Sularda ve sebzelerde yüksek miktarda nitrat bulunması birçok gelişmiş ve gelişmekte olan ülke için ciddi bir halk sağlığı sorunu haline gelmiştir. Özellikle bazı Avrupa ülkelerinde 75 mg/L’nin altında nitrat içeren su kaynağı bulmak imkansız hale gelmiştir . Şu anda kullanılan denitrifikasyon yöntemleri oldukça pahalıdır ve ileri derecede teknik bir işlemdir. Dolayısı ile bu konuda en etkili yöntem, etkenin oluşmadan yok edilmesidir, yani nitrat kirliliğine neden olan kaynakların kontrol altına alınmasıdır.
Yeni doğan dönemindeki methemoglobiden sonra, diyetteki nitrat ve nitritin meydana getirebileceği en önemli etki şüphesiz kanser oluşumudur. Bu konudaki veriler çelişkilidir ve endojen nitrozasyon olayında nitrat ve nitritten ziyade başka faktörlerin belirleyici olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte nitrozamin türevlerinin vücudun hemen her yerinde kanser oluşturabildikleri kesin olarak bilinmektedir . Bu olasılığı ortadan kaldırmak için diyetteki nitrat ve nitritin azaltılması konusunda gerekli teknolojik çalışmalar yapılmalı ve endojen nitrozasyonu inhibe eden askorbik asit veya alfa - tokoferol gibi bileşikler de besinlere eklenmelidir.
Nitrat ve metabolitlerinin insan sağlığına etkilerini iki grupta inceleyebiliriz: yeni doğan döneminde görülen etkiler ve yetişkinlerde görülen etkiler. Yeni doğan döneminde nitrat alımına bağlı gelişen methemoglobinemi hakkında yeterince bilgi sahibi olduğumuz halde, nitratın yetişkinlerdeki etkileri konusundaki bilgiler tam değildir ve çoğunluğu hayvan deneylerine dayanmaktadır.
Akut Toksitite
Nitratın akut toksititesi çok seyrek görülmektedir; çoğu olguda meydan gelen bulgular nitratın nitrite indirgenmesi sonucu ortaya çıkmaktadır. Yetişkinlerde 8 - 15gr sodyum veya potasyum nitrat alınmasını takiben aniden ortaya çıkan şiddetli gastroenterit, karın ağrısı, idrar ve gaitada kan, halsizlik ve kollaps görülebilir .
Nitratın aksine nitritin akut toksititesi sıktır ve buna bağlı çok sayıda ölüm bildirilmiştir. Bu genellikle sodyum nitritin yanlışlıkla alımına veya besinlerde kontrolsüz kullanımına bağlı olarak gelişmektedir. Sodyum nitrit toksititesine bağlı ölümler methemoglobinemi nedeni ile olmaktadır.
Methemoglobinemi
İnsanlarda nitratın bilinen en yaygın toksik etkisi yeni doğanlarda meydana getirdiği methemoglobinemidir. Çocuklarda methemoglobinemiye neden olan birçok madde arasında nitrat ve bizmut subnitrat sıklık bakımından ilk iki sırayı almaktadır. Yetişkinlerde nitrat alımına bağlı methemoglobin gelişimine rastlanmamıştır. Yaşamın ilk üç ayında gastrik asit salgısı yetersiz olduğundan mide pH’sı alkalidir ve bakteriler burada üreyebilirler. Üst gastrointestinal bölümde üreme olanağı bulan bu bakteriler nitratı indirgeyerek ve nitrit oluşumuna neden olurlar, daha sonra kana geçen nitrit hemoglobinle birleşerek methemoglobin oluşturur. Bu hemoglobin tipinde demir oksitlenerek ferröz (Fe 2+) halden ferrik (Fe 3+) hale geçmiştir. Methemoglobin oksijen taşıma kapasitesine sahip değildir. Methemoglobin oranı %5 - 10 arasında iken dudaklarda ve tırnak yataklarında siyanoz meydana gelir.
