Benzo( a )piren

Benzo[ a ]piren
Benzo[a]pyrene
Benzo(a)pyrene-from-xtal-3D-bs-17.png
Benzo(a)pyrene-from-xtal-3D-sf.png
Nazwy
Preferowana nazwa IUPAC
Benzo[ pqr ]tetrafen
Inne nazwy
  • benz[ a ]piren
  • Benzo[ a ]piren
  • 3,4-Benzpiren
  • 3,4-benzopiren
  • 3,4-benz[ a ]piren
  • 3,4-Benzo[ a ]piren
  • Pentacyclo[10.6.2.0 2,7 .0 9,19 .0 16,20 ]icosa-1,3,5,7,9,11,13,15,17,19-decaen [ potrzebne źródło ]
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
CHEBI
CHEMBL
ChemSpider
Karta informacyjna ECHA 100.000.026 Edit this at Wikidata
Numer WE
  • 200-028-5
KEGG
Identyfikator klienta PubChem
Numer RTECS
  • DJ3675000
UNII
Numer ONZ 3077, 3082
  • InChI=1S/C20H12/c1-2-7-17-15(4-1)12-16-9-8-13-5-3-6-14-10-11-18(17)20(16) 19(13)14/h1-12H  check T
    Klucz: FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYSA-N  check Y
  • InChI=1/C20H12/c1-2-7-17-15(4-1)12-16-9-8-13-5-3-6-14-10-11-18(17)20(16) 19(13)14/h1-12H
    Klucz: FMMWHPNWAFZXNH-UHFFFAOYAQ
  • c1ccc2c(c1)cc3ccc4cccc5c4c3c2cc5
Nieruchomości
C 20 H 12
Masa cząsteczkowa 252,316 g·mol -1
Gęstość 1,24 g/cm3 ( 25°C)
Temperatura topnienia 179 ° C (354 ° F; 452 K)
Temperatura wrzenia 495 ° C (923 ° F; 768 K)
0,2 do 6,2 μg/l
-135,7· 10-6 cm3 / mol
Zagrożenia
Oznakowanie GHS :
GHS07: Exclamation markGHS08: Health hazardGHS09: Environmental hazard
Niebezpieczeństwo
H317 , H340 , H350 , H360 , H410
P201 , P202 , P261 , P272 , P273 , P280 , P281 , P302+P352 , P308+P313 , P321 , P333+P313 , P363 , P391 , P405 , P501
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
check  Y ( co to jest check☒ Y N ?)

Benzo[ a ] ​​piren ( B a P lub B[a] P ) to wielopierścieniowy węglowodór aromatyczny będący wynikiem niepełnego spalania materii organicznej w temperaturach od 300 ° C (572 ° F) do 600 ° C (1112 ° F) . Wszechobecny związek można znaleźć w smole węglowej, dymie tytoniowym i wielu produktach spożywczych, zwłaszcza grillowanych mięsach. Substancja o wzorze C 20 H 12 to jeden z benzopirenów , utworzony przez pierścień benzenowy skondensowany z pirenem . Jego metabolity epoksydu diolu (bardziej znane jako BPDE) reagują z DNA i wiążą się z nim , powodując mutacje i ostatecznie raka. Jest wymieniony jako czynnik rakotwórczy grupy 1 przez IARC . Już w XVIII wieku wiadomo było, że rak moszny kominiarzy, rak kominiarzy , jest związany z sadzą.

Opis

Benzo[ a ]piren (B a P) to wielopierścieniowy węglowodór aromatyczny występujący w smole węglowej o wzorze C 20 H 12 . Związek jest jednym z benzopirenów , utworzonym przez pierścień benzenowy skondensowany z pirenem i jest wynikiem niepełnego spalania w temperaturach od 300 ° C (572 ° F) do 600 ° C (1112 ° F).

Źródła

Głównym źródłem atmosferycznego B a P jest spalanie drewna w budynkach mieszkalnych. Występuje również w smole węglowej , w spalinach samochodowych (zwłaszcza z silników diesla ), we wszystkich dymach powstających w wyniku spalania materiałów organicznych (w tym w dymie papierosowym ) oraz w grillowanej żywności. Badanie przeprowadzone w 2001 roku przez National Cancer Institute wykazało, że poziomy B a P były znacznie wyższe w żywności dobrze ugotowanej na grillu , zwłaszcza w stekach , kurczaku ze skórą i hamburgerach : Wykazano, że gotowane produkty mięsne zawierają do 4 ng /g B a P i do 5,5 ng/g w smażonym kurczaku i 62,6 ng/g w rozgotowanej wołowinie z grilla na węglu drzewnym.

B a P jest odprowadzany do ścieków przez przemysł taki jak huty , zwłaszcza huty żelaza i stali oraz huty aluminium .

