Бензо( а )пирен
![Бензо[а]пирен](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fa/Benzo-a-pyrene.svg/220px-Benzo-a-pyrene.svg.png) | |
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК
Бензо[ pqr ]тетрафен [ 1 ] | |
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| КЭБ | |
| ХЭМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.000.026 |
| Номер ЕС |
|
| КЕГГ | |
ПабХим CID
|
|
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 3077, 3082 |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| С 20 Ч 12 | |
| Молярная масса | 252.316 g·mol −1 |
| Плотность | 1,24 г/см 3 (25 °С) |
| Температура плавления | 179 [ 2 ] ° С (354 ° F; 452 К) |
| Точка кипения | 495 ° C (923 ° F; 768 К) |
| от 0,2 до 6,2 мкг/л | |
| -135.7·10 −6 см 3 /моль | |
| Опасности [ 3 ] | |
| СГС Маркировка : | |
  
| |
| Опасность | |
| Х317 , Х340 , Х350 , Х360 , Х410 | |
| P201 , P202 , P261 , P272 , P273 , P280 , P281 , P302+P352 , P308+P313 , P321 , P333+P313 , P363 , P391 , P405 , P501 | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Бензо[ a ]пирен ( BaP . , образующийся в результате или B[a]P ) представляет собой полициклический ароматический углеводород неполного сгорания органического вещества при температурах от 300 ° C (572 ° F) до 600 ° C (1112 ° F) . Это вездесущее соединение можно найти в каменноугольной смоле, табачном дыме и многих продуктах питания, особенно в мясе, приготовленном на гриле. Вещество с формулой C 20 H 12 является одним из бензопиренов , образованным бензольным кольцом, конденсированным с пиреном . Его метаболиты диолэпоксида , , более известные как BPDE, реагируют с ДНК и связываются с ней что приводит к мутациям и, в конечном итоге, к раку. отнесет его к группы 1 МАИР канцерогенам . Уже в XVIII веке было известно, что рак мошонки трубочистов, карцинома трубочистов , связан с сажей.
Описание
[ редактировать ]Бензо[ a ]пирен (BaP ) представляет собой полициклический ароматический углеводород, содержащийся в каменноугольной смоле, с формулой C 20 H 12 . Это соединение является одним из бензопиренов , образованных бензольным кольцом, конденсированным с пиреном , и является результатом неполного сгорания при температурах от 300 ° C (572 ° F) до 600 ° C (1112 ° F).
Источники
[ редактировать ]Основным источником выбросов в атмосферу B a P является сжигание древесины в жилых домах. [ 4 ] Он также содержится в каменноугольной смоле , выхлопных газах автомобилей (особенно дизельных двигателей ), во всем дыме, образующемся в результате сгорания органических материалов (включая сигаретный дым ), и в приготовленной на углях пище. 2001 года Исследование Национального института рака показало, что уровень BAP значительно выше в продуктах, хорошо прожаренных на гриле , особенно в стейках , курице с кожей и гамбургерах : было показано, что приготовленные мясные продукты содержат до 4 нг. /г B a P, [ 5 ] и до 5,5 нг/г в жареной курице [ 6 ] и 62,6 нг/г в пережаренной на углях говядине. [ 7 ]
B a P сбрасывается в сточные воды такими отраслями промышленности, как металлургические заводы , особенно металлургические заводы. [ 8 ] и алюминиевые заводы. [ 9 ]
История
[ редактировать ]В 18 веке молодые британские трубочисты, забравшиеся в дымоходы, страдали от карциномы трубочистов , рака мошонки, свойственного их профессии, и это было связано с воздействием сажи в 1775 году. [ 10 ] в первой работе по эпидемиологии профессионального рака , а также в первой связи любой химической смеси с образованием рака. частые заболевания раком кожи В XIX веке у работников топливной промышленности отмечались . В 1933 году было установлено, что B a P является соединением, ответственным за эти случаи, и его канцерогенность была продемонстрирована при возникновении опухолей кожи у лабораторных животных, неоднократно окрашенных каменноугольной смолой. [ 11 ] С тех пор B a P был идентифицирован как главный канцероген в сигаретном дыме. [ 12 ]