Methemoglobin oranı %20'ye ulaşana dek hastalar asemptomatik kalabilirler; bu seviyeden sonra siyanoz şiddetlenir, hipoksiye bağlı semptomlar belirginleşir ve %44 methemoglobin düzeyinde ölüm meydana gelir. Yeni doğan döneminde meydana gelen methemoglobinemilerde ölüm oranının %8 - 10 olduğu tahmin edilmektedir. Nitrata bağlı methemoglobin gelişen olgularda genellikle hazır mama ile bebeğin beslendiği ve bu hazır karışıma nitrat içeren su karıştırıldığı saptanmıştır. Bildirilen olgularda suyun nitrat içeriği hemen daima 45 mg/L’nin üzerindedir, fakat bir kaç olguda bu değer daha düşüktür. 45mg/L’nin altındaki nitrat konsantrasyonlarında methemoglobinemi görülmesi olasılıkla mamanın hazırlanması aşamasında suyun kaynatılarak konsantre hale getirilmesidir. Yeni doğan methemoglobinemisine neden olan nitrat kaynakları konusunda çeşitli etkenler bildirilmiş fakat daha sonraki çalışmalarla desteklenmemişlerdir (nitrat miktarı yüksek su içen ineklerin sütü, nitrat miktarı yüksek su içen annelerin sütü, ıspanak ve havuç konserveleri). Bunların ötesinde hazır mamalarda da nitrat redükte eden bakterin saptandığı olmuştur.
Daha büyük çocuklarda yapılan çalışmalarda da yüksek miktarda nitrat içeren sularla artmış methemoglobin düzeyi arasında ilişki olduğu saptanmıştır. Yaş arttıkça nitrat alımına bağlı gelişen methemoglobin artış oranı düşmektedir. Ayrıca düzenli olarak askorbik asit (vitamin C) alımı methemoglobin oranını azaltmaktadır ve familial methemoglobinemi tedavisinde başarı ile kullanılmaktadır.
Üç aydan küçük bebeklerde nitrata bağlı methemoglobinemi gelişmesinin bir başka nedeni de methemoglobini hemoglobine çeviren methemoglobin redüktaz enzim aktivitesinin bu dönemde ( ve glukoz - 6 - fosfat dehidrojenaz eksikliği olanlarda) daha az olmasıdır. Yine, yeni doğan döneminde yüksek oranda bulunan fetal hemoglobinin nitrite olan afinitesinin normal hemoglobinden daha fazla olması da bu dönemdeki methemoglobin riskini arttıran nedenlerdendir. Hafif seyreden olgular, nitrat kaynağı diyetten çıkarıldığında düzelirler. Şiddetli durumlarda ise 1 - 2 mg/kg metilen mavisi intravenöz (i.v.) infüzyonla verilmelidir. Ağızdan veya i.v. yolla askorbik asit verilmesi de etkilidir ancak daha yavaş etki gösterir.
Gebe hayvanlarda yapılan çalışmalar nitratın plasentadan geçebileceğini göstermiştir. Bir çalışmada 45 mg/L’nin üzerinde nitrat içeren su tüketen hamile bayanlarda %1.18 - 6.39 ve taşıdıkları çocuklarında %1.91 - 5.87 methemoglobin saptanmıştır. İçme sularındaki nitrat miktarı 28 mg/L’ye indirildiğinde methemoglobin miktarları anne adayları için %0.56 - 1.26, çocukları için %0.09 - 1.07 düzeylerine inmiştir. Hamilelik sırasında yüksek miktarda nitrat içeren su tüketildiğinde fetal veya yeni doğan dönemindeki ölümlerde artış olmadığı görülmüştür; bu konuda yapılan diğer çalışmalar istatistiksel olarak anlamsızdır ve nitrat dışındaki faktörlerin olaya karıştığını düşündürmektedir. Hayvanlarda gerçekleştirilen çalışmalarda herhangi bir teratojenik etkiye rastlanmamıştır.
Korunmada en etkili yöntem hamile bayanlara ve altı aydan küçük bebeklere nitrat içermeyen su verilmesidir. Ayrıca düzenli olarak vitamin C verilmesi de methemoglobin miktarını önemli ölçüde azaltacaktır.
Yetişkinlerde yapılan çalışmalarda, amonyum nitrat kullanan hastalarda methemoglobinemi bildirilmiştir. Amonyum nitrat kullanımına son verilmesiyle siyanoz ortadan kalkmıştır. Geniş alanı kapsayan yanıklarda gümüş nitrat kullanımına bağlı olarak methemoglobinemi geliştiği gözlenmiştir. Bugüne kadar literatürde yüksek dozda nitrat içeren su içmekle yetişkinlerde methemoglobinemi geliştiği hakkında herhangi bir bilgiye rastlanmamıştır.
