CHƯƠNG 1. Tổng quan về histamin 1. Tính chất lý hóa của histamin Histamin là một amin sinh học có công thức hóa học là C5H9N3, khối lượng mol là 111,15 g/mol. Danh pháp IUPAC là 2-(1H-Imidazol-4-yl)ethanamine 40, 31.
Công thức cấu tạo histamin Histamin dạng rắn là các tinh thể không màu, không mùi, hút ẩm, khá bền với nhiệt. LogP = − 0,7 nên độ phân cực cao, dễ hòa tan trong nước, ethanol, chloroform nóng và ít tan trong ether hoặc benzen. Histamin có điểm nóng chảy ở 84oC, điểm sôi ở 18 mmHg là 209 − 210oC. Histamin không có cực đại hấp thụ trong vùng UV-Vis ở bước sóng từ 210 − 700 nm.
Histamin ổn định trong không khí nhưng bị ảnh hưởng bởi ánh sáng 14, 40, 31. Histamin có hai trung tâm base, nhóm −NH2 có pKa = 9,68 và được ưu tiên cho proton, trong khi vòng imidazol có pKa = 5,8 chỉ nhận một proton trong môi trường acid hơn. Histamin có tính chất của amin bậc 1 và nhóm imidazol 14, 34: - Tạo phức với một số kim loại: kẽm, đồng, coban, niken. - Phản ứng tạo phẩm màu azo: trong môi trường bazơ yếu nhóm imidazol phản ứng với muối diazoni tạo phẩm màu azo.
- Phản ứng với một số tác nhân kết tủa alkaloid tạo muối phức hòa tan kém. Sinh tổng hợp và sự chuyển hóa của histamin 1. Sinh tổng hợp histamin Khả năng tổng hợp histamin rất phổ biến ở các vi sinh vật như vi khuẩn hoặc nấm men, ở người, động vật và thực vật. Histamin có nguồn gốc từ quá trình khử carboxyl của acid amin histidine thông qua sự xúc tác của enzyme L-histidine decarboxylase.
Cơ chế sinh tổng hợp histamin 2 Ở người, Histidine decarboxylase (HDC) là một loại enzyme được biểu hiện trong các tế bào khác nhau trong cơ thể, bao gồm hệ thần kinh trung ương (tế bào thần kinh), dạ dày - niêm mạc (tế bào thành), tế bào mast, tế bào bạch cầu ái kiềm. Vì vậy histamin trong cơ thể được tìm thấy ở các vị trí này, gọi là histamin nội sinh. Tế bào mast là kho lưu trữ chính của histamin, được tìm thấy trong hầu hết các mô, đặc biệt là trong các tế bào biểu bì của da, trong các tế bào lưu trữ histamine của màng nhầy, trong ống phế quản, niêm mạc dạ dày. Histamin trong các tế bào thần kinh như tế bào nội mô mạch máu não và nồng độ histamin cao nhất có thể đo được ở vùng dưới đồi 35.
Ở một số động thực vật, histamin được sản xuất và lưu trữ như một chất bảo vệ. Trong động vật, histamin được tiết ra bởi các tuyến da của một số loài ếch Leptodactylidae, từ tế bào mast trong nọc ong vò vẽ. Trong thực vật, histamin được dự trữ trong các sợi lông trên lá và thân cây Tầm ma thông thường 35. Histamin có thể được tìm thấy trong hầu hết các loại thực phẩm với nồng độ khác nhau.
Histamin xuất hiện khi thực phẩm bị hỏng, đặc biệt là các sản phẩm được lên men, chín hoặc đã được lưu trữ trong một thời gian dài. Thủy sản và các sản phẩm của thủy sản là một điển hình. Thủy sản sau đánh bắt trong quá trình bảo quản, sản xuất tạo các sản phẩm ở điều kiện không đảm bảo có thể bị nhiễm vi sinh vật. Các vi khuẩn Proteus Vulgaris,Vibrio alginolyticus, Enterobacteriaceae, Morganella morganii.
phát triển sản sinh ra enzym histidine decarboxylase xúc tác cho phản ứng chuyển acid amin histidine thành histamin. Quá trình này xảy ra nhanh chóng ở các loài cá có hàm lượng histidine tự do tương đối cao trong mô cơ cả khi còn sống, làm nồng độ histamin tăng cao ngay cả khi chưa có sự hư hỏng cảm quan. Nồng độ histamin cao thường được phát hiện ở các loài cá thuộc họ Scombroidae, các loài cá có thịt sẫm màu như cá ngừ, cá nục xanh, cá thu, cá trích và cá thu đao do hàm lượng histidine tự do cao trong thịt chúng 38, 19, 35. Ở cá được bảo quản đúng cách, lượng histamin thường nhỏ hơn 0,1 mg/100 g cá.