Токсичность
[ редактировать ]
Нервная система
[ редактировать ]грызунов . моделях Известно, что пренатальное воздействие BaP на крыс влияет на обучение и память на Было показано, что беременные крысы, употребляющие B a P, отрицательно влияют на функцию мозга в позднем возрасте их потомства. В то время, когда синапсы впервые формируются и их сила регулируется за счет активности, B a P снижает активность нервных клеток, зависимую от рецептора NMDA , измеряемую по экспрессии мРНК субъединицы рецептора NMDA NR2B . [ 13 ]
Иммунная система
[ редактировать ]B a P влияет на количество лейкоцитов , препятствуя дифференцировке некоторых из них в макрофаги , первую линию защиты организма в борьбе с инфекциями. В 2016 году был открыт молекулярный механизм повреждения целостности липидного слоя мембраны макрофагов за счет снижения мембранного холестерина на 25%. Это означает, что меньшее количество иммунорецепторов CD32 (члена иммунорецепторов Fc) может связываться с IgG и превращать лейкоциты в макрофаги. Поэтому мембраны макрофагов становятся восприимчивыми к бактериальным инфекциям. [ 14 ]
Репродуктивная система
[ редактировать ]В экспериментах на крысах-самцах было показано, что субхроническое воздействие ингаляционного B a P обычно снижает функцию яичек и придатков яичек , что приводит к снижению выработки половых стероидов/тестостерона и выработке спермы. [ 15 ]
Канцерогенность
[ редактировать ]Метаболиты B a P обладают мутагенными и высоко канцерогенными свойствами их в список канцерогенов группы 1 , и IARC внес . Химические агенты и родственные профессии, Том 10, Обзор канцерогенов для человека, Монографии МАИР, Лион, Франция, 2009 г. [ 16 ]
В июне 2016 года B a P был добавлен как бензо[ def ]хризен в REACH список веществ-кандидатов , вызывающих очень большое беспокойство при разрешении. [ 17 ]
Многочисленные исследования, начиная с 1970-х годов, документально подтвердили связь между B a P и раком. [ 18 ] Стало труднее связать раковые заболевания с конкретными источниками B a P, особенно у людей, и трудно оценить риски, связанные с различными методами воздействия (вдыхание или проглатывание). [ 19 ] В 2005 году было описано, что связь между витамина А дефицитом и эмфиземой у курильщиков связана с действием витамина А , который вызывает дефицит витамина А у крыс. [ 20 ]
Исследование 1996 года предоставило молекулярные доказательства связи компонентов табачного дыма с раком легких . Было показано, что B a P вызывает генетические повреждения в клетках легких, идентичные повреждениям, наблюдаемым в ДНК большинства злокачественных опухолей легких . [ 21 ]
Регулярное употребление вареного мяса эпидемиологически связано с повышенным уровнем рака толстой кишки. [ 22 ] (хотя это само по себе не доказывает канцерогенность), [ 23 ] Исследование NCI 2005 года показало, что повышенный риск развития колоректальных аденом связан с потреблением BapP , причем в большей степени с потреблением BapP из всех продуктов питания. [ 24 ]
Ферменты детоксикации цитохром P450 1A1 (CYP1A1) и цитохром P450 1B1 (CYP1B1) одновременно защищают и необходимы при токсичности бензо[ a ]пирена. Эксперименты со штаммами мышей, сконструированными для удаления ( нокаута ) CYP1A1 и CYP1B1, показали, что CYP1A1 в первую очередь защищает млекопитающих от низких доз B a P, и что удаление этой защиты приводит к накоплению больших концентраций B a P. Если CYP1B1 также не нокаутирован, токсичность возникает в результате биоактивации B a P до бензо[ a ]пирена. -7,8-дигидродиол-9,10-эпоксид, крайне токсичное соединение. [ 25 ] [ нужен лучший источник ]