Hipotansiyon – Hipertansiyon
Nitrat ve nitrat içeren bileşiklerin, venöz basıncı düşürmelerine bağlı olarak, hipotansiyona ve sirkulatuvar kollapsa neden oldukları bilinmektedir. İçme sularındaki nitrat miktarı düşük olan toplumlarda, nitrat miktarı 45 mg/L civarında olan toplumlara göre primer ve sekonder hipertansiyon insidansının daha yüksek olduğu gösterilmiştir. Ayrıca nitrat düzeyleri ile koroner kalp hastalığına bağlı ölümler arasında negatif bir korelasyon saptanmıştır. Ancak diğer bazı çalışmalarda sulardaki nitrat miktarı arttıkça hipertansiyona bağlı ölümlerin arttığı ve hipertansiyonun ortaya çıkış yaşının küçüldüğü yönünde bulgular elde edilmiştir. Bu çelişkili bilgiler ışığında nitratın hipertansif hastalıklardaki rolünün saptanması olası değildir.
Kanser Oluşumu
Yaklaşık 30 yıl önce, nitratın indirgenmesiyle meydana gelen nitritin endojen nitrozasyon sonucu karsinojenik N - nitrozo bileşiklerini meydana getirebileceğinin öne sürülmesi, nitratın olası bir karsinojenik etkiden sorumlu olduğunu düşündürmüştür. Bu konudaki araştırmalar N - nitroso bileşiklerinin 2 ana grubunu oluşturan nitrosaminler ve nitrosamidler üzerinde yoğunlaşmıştır. N - nitrozo bileşiklerinin kanser oluşumunu arttırdığı bilinmektedir; bu konuda hem deneysel hem de epidemiyolojik veriler mevcuttur. Çalışmalardaki esas ilgi odağı, diyetle alınan nitrat ve nitrit kullanılarak, vücutta N - nitroso bileşiklerinin oluşup oluşmadığıdır.
Gastrik kanserler son 50 yılda dünya genelinde azalma göstermektedir. Belirli bölgelerde yaşayanlar daha yüksek risk altındadır ve yapılan çalışmalar diyetin en önemli risk faktörü olduğunu göstermektedir.
Gastrik kanser bilindiği kadarıyla şu şekilde gelişmektedir: süperfisiyal gastrit şeklinde başlar, atrofik gastrite ilerler, daha sonra intestinal metaplazinin gelişimini neoplazi oluşumu takip eder. Fakat bu süreç yavaş ilerlemektedir ve süperfisiyal gastrit tespit edilen herkeste neoplazi gelişmez; süperfisiyal gastritin atrofik gastrite dönüşme süresi 16.8 - 19 yıl olarak tahmin edilmektedir.
Nitrosaminlerin prekursörleri olan sekonder aminler ve nitritler birçok besinde bulunmaktadır. Japonya’da normal olarak tüketilen bazı besinlerde ve Çin’de bol miktarda tüketilen balık tuzlamalarında, nitritle işleme tabi tutulduğunda mutajenik etkili nitrosaminlere dönüşen prekürsör maddeler saptanmıştır. Ayrıca nitritler bazı pestisitlerle ve bitki büyümesini indükleyen maddelerle (hormonlar) birleşerek karsinojenik nitrozaminleri oluşturabilirler. Nitrat ve nitritin nitrozaminlere dönüşebildiğinin saptanmasıyla diyetle nitrattan meydana gelen nitritin gastrik kansere neden olabileceği ileri sürüldü. Bu hipoteze göre:
- Nitritler doğal olarak alınabilecek olan azotlu bileşiklerle reaksiyona girerek gastrik lümende N - nitrozo bileşiklerinin oluşumuna neden olur,
- Oluşan mutajenik bileşikler glandular gastrik epitelle reaksiyona girerek intestinal tip epitel hücrelerinin oluşumuna neden olurlar,
- Mukozal bariyerdeki değişiklikler sonucu pH yükselir ve nitrat indirgeyici bakteriler ürerler, bu da nitrit oluşumunun artmasına neden olur,
- Bu bir kısırdöngü haline gelir ve durum gittikçe kötüleşir; sonuçta da intestinal tip gastrik kanser oluşur. N - nitrozo bileşiklerinin oluşumunda NO’nun rolü olduğu düşünülmektedir.