Cá bị ô nhiễm thì mức histamin là từ 20 - 50 mg/100 g cá. Sự tích tụ histamin thường xảy ra khi các sản phẩm đông lạnh được rã đông và để ở nhiệt độ phòng trong một khoảng thời gian nhất định. Histamin bền với nhiệt nên độc tính của nó vẫn còn nguyên vẹn trong các sản phẩm cá đã nấu chín hoặc đóng hộp 26. Một trong những sản phẩm phổ biến của thủy sản là nước mắm.
Nước mắm là một chất lỏng màu nâu trong suốt được sản xuất bằng cách lên men tự nhiên của nhiều loại cá khác nhau như cá cơm, cá trích với muối. Những loài cá này thường chứa hàm lượng cao acid amin tự do đặc biệt là histidine. Sau khi được đánh bắt trên tàu, các nhà sản xuất có thực hành sản xuất tốt sẽ trộn cá với muối ngay trên tàu, làm chậm quá trình hình thành histamin. Tuy nhiên, một số tàu giữ cá không có muối tối đa 8 giờ trong thùng chứa mở mà không có hệ thống làm mát thích hợp trước khi đến nhà máy sản 3 xuất sẽ tăng hình thành histamin trong nguyên liệu.
Trong quá trình lên men, sự thủy phân protein được gây ra bởi các proteinase nội sinh trong mô cơ cá và đường tiêu hóa cũng như các proteinase được tạo ra bởi vi khuẩn ưa mặn. Do tính chất của nguyên liệu và phương pháp sản xuất nước mắm truyền thống, nhiều mẫu nước mắm được phát hiện có hàm lượng histamin cao 25. Chuyển hóa của Histamin Trong cơ thể người histamin có thể được chuyển hóa thông qua hai cơ chế chính theo Hình 1. Sơ đồ chuyển hóa chính của histamin 22 - Cơ chế 1: Chuyển hóa histamin nội sinh: Methyl hóa histamin thông qua enzym histamine N-methyltransferase (HNMT) tạo sản phẩm N-metylhistamine, chất này được chuyển hóa tiếp thành chất chuyển hóa chính trong nước tiểu M-methylimidazole acetic acid bởi monoamine oxidase (MAO B).
HNMT xúc tác quá trình methyl hóa histamin với sự có mặt của các chất cho methyl như S-adenosyl-L-methionine (SAMe). HNMT hiện diện trong bào tương của các tế bào ở nhiều mô bao gồm thận, gan, lá lách, tuyến tiền liệt, buồng trứng, tủy sống, phế quản và khí quản 22, 33, 35. - Cơ chế 2: Chuyển hóa histamin ngoại sinh: Oxi hóa nhóm amin bậc 1 thông qua enzym diamine oxidase (DAO) tạo sản phẩm Imidazol-4-yl-acetaldehyd. Diamine oxidase (DAO), còn được gọi là histaminase, là enzyme chính chịu trách nhiệm chuyển hóa histamin ăn vào.
Nó được tìm thấy ở mức cao trong tế bào chất của niêm mạc đường tiêu hóa, giúp phân hủy histamin trong ruột ngăn chặn sự hấp thu histamin chưa được chuyển hóa vào tuần hoàn, bảo vệ cơ thể khỏi độc tính. Ngoài ra histamin cũng được sản xuất ở mức cao trong nhau thai và thận 9, 33, 35. Bên cạnh đó có 2 con đường chuyển hóa histamin khác 35: 4 - Acetyl hóa histamin thành acetylhistamin. Con đường chuyển hóa này chủ yếu quan trọng trong quá trình phân hủy do vi sinh vật.