Взаимодействие с ДНК
[ редактировать ]
Собственно говоря, B a P является проканцерогеном , а это означает, что механизм его канцерогенеза зависит от его ферментативного метаболизма до B a P. диола эпоксида [ 27 ] Он интеркалируется в ДНК , и электрофильный эпоксид подвергается атаке нуклеофильных гуаниновых оснований, образуя объемистый гуаниновый аддукт. [ 27 ]
Рентгеновские кристаллографические исследования и исследования структуры ядерного магнитного резонанса показали, как это связывание искажает ДНК. [ 28 ] запутав двухспиральную структуру ДНК. Это нарушает нормальный процесс копирования ДНК и вызывает мутации, что объясняет возникновение рака после воздействия. Этот механизм действия аналогичен механизму действия афлатоксина , который связывается с положением N7 гуанина. [ 29 ]
Есть признаки того, что бензо[ а эпоксид ]пирендиола специфически воздействует на защитный ген p53 . [ 30 ] Этот ген является фактором транскрипции , который регулирует клеточный цикл и, следовательно, действует как супрессор опухоли . Индуцируя G ( гуанин ) в Т ( тимидин ) трансверсию в горячих точках трансверсии внутри p53 , существует вероятность того, что эпоксид бензо[ a ]пирендиола инактивирует способность подавлять опухоль в определенных клетках, что приводит к раку.
Бензо[ а ]пирен-7,8-дигидродиол-9,10-эпоксид является канцерогенным продуктом трех ферментативных реакций: [ 31 ]
- Бензо[ a ]пирен сначала окисляется цитохромом P450 1A1 с образованием множества продуктов, включая (+)бензо[ a ]пирен-7,8-эпоксид. [ 32 ]
- Этот продукт метаболизируется эпоксидгидролазой , открывая эпоксидное кольцо с образованием (-)бензо[ а ]пирен-7,8-дигидродиола.
- Конечный канцероген образуется после другой реакции с цитохромом P450 1A1 с образованием (+)бензо[ a ]пирен-7,8-дигидродиол-9,10-эпоксида. Именно этот диолэпоксид ковалентно связывается с ДНК.
B a P индуцирует цитохром P450 1A1 (CYP1A1) путем связывания с AHR ( арильный углеводородный рецептор ) в цитозоле. [ 33 ] При связывании трансформированный рецептор перемещается в ядро, где димеризуется с ARNT ( ядерный транслокатор арилуглеводородного рецептора ), а затем связывает элементы ответа на ксенобиотики (XRE) в ДНК, расположенной выше определенных генов. Этот процесс увеличивает транскрипцию определенных генов, особенно CYP1A1 , с последующим увеличением продукции белка CYP1A1. [ 33 ] Этот процесс аналогичен индукции CYP1A1 некоторыми полихлорированными бифенилами и диоксинами . По-видимому, активность CYP1A1 в слизистой оболочке кишечника предотвращает попадание большого количества проглоченного бензо[ а ]пирена в портальную кровь и системный кровоток. [ 34 ] Кишечная, но не печеночная, экспрессия CYP1A1 зависит от TOLL-подобного рецептора 2 ( TLR2 ). [ 35 ] который является эукариотическим рецептором поверхностных структур бактерий, таких как липотейхоевая кислота .
Более того, было обнаружено, что B a P активирует транспозон LINE1 у людей. [ 36 ]
Эксцизионная репарация нуклеотидов
[ редактировать ]Как показано выше, (+)бензо[а]пирен-7,8-дигидродиол-9,10-эпоксид (БФДЭ) образует объемные ковалентные аддукты ДНК с гуанинами . Большинство этих аддуктов можно эффективно удалить из ДНК в процессе эксцизионной репарации нуклеотидов . [ 37 ] Те аддукты, которые не удаляются, могут вызывать ошибки во время репликации ДНК, приводящие к канцерогенным мутациям .