Çok sayıda bakteri türünün, sekonder amin ve nitrit varlığında nitrosamin oluşumunu katalize ettiği bilinmektedir [12]. Normal insan tükürüğüne sekonder aminler eklendiğinde nitrozaminlerin oluştuğu gözlenmiştir; tükürüğün asidifikasyonu bu nitrozamin oluşumunu arttırmaktadır (tükürük yutularak mideye ulaştığında bu şekilde bir asidifikasyon gerçekleşir). Bununla birlikte, gönüllüler üzerinde yapılan çalışmalarda, yüksek dozda nitrat alımından sonra tükürükteki nitrit miktarı önemli derecede arttığı halde, tükürükteki N - nitrozo bileşiklerinin nitrat alımından sonra düştüğü gözlenmiştir. Normal insan tükürüğünde ve mide salgısında bulunan tiyositanat nitrozasyonu arttırmaktadır. Sigara içenlerin tükürüklerinde tiyosiyanat miktarının, sigara içmeyenlere göre 3 - 4 kat fazla olduğu saptanmıştır.
Hayvanlarda yapılan çalışmalarda nitrat ve nitritin nitrosaminlerin oluşumunda önemli rol oynadığı görülmüştür; fakat insanlardaki çalışmalar bu şekilde bir ilişkiyi kesin olarak ortaya koymamaktadır ve çok fazla sayıda etken olaya karışmaktadır. Örneğin sigara içmeyenlerde yapılan çalışmalarda nitrat alımından sonra idrardaki N - nitrosoprolinin arttığı gözlenmiş ama sigara içenlerde böyle bir ilişki saptanmamıştır. Bunların yanı sıra alınan sebze veya diğer besinlerdeki nitrat miktarı yüksek olsa bile eğer bunlarla birlikte vitamin C, vitamin E ve bazı fenolik ve sülfürlü bileşikler de alınıyorsa N - nitrozo bileşiklerinin oluşumu inhibe olacaktır. Yine diğer bir çalışmada pişmiş sebze yedikten sonra prolinin nitrozasyonunda önemli derecede artış saptanmış ama çiğ sebze yedikten sonra çok düşük seviyede bir artış gözlenmiştir; bunun olası nedeni pişirme sırasında askorbik asidin parçalanması ama nitratın bozulmamasıdır. Çay ve kahvede bulunan fenolik bileşikler, özellikle düşük Ph’da, nitrozasyonu inhibe etmektedir. Endojen nitrozasyon konusundaki deneysel çalışmalar birbiriyle çelişmektedir ve proçesin oldukça karmaşık olduğunu, birçok etkenin bu olayda rol aldığını düşündürmektedir.
Endojen nitrozamin oluşumu konusunda epidemiyolojik çalışmalar da yapılmıştır. Japonya’da yapılan bir çalışmada gastrik kanser bakımından yüksek risk altında bulunan bölgelerde, düşük riskli bölgelere nazaran, L - prolin verilmesi sonucu idrarda nitrozoprolin atımında önemli derecede artış saptanmıştır. Diğer bir çalışmada nitrat alımı arttıkça her iki cinsteki gastrik kansere bağlı ölümlerin arttığı bulunmuştur. Fakat İtalya’da ve Polonya’da yapılan benzer çalışmalarda farklı düzeyde riske sahip bölgeler arasında bir fark saptanmamıştır. Bu konuda yapılan diğer çalışmalarda da aynı şekilde çelişkili sonuçlar elde edilmiştir. Bu farklı verilerle, gastrik kanser ve idrar N - nitrozoprolin arasında bir ilişki kurmak zordur.
Gastrik kanser insidansı ile nitrat arasındaki ilişki konusunda DSÖ’nün yorumu, bu konuyu destekleyecek uygun epidemiyolojik verilerin olmadığı şeklindedir; ancak eldeki bilgilerin yetersiz olduğu da vurgulanmaktadır.
Nitrozaminlerin endojen oluşumu mide dışında ağız boşluğu, kalın barsak ve mesanede olabilmektedir. Azot oksitlere maruz kaldıklarında akciğerler ve deri de nitrozamin üretmektedir. İnflamasyonlu dokularda makrofajlar ve bakterilerce nitrozaminlerin üretildiği saptanmıştır. Özellikle idrar yolu enfeksiyonu olanlarda mesanedeki nitrozasyonda önemli miktarda artış olmakta ve oluşan nitrozaminler kana geçebilmektedir. Bir çalışmada mesane enfeksiyonu oluşturulan sıçanların karaciğerlerinde preneoplastik odaklar olduğu saptanmıştır.
