pracoviště a kontakt na autora: Fakulta chemicko-technologická, Univerzita Pardubice.

Analýza dvouletých studií karcinogeneze na hlodavcích provedených v rámci National Toxicology Proram (NTP) ukázala, že ze 127 pozitivních studií byl v 55 případech zjištěn karcinogenní účinek pouze na úrovni tzv. maximální tolerované dávky (MTD). Jde o nejvyšší dávku léčiva, která ještě nevyvolává pozorované toxické účinky (obvykle pokles váhového přírůstku). Tato analýza též ukázala, že pokud by byly dané látky na úrovni MTD testovány ne s využitím 50, ale 200 zvířat, počet pozitivních studií by stoupl až na 92 %. Jinak řečeno – prakticky každá látka podávaná nefyziologickým způsobem (např. žaludeční sondou) ve vysokých dávkách je v rámci celoživotní studie na potkanech schopna vyvolat karcinogenní účinek. Karcinogeneze zjištěná tímto způsobem je ovšem nejčastěji důsledkem cytotoxického účinku látky a následných reparačních mechanismů. Při nižších (obvykle používaných dávkách) však látka často působí jinými mechanismy a nádory nevyvolává. Do budoucna tedy bude třeba najít testovací postupy s vyšší mírou specificity a při práci se staršími daty je daný jev třeba brát v úvahu…..

Literatura:

1. Okoduwa S.I.R, Ebiloma G.U., Baba J., Ajide S. (2013). The metabolism and toxicology of saccharin, Infohealth awareness article 1 (1) 14 -19.

2. Cohen, S. M., Arnold, L. L., & Emerson, J. L. (2008). Safety of saccharin. Agro Food Ind Hi Tec, 19(6), 26-29.

3. Uçar, A., & Yilmaz, S. (2015). Saccharin genotoxicity and carcinogenicity: a review. Adv. Food Sci, 37, 138-143.

4. Cohen, S. M. (2018). Screening for human urinary bladder carcinogens: two-year bioassay is unnecessary. Toxicology Research.

5. Goodman, J. I. (2018). Goodbye to the bioassay. Toxicology Research.