См. также
[ редактировать ]- Бензопирен
- Бензо[ е ]пирен
- Пирен , четырехкольцевой аналог
- Интоксикация
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Анри А. Фавр, Уоррен Х. Пауэлл (2013). Номенклатура органической химии: Рекомендации ИЮПАК и предпочтительные названия 2013 . Королевское химическое общество . п. 232. ИСБН 978-0-85404-182-4 .
- ^ Уильям М. Хейнс (2016). Справочник CRC по химии и физике (97-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. стр. 3–42. ISBN 978-1-4987-5429-3 .
- ^ «бензо[ а ]пирен» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov .
- ^ «Оценка выбросов бензо-альфа-пирена в районе Великих озер» (PDF) . стр. 23–24.
- ^ Казеруни, Н; Синха, Р; Сюй, Швейцария; и др. (2002). «Анализ 200 продуктов питания на наличие бензо[ а ]пирена и оценка его поступления в эпидемиологическом исследовании». Пищевая и химическая токсикология . 40 (1): 423–36. дои : 10.1016/S0278-6915(00)00158-7 . ПМИД 11313108 .
- ^ Ли, Б.М.; Шим, Джорджия (август 2007 г.). «Оценка диетического воздействия бензо[ а ]пирена и оценка риска рака». Журнал токсикологии и гигиены окружающей среды, часть A. 70 (15–16): 1391–4. дои : 10.1080/15287390701434182 . ПМИД 17654259 . S2CID 21302834 .
- ^ Айгюн, Сан-Франциско; Кабадайи, Ф (декабрь 2005 г.). «Определение бензо[ а ]пирена в образцах мяса, приготовленного на углях, методом ВЭЖХ с флуоресцентным обнаружением». Int J Food Sci Nutr . 56 (8): 581–5. дои : 10.1080/09637480500465436 . ПМИД 16638662 . S2CID 35095622 .
- ^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA), Вашингтон, округ Колумбия (2002). «Категория точечного источника производства чугуна и стали». Свод федеральных правил, 40 CFR, часть 420 .
- ^ Агентство по охране окружающей среды (1984). «Категория точечного источника производства цветных металлов». Свод федеральных правил, 40 CFR, часть 421 .
- ^ Потт, Персивалл (1775). Хирургические наблюдения… . Лондон, Англия: Л. Хоуз, У. Кларк и Р. Коллинз. стр. 63–68. Из стр. 67: «Болезнь у этих людей [т.е. трубочистов], по-видимому, возникает из-за скопления сажи в складках мошонки…»
- ^ Кук, JW; Хьюитт, CL; Хигер, И. (1933). «Выделение рака, производящего углеводороды из каменноугольной смолы» . Дж. Хим. Соц . 1933 : 395–405. дои : 10.1039/jr9330000395 .
- ^ Хехт, СС (1999). «Канцерогены табачного дыма и рак легких» . J Национальный онкологический институт . 91 (14): 1194–210. дои : 10.1093/jnci/91.14.1194 . ПМИД 10413421 .
- ^ Маккалистер, ММ; Магуайр, М; Рамеш, А; и др. (2008). «Пренатальное воздействие бензо[ а ]пирена ухудшает функцию корковых нейронов в дальнейшей жизни» . Нейротоксикология . 29 (5): 846–854. дои : 10.1016/j.neuro.2008.07.008 . ПМЦ 2752856 . ПМИД 18761371 . .
- ^ Кларк Р.С., Пеллом С.Т., Букер Б. и др. (2016). «Подтверждение траектории исследований 1 структуры Exposome: воздействие бензо[ а ]пирена повышает восприимчивость к бактериальной инфекции» . Исследования окружающей среды . 146 : 173–84. Бибкод : 2016ER....146..173C . дои : 10.1016/j.envres.2015.12.027 . ПМЦ 5523512 . ПМИД 26765097 .
- ^ Рамеш А1, Иньян Ф; Лунстра, Д.Д.; Нияз, М.С.; и др. (август 2008 г.). «Изменение конечных показателей фертильности у взрослых самцов крыс F-344 в результате субхронического воздействия вдыхаемого бензо(а)пирена» . Exp Toxicol Pathol . 60 (4–5): 269–80. дои : 10.1016/j.etp.2008.02.010 . ПМК 3526104 . ПМИД 18499416 .