Normal metabolizma sonucu insan vücudunda çok miktarda nitrozlanabilen bileşik oluşmakta ve bunlar genelde idrarla atılmaktadırlar; sekonder aminler (20 - 40 mg/gün), üre ve alkilüreler (15 - 35 gr/gün), spermin, spermidin, indikan ve porfirin bunlardan bazılarıdır. Bunlar mesanede nitrozasyona uğrayarak kanser riski oluşturabilirler ama idrar yolu enfeksiyonunun olmadığı normal durumlarda böyle bir risk yoktur. Bu konuyu inceleyen bir çalışmada, 100mg/L/gün nitrat verilen domuzların idrarlarının herhangi bir mutajenik etkiye sahip olmadığı görülmüştür. Nitratın başka kanserlerle de ilişkisi araştırılmıştır. Bunlardan non-Hodgkin lenfoma, prostat, nazofarenks ve özafagus kanserlerinin insidansında, yüksek dozda nitrat alımına bağlı bir artış gözlenmiştir. Ama testis kanseri ve beyin tümörlerinde böyle bir ilişki gözlenmemiştir.
Bunların yanı sıra sıçanlarda yapılan bir çalışmada, sıçanlara 2 yıl boyunca sodyum nitrit ve sodyum nitrat verilmiş ve oluşan kanserler, kontrol grubunda oluşan spontan kanserlerle karşılaştırılmıştır. Sonuçta ne kanserlerin toplamında ne de herhangi bir tip kanser oluşumunda artış gözlenmiştir; ilginç olarak mononükleer hücreli löseminin hem nitrat alan grupta hem de nitrit alan grupta azaldığı gözlenmiştir.
Diğer Etkiler
Çocuklarda gerçekleştirilen bir çalışmada, 105 mg/L nitrat içeren su içenlerin 8 mg/L nitrat içeren su içenlere kıyasla, işitsel ve görsel uyaranlara cevap olarak gelişen şartlı motor reflekslerinde yavaşlama olduğu saptanmıştır.
Nitrogliserin veya propilen glikol dinitrat gibi nitrat esterlerini kullananlarda, başlangıçta sıklıkla baş ağrısı gelişmektedir. Birkaç gün içerisinde kısa süreli bir tolerans gelişmekte ve baş ağrısı azalmaktadır. Bu baş ağrısı nitrogliserine maruz kalan - patlayıcı alanında çalışan işçilerde daha belirgindir ve şiddetlidir. Bu işçilerde miyokar iskemisi riski, normal popülasyona göre daha fazladır ve maruziyetin 24 - 72 saat süresince kesildiği durumlarda myokard infarktüs riski artmaktadır. Bu işçiler derilerine nitrogliserin içeren bantlar yapıştırarak bu riskten korunmaktadırlar. Propilen glikol dinitrata maruz kalan işçilerde de benzer şekilde miyord infarktüsü ve anjina pektoris riskinin arttığı saptanmıştır. Böyle yerlerde çalışanlarda ayrıca diyastolik basınçta artma ve ani ölüm görülebilmektedir. Bu etkilerin mekanizması bilinmemektedir.
Deney hayvanlarında yapılan çalışmalarda tiroit fonksiyonlarında değişiklikler görülmüş olmakla birlikte insanlarda böyle bir etki saptanmamıştır.
Tip 1 diyabet ile diyetteki nitrat ve nitritin ilişkisi incelenmiş; anne ve çocuğunun yiyeceklerle aldıkları nitritin, normal insanlara göre, daha yüksek olduğu, nitratın ise tip 1 diyabet ile ilişkisinin olmadığı bulunmuştur.
Sıçan, fare, tavşan ve hamsterlerde nitratla yapılan çalışmalarda teratojenik etkiye rastlanmamıştır.
İnsanlarda bugüne kadar gerçekleştirilen nitrat ile ilgili sitogenetik çalışmalarda kromozomal anomaliler, kardeş kromatit değişimi (Sister Chromatid Exchange) ve mikronükleus oranı incelenmiştir. Bu çalışma sonuçları birbirleriyle çelişkilidir ve bir sonuca varmak oldukça zordur.
Not: Kaynak numaraları içi kitap ve dokümanlar bölümüne bakınız.