- Hydroxylase histamin thành axit propionic hydantoin. Vitamin C có thể là đồng yếu tố trong các phản ứng hydroxylase. Tác dụng sinh lý và độc tính của histamin 1. Tác dụng sinh lý của histamin Histamin là chất trung gian điều hòa hoạt động sinh lý bệnh của cơ thể và biểu hiện khác nhau qua bốn thụ thể nằm trên màng tế bào: - Thụ thể H1 được biểu hiện ở cơ trơn, tế bào nội mô mạch máu, tim và hệ thần kinh trung ương.
Các thụ thể H1 được kích hoạt bởi histamin nội sinh giải phóng bởi các tế bào thần kinh 32, 35. - Thụ thể H2 được biểu hiện trong các mô ngoại vi như tế bào thành dạ dày, cơ trơn mạch máu, tế bào mast, ở các mô hệ thống thần kinh trung ương như vỏ não 32, 35. - Thụ thể H3 chủ yếu được tìm thấy trước synap trên các tế bào của hệ thống thần kinh trung ương và ngoại biên 32, 35. - Thụ thể H4 được biểu hiện cao trong tủy xương và tế bào bạch cầu, liên quan đến hóa ứng động của tế bào mast và bạch cầu ái toan 32, 35.
Độc tính của histamin - Nguyên nhân: Ngộ độc histamin là một tình trạng nhiễm độc hóa chất, chủ yếu do tiêu thụ thực phẩm có hàm lượng histamin cao như thịt lên men, pho mát lâu năm đặc biệt là thủy sản và các sản phẩm thủy hải sản. Ước tính lượng histamin trong thực phẩm có thể gây độc nằm trong khoảng 50 - 200 mg/100 mg thực phẩm 12, 23, 12. Mặc dù ở điều kiện sinh lý bình thường trong cơ thể histamin nhanh chóng bị bất hoạt bởi enzym DAO và HNMT nhưng khi các enzym chuyển hóa histamin này bị ức chế hoặc bị quá tải bởi histamin từ chế độ ăn uống trong cơ thể con người có thể dẫn đến tăng nồng độ histamin trong máu. Nồng độ histamin trong huyết tương bình thường ở mức 0,3 - 1 ng/ml, khi nồng độ này tăng cao có thể gây ra những rối loạn về thần kinh và thể chất, có thể gây độc 22.
- Triệu chứng: Mức độ nghiêm trọng của các triệu chứng thay đổi đáng kể tùy thuộc vào lượng histamin tiêu thụ và độ nhạy cảm cá nhân của bệnh nhân ăn phải histamin. Histamin có nhiều thụ thể nằm ở nhiều cơ quan trong cơ thể nên ngộ độc histamin có triệu chứng lâm sàng khá phức tạp: + Ban đỏ đột ngột trên mặt (đỏ bừng), ngứa và ban đỏ trên cơ thể là triệu chứng cổ điển. + Các triệu chứng trên đường tiêu hóa: cảm giác nóng ran trong miệng, tăng tiết nước bọt, kích thích tiết dịch vị của dạ dày, gây buồn nôn, nôn, tiêu chảy và đau bụng. 5 + Các triệu chứng ảnh hưởng đến đường hô hấp và các triệu chứng tim mạch: hạ huyết áp, chóng mặt, đau đầu hoặc nhịp tim nhanh hiếm gặp hơn.
Các triệu chứng thường diễn ra trong thời gian ngắn, xảy ra nhanh từ một đến vài giờ sau khi tiêu thụ thực phẩm. Vì tất cả các triệu chứng được mô tả cũng có thể được kích hoạt bởi histamin được giải phóng nội sinh, nên có thể cần phải chẩn đoán phân biệt để xác định các cơ chế bệnh lý khác như dị ứng, nổi mề đay, bệnh tế bào mast. Một số khuyến cáo về liều lượng cho phép của histamin Sự xuất hiện của histamin trong thủy sản và sản phẩm thủy sản phản ánh mức độ chất lượng của những thực phẩm này, đặc biệt là độc tính của histamin tới người tiêu thụ thực phẩm. Do đó một số cơ quan tổ chức đã đưa ra quy định mức giới hạn của histamin trong thủy sản và sản phẩm thủy sản ở các mức khác nhau như sau: Bảng 1.