{{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) - ^ Обзор канцерогенов для человека - часть F: химические агенты и связанные с ними профессии.
- ^ Европейское химическое агентство. «ЭД/21/2016» . ЭХА . Проверено 21 июня 2016 г.
- ^ Кляйбомер, В. (2001). «Метаболиты полициклических ароматических углеводородов (ПАУ)» . Экологический анализ (Том 3 Справочника по аналитическому разделению) . Эльзевир . стр. 99–122. ISBN 978-0-08-050576-3 .
- ^ Армстронг, Б.; Хатчинсон, Э.; Анвин, Дж.; Флетчер, Т. (2004). «Риск рака легких после воздействия полициклических ароматических углеводородов: обзор и метаанализ» . Перспективы гигиены окружающей среды . 112 (9): 970–978. дои : 10.1289/ehp.6895 . ПМЦ 1247189 . ПМИД 15198916 .
- ^ «Бензопирен и дефицит витамина А» . Исследователь связывает сигареты, витамин А и эмфизему . Проверено 5 марта 2005 г.
- ^ Денисенко, М.Ф.; Пао, А.; Тан, М.; Пфайфер, врач общей практики (18 октября 1996 г.). «Преимущественное образование аддуктов бензо[а]пирена в очагах мутации рака легких в P53». Наука . 274 (5286): 430–432. Бибкод : 1996Sci...274..430D . дои : 10.1126/science.274.5286.430 . ПМИД 8832894 . S2CID 3589066 .
- ^ Ле Маршан, Л; Ханкин, Дж. Х.; Пирс, LM; и др. (сентябрь 2002 г.). «Хорошо прожаренное красное мясо, метаболические фенотипы и колоректальный рак на Гавайях». Мутат. Рез . 506–507: 205–14. дои : 10.1016/s0027-5107(02)00167-7 . ПМИД 12351160 .
- ^ Трусвелл, AS (март 2002 г.). «Потребление мяса и рак толстой кишки». Европейский журнал клинического питания . 56 (Приложение 1): С19–24. дои : 10.1038/sj.ejcn.1601349 . ПМИД 11965518 . S2CID 23886438 .
- ^ Синха, Рашми; Куллдорф, Мартин; Гюнтер, Марк Дж.; и др. (август 2005 г.). «Диетическое потребление бензо[а]пирена и риск колоректальной аденомы» . Эпидемиология рака, биомаркеры и профилактика . 14 (8): 2030–2034. doi : 10.1158/1055-9965.EPI-04-0854 . ПМИД 16103456 . S2CID 33819830 .
- ^ Данные, представленные Дэниелом В. Небертом на исследовательских семинарах 2007 г.
- ^ Создано на основе PDB 1JDG. Архивировано 22 сентября 2008 г. на Wayback Machine.
- ^ Перейти обратно: а б Богдан, Деннис Пол (1 февраля 1973 г.). Взаимодействие бензопирена и нуклеиновых кислот в присутствии оксидазной системы смешанной функции - к.т.н. Диссертация (требуется вход в систему) (Диссертация). Государственный университет Нью-Йорка в Буффало . ISBN 979-8661021359 . ПроКвест 302781013 . Проверено 9 мая 2021 г.
- ^ Волк, Дэвид Э.; Тивиянатан, Варатараса; Райс, Джеффри С.; и др. (18 февраля 2003 г.). «Структура раствора цис-открытого (10R)-N6-дезоксиаденозинового аддукта (9S,10R)-9,10-эпокси-7,8,9,10-тетрагидробензо[а]пирена в дуплексе ДНК». Биохимия . 42 (6): 1410–1420. дои : 10.1021/bi026745u . ПМИД 12578353 .
- ^ Итон, ДЛ; Галлахер, EP (1994). «Механизмы канцерогенеза афлатоксина». Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии . 34 : 135–172. дои : 10.1146/annurev.pa.34.040194.001031 . ПМИД 8042848 .