Historia

W XVIII wieku młodzi brytyjscy kominiarze , którzy wspinali się do kominów, chorowali na raka kominiarzy , raka moszny charakterystycznego dla ich zawodu, co było związane ze skutkami sadzy w 1775 r., w pierwszym dziele epidemiologii raka zawodowego, a także pierwsze połączenie jakiejkolwiek mieszaniny chemicznej z powstawaniem raka. W XIX wieku wśród pracowników przemysłu paliwowego notowano częste nowotwory skóry . W 1933 roku ustalono, że B a P jest związkiem odpowiedzialnym za te przypadki, a jego rakotwórczość wykazano, gdy guzy skóry występowały u zwierząt laboratoryjnych wielokrotnie malowanych smołą węglową. Od tego czasu B a P został zidentyfikowany jako główny czynnik rakotwórczy w dymie papierosowym.

Toksyczność

Benzo [ a ] ​​piren, przedstawiający podstawowy pierścień pirenowy i numerację oraz lokalizacje fuzji pierścieni zgodnie z nomenklaturą chemii organicznej IUPAC .

System nerwowy

Wiadomo, że prenatalna ekspozycja na B a P u szczurów wpływa na uczenie się i pamięć w modelach gryzoni. Wykazano, że ciężarne szczury jedzące B a P negatywnie wpływają na funkcje mózgu w późnym okresie życia ich potomstwa. W czasie, gdy synapsy są po raz pierwszy tworzone i dostosowywane pod względem siły przez aktywność, B a P zmniejsza aktywność komórek nerwowych zależną od receptora NMDA , mierzoną jako ekspresja mRNA podjednostki receptora NMDA NR2B.

Układ odpornościowy

B a P ma wpływ na liczbę białych krwinek, hamując niektórym z nich różnicowanie się w makrofagi , pierwszą linię obrony organizmu w walce z infekcjami. W 2016 roku odkryto mechanizm molekularny polegający na uszkodzeniu integralności tratwy lipidowej błony makrofagów poprzez obniżenie poziomu cholesterolu błonowego o 25%. Oznacza to, że mniej immunoreceptorów CD32 (należących do rodziny immunoreceptorów Fc) może wiązać się z IgG i zamieniać krwinki białe w makrofagi. Dlatego błony makrofagów stają się podatne na infekcje bakteryjne.

Układ rozrodczy

wykazano, że podprzewlekła ekspozycja na wdychane B a P ogólnie zmniejsza funkcję jąder i najądrzy, a także produkcję steroidów/testosteronu niższej płci i produkcję nasienia.

Rakotwórczość

B a P są mutagenne i wysoce rakotwórcze i są wymienione przez IARC jako czynnik rakotwórczy grupy 1 . Czynniki chemiczne i zawody pokrewne, tom 10, Przegląd ludzkich czynników rakotwórczych, monografie IARC, Lyon, Francja 2009

W czerwcu 2016 r. B a P został dodany jako benzo[ def ]chryzen do listy kandydackiej substancji wzbudzających szczególnie duże obawy w ramach REACH do udzielenia zezwolenia.

Liczne badania prowadzone od lat 70. XX wieku udokumentowały powiązania między B a P a nowotworami. Trudniej było powiązać nowotwory z określonymi źródłami B i P, zwłaszcza u ludzi, i trudniej oszacować ryzyko stwarzane przez różne metody narażenia (wdychanie lub połknięcie). Związek między witaminy A a rozedmą płuc u palaczy został opisany w 2005 roku jako związany z B a P, który wywołuje niedobór witaminy A u szczurów.

Badanie z 1996 roku dostarczyło dowodów molekularnych łączących składniki dymu tytoniowego z rakiem płuc . Wykazano, że B i P powodują uszkodzenia genetyczne w komórkach płuc, które były identyczne z uszkodzeniami obserwowanymi w DNA większości złośliwych guzów płuc .

Regularne spożywanie gotowanego mięsa zostało epidemiologicznie powiązane ze zwiększonym poziomem raka okrężnicy (chociaż to samo w sobie nie dowodzi rakotwórczości ). Badanie NCI z 2005 r . spożycie P ze wszystkich pokarmów. Jednak sama żywność niekoniecznie jest rakotwórcza, nawet jeśli zawiera śladowe ilości czynników rakotwórczych, ponieważ przewód pokarmowy chroni się przed rakiem poprzez ciągłe zrzucanie zewnętrznej warstwy. [ Potrzebne źródło ] Ponadto enzymy detoksykacyjne, takie jak cytochromy P450, mają zwiększoną aktywność w jelitach w celu ochrony przed toksynami przenoszonymi przez żywność. Tak więc w większości przypadków małe ilości B i P są metabolizowane przed przedostaniem się do krwi. [ Potrzebne źródło ] Płuca nie są chronione w żaden z tych sposobów. [ potrzebne źródło ]