- ^ Пфайфер, Герд П.; Денисенко Михаил Ф.; Оливье, Магали; и др. (21 октября 2002 г.). «Канцерогены табачного дыма, повреждение ДНК и мутации р53 при раке, связанном с курением». Онкоген . 21 (48): 7435–7451. дои : 10.1038/sj.onc.1205803 . ПМИД 12379884 . S2CID 6134471 .
- ^ Цзян, Хао; Гелхаус, Стейси Л.; Мангал, Дипти; и др. (2007). «Метаболизм бензо[ а ]пирена в бронхоальвеолярных клетках человека H358 с использованием жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии» . хим. Рез. Токсикол . 20 (9): 1331–1341. дои : 10.1021/tx700107z . ПМК 2423818 . ПМИД 17702526 .
- ^ Шоу, М; Гонсалес, Ф.Дж.; Гелбоин, Х.В. (декабрь 1996 г.). «Стереоселективное эпоксидирование и гидратация в K-области полициклических ароматических углеводородов с помощью кДНК-экспрессируемых цитохромов P450 1A1, 1A2 и эпоксидгидролазы». Биохимия . 35 (49): 15807–13. дои : 10.1021/bi962042z . ПМИД 8961944 .
- ^ Перейти обратно: а б Уитлок, Дж. П. младший (апрель 1999 г.). «Индукция цитохрома Р4501А1». Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии . 39 : 103–125. doi : 10.1146/annurev.pharmtox.39.1.103 . ПМИД 10331078 .
- ^ Уно, С.; Драгин Н.; Миллер, ML; и др. (2008). «Базальное и индуцируемое количественное определение мРНК CYP1 и локализация белка в желудочно-кишечном тракте мыши» . Свободный Радик Биол Мед . 44 (4): 570–83. doi : 10.1016/j.freeradbiomed.2007.10.044 . ПМЦ 2754765 . ПМИД 17997381 .
- ^ Делай, КН; Финк, Л.Н.; Дженсен, TE; и др. (2012). «TLR2 контролирует детоксикацию кишечных канцерогенов с помощью CYP1A1» . ПЛОС ОДИН . 7 (3): e32309. Бибкод : 2012PLoSO...732309D . дои : 10.1371/journal.pone.0032309 . ПМК 3307708 . ПМИД 22442665 .
- ^ Стрибинскис, Вилюс; Рамос, Кеннет С. (2006). «Активация ретротранспозиции человеческого долго вкрапленного ядерного элемента 1 бензо(а)пиреном, распространенным канцерогеном в окружающей среде» . Рак Рез . 66 (5): 2616–20. дои : 10.1158/0008-5472.CAN-05-3478 . ПМИД 16510580 .
- ^ Ли, Вэньтао; Ху, Цзиньчуань; Адебали, Огун; и др. (27 июня 2017 г.). «Карта восстановления всего генома человека повреждений ДНК, вызванных канцерогеном сигаретного дыма бензо[а]пиреном» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 114 (26): 6752–6757. Бибкод : 2017PNAS..114.6752L . дои : 10.1073/pnas.1706021114 . ПМЦ 5495276 . ПМИД 28607059 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Международная карта химической безопасности 0104
- Национальный реестр загрязнителей – Информационный бюллетень о полициклических ароматических углеводородах
- «Рак легких как следствие бензопирена у курильщиков» . Рак легких . Архивировано из оригинала 14 апреля 2005 года . Проверено 5 марта 2005 г.
- «Уровень бензопирена в подгоревших тостах» . Guardian Unlimited, Специальные репортажи: Близкие контакты . Проверено 5 марта 2005 г.
- Карл, Иллинойс (2004). «Кристаллическая и молекулярная структура аддукта бензо[ а ]пирен-7,8-диол-9,10-эпоксид N2-дезоксигуанозин: абсолютная конфигурация и конформация» . Труды Национальной академии наук . 101 (6): 1433–8. Бибкод : 2004PNAS..101.1433K . дои : 10.1073/pnas.0307305101 . ПМК 341736 . ПМИД 14757823 .