Enzymy detoksykacyjne, cytochrom P450 1A1 (CYP1A1) i cytochrom P450 1B1 (CYP1B1), są zarówno ochronne, jak i niezbędne w przypadku toksyczności benzo[ a ]pirenu. Eksperymenty ze szczepami myszy zmodyfikowanymi w celu usunięcia ( nokautowania ) CYP1A1 i CYP1B1 ujawniają, że CYP1A1 działa przede wszystkim w celu ochrony ssaków przed niskimi dawkami B a P i że usunięcie tej ochrony powoduje akumulację dużych stężeń B a P. O ile CYP1B1 nie jest również znokautowany, toksyczność wynika z bioaktywacji B a P do benzo[ a ]pireno-7,8-dihydrodiolo-9,10-epoksydu, ostatecznego związku toksycznego. [ potrzebne lepsze źródło ]

Interakcja z DNA

Metabolizm benzo[ a ]pirenu z wytworzeniem rakotwórczego benzo[ a ]piren-7,8-dihydrodiolo-9,10-epoksydu.
Addukt DNA (w środku) benzo[ a ]pirenu, głównego mutagenu w dymie tytoniowym .

Właściwie mówiąc, B a P jest prokarcynogenem , co oznacza, że ​​jego mechanizm karcynogenezy zależy od jego enzymatycznego metabolizmu do epoksydu diolu B a P. Interkaluje on w DNA , a elektrofilowy epoksyd jest atakowany przez nukleofilowe zasady guaniny , tworząc masywny addukt guaniny. DG rxn with BPDE

krystalografii rentgenowskiej i jądrowego rezonansu magnetycznego wykazały, w jaki sposób to wiązanie zniekształca DNA, myląc strukturę podwójnej helisy DNA. Zaburza to normalny proces kopiowania DNA i powoduje mutacje, co tłumaczy występowanie raka po ekspozycji. Ten mechanizm działania jest podobny do mechanizmu działania aflatoksyny , która wiąże się z pozycją N7 guaniny.

Istnieją przesłanki, że epoksyd benzo[ a ]pirenodiolu specyficznie celuje w ochronny gen p53 . Ten gen jest czynnikiem transkrypcyjnym , który reguluje cykl komórkowy , a zatem działa jako supresor guza . Indukując transwersje G ( guaniny ) do T ( tymidyny ) w hotspotach transwersji w obrębie p53 , istnieje prawdopodobieństwo, że epoksyd benzo[ a ]pirenodiolu inaktywuje zdolność hamowania guza w niektórych komórkach, prowadząc do raka.

Benzo[ a ]pireno-7,8-dihydrodiolo-9,10-epoksyd jest rakotwórczym produktem trzech reakcji enzymatycznych:

  1. Benzo[ a ] ​​piren jest najpierw utleniany przez cytochrom P450 1A1 , tworząc różne produkty, w tym (+) benzo [ a ] ​​pireno-7,8-epoksyd.
  2. Ten produkt jest metabolizowany przez hydrolazę epoksydową , otwierając pierścień epoksydowy , dając (-) benzo [ a ] ​​pireno-7,8-dihydrodiol.
  3. Ostateczny czynnik rakotwórczy powstaje po kolejnej reakcji z cytochromem P450 1A1, w wyniku której powstaje (+)benzo[ a ]pireno-7,8-dihydrodiolo-9,10-epoksyd. To właśnie epoksyd diolu wiąże się kowalencyjnie z DNA.

B a P indukuje cytochrom P450 1A1 (CYP1A1) poprzez wiązanie się z AHR ( receptor węglowodorów arylowych ) w cytosolu. Po związaniu transformowany receptor przemieszcza się do jądra, gdzie dimeryzuje z ARNT ( translokator jądrowy receptora węglowodorów arylowych ), a następnie wiąże elementy odpowiedzi ksenobiotycznej (XRE) w DNA zlokalizowanym powyżej określonych genów. Proces ten zwiększa transkrypcję niektórych genów, zwłaszcza CYP1A1 , a następnie zwiększa produkcję białka CYP1A1. Proces ten jest podobny do indukcji CYP1A1 przez niektóre polichlorowane bifenyle i dioksyny . Wydaje się, że aktywność CYP1A1 w błonie śluzowej jelit zapobiega przedostawaniu się dużych ilości spożytego benzo[ a ]pirenu do krwi wrotnej i krążenia ogólnoustrojowego. Ekspresja CYP1A1 w jelitach, ale nie w wątrobie, zależy od receptora typu TOLL 2 ( TLR2 ), który jest receptorem eukariotycznym dla bakteryjnych struktur powierzchniowych, takich jak kwas lipotejchojowy .

stwierdzono , że B a P aktywuje transpozon LINE1 u ludzi.

Naprawa przez wycinanie nukleotydów

Jak zilustrowano powyżej, (+)benzo[a]pireno-7,8-dihydrodiolo-9,10-epoksyd (BPDE) tworzy masywne kowalencyjne addukty DNA z guaninami . Większość z tych adduktów można skutecznie usunąć z DNA w procesie naprawy przez wycinanie nukleotydów . Te addukty, które nie zostaną usunięte, mogą powodować błędy podczas replikacji DNA , prowadząc do mutacji rakotwórczych .

Zobacz też

Linki zewnętrzne


Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Benzo(a)pyrene&oldid=1118118145 ”