Бензо (а) пирен - Benzo(a)pyrene

Правильный заголовок этой статьи: Бензо [а] пирен. Замена любого скобки связано с технические ограничения.
Бензо [а] пирен
Бензо [а] пирен
Бензо (а) пирен-3D-balls-2.png
Имена
Предпочтительное название IUPAC
бензо [pqr] тетрафен[1]
Систематическое название ИЮПАК
бензо [а] пирен
Другие имена
бенз [а] пирен
3,4-бензпирен
3,4-бензопирен
3,4-бенз [а] пирен
3,4-бензо [а] пирен
пентацикло [10.6.2.02,7.09,19.016,20] икоса-1,3,5,7,9,11,13,15,17,19-декаен[нужна цитата ]
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.000.026 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 200-028-5
КЕГГ
Номер RTECS
  • DJ3675000
UNII
Номер ООН3077, 3082
Характеристики
C20ЧАС12
Молярная масса252.316 г · моль−1
Плотность1,24 г / см3 (25 ° С)
Температура плавления 179[2] ° С (354 ° F, 452 К)
Точка кипения 495 ° С (923 ° F, 768 К)
От 0,2 до 6,2 мкг / л
-135.7·10−6 см3/ моль
Опасности[3]
Пиктограммы GHSGHS07: ВредноGHS08: Опасность для здоровьяGHS09: Опасность для окружающей среды
Сигнальное слово GHSОпасность
H317, H340, H350, H360, H400, H410
P201, P202, P261, P272, P273, P280, P281, P302 + 352, P308 + 313, P321, P333 + 313, P363, P391, P405, P501
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Бензо [а] пирен это полициклический ароматический углеводород и результат неполного сгорания органическая материя при температуре от 300 ° C (572 ° F) до 600 ° C (1112 ° F). Вездесущее соединение можно найти в каменноугольной смоле, табачном дыме и многих пищевых продуктах, особенно в мясе на гриле. Вещество с формулой C20ЧАС12 один из бензопирены, образованный бензол кольцо слилось с пирен. Его метаболиты диолэпоксида (более известные как BPDE) реагируют и связываются с ДНК, что приводит к мутациям и, в конечном итоге, к раку. Он указан как Канцероген группы 1 посредством МАИР. В 18 веке рак мошонки у трубочистов, карцинома трубочистов, уже было известно, что он связан с сажей.

Описание

Бензо [а] пирен (BаP) является полициклический ароматический углеводород нашел в каменноугольная смола с формулой C20ЧАС12. Комплекс является одним из бензопирены, образованный бензол кольцо слилось с пирен, и является результатом неполного сгорания при температурах от 300 ° C (572 ° F) до 600 ° C (1112 ° F).

Источники

Основной источник атмосферного BаП - жилая дровяная печь.[4] Он также встречается в каменноугольная смола, в выхлопные газы автомобилей (особенно из дизельные двигатели ), во всем дыме, возникающем в результате сгорания органических материалов (включая сигаретный дым ), И в приготовленный на углях еда.A 2001 Национальный институт рака исследование обнаружило уровни BаP, чтобы быть значительно выше в продуктах, которые были хорошо приготовлены на барбекю, особенно стейки, курица с кожей, и гамбургеры: Было показано, что приготовленные мясные продукты содержат до 4 нг / г витамина B.аП,[5] и до 5,5 нг / г в жареной курице[6] и 62,6 нг / г в переваренной говядине, приготовленной на гриле на углях.[7]

BаP сбрасывается со сточными водами такими отраслями, как плавильные заводы, особенно железо и сталь мельницы[8] и алюминий плавильные заводы.[9]

История

В 18 веке молодые британцы Трубочисты кто забрался в дымоходы пострадал от карцинома трубочистов, рак мошонки, свойственный их профессии, и это было связано с воздействием сажи в 1775 году,[10] в первой работе по эпидемиологии профессионального рака, а также в первом соединении любой химической смеси с образованием рака. Частый рак кожи были отмечены среди рабочих топливной промышленности в 19 веке. В 1933 г.аБыло установлено, что P является соединением, ответственным за эти случаи, и его канцерогенность была продемонстрирована, когда опухоли кожи возникали у лабораторных животных, неоднократно окрашенных каменноугольной смолой.[11] BаС тех пор P был идентифицирован как основной канцероген в сигаретном дыме.[12]

Токсичность

Бензо [а] пирен, показывая основание пирен кольца, нумерация и места стыковки колец в соответствии с Номенклатура органической химии ИЮПАК.

Нервная система

Пренатальное воздействие BаИзвестно, что P у крыс влияет на обучение и память на моделях грызунов. Беременные крысы едят BаБыло показано, что P отрицательно влияет на функцию мозга в позднем возрасте их потомков. В то время, когда синапсы только формируются, и их сила регулируется активностью, BаP уменьшился NMDA рецептор-зависимая активность нервных клеток, измеренная как экспрессия мРНК субъединицы рецептора NMDA NR2B.[13]

Иммунная система

BаP влияет на количество лейкоцитов, препятствуя дифференцировке некоторых из них в макрофаги, первая линия защиты организма от инфекций. В 2016 году молекулярный механизм был раскрыт как нарушение целостности липидного растра мембраны макрофагов за счет снижения холестерина в мембране на 25%. Это означает, что меньше иммунорецепторов CD32 (член семейства иммунорецепторов Fc) могло связываться с IgG и превращать лейкоциты в макрофаги. Следовательно, мембраны макрофагов становятся восприимчивыми к бактериальным инфекциям.[14]

Репродуктивная система

В экспериментах на самцах крыс субхроническое воздействие вдыхаемого BаБыло показано, что P в целом снижает функцию яичек и придатков яичка с более низкой выработкой половых стероидов / тестостерона и выработкой спермы.[15]

Канцерогенность

BаМетаболиты P: мутагенный и очень канцерогенный, и он указан как Канцероген группы 1 посредством МАИР. Химические вещества и родственные профессии, Том 10, Обзор канцерогенов человека, Монографии МАИР, Лион, Франция, 2009 г. [16]

В июне 2016 г.аP был добавлен в виде бензо [def] хризен ДОСТИГАТЬ Список кандидатов Вещества, вызывающие серьезную озабоченность для авторизации.[17]

Многочисленные исследования с 1970-х годов документально подтвердили связь между BаP и раковые образования.[18] Было труднее связать рак с конкретным BаИсточники фосфора, особенно у людей, и трудно определить риски, связанные с различными методами воздействия (вдыхание или проглатывание).[19] Связь между витамин А дефицит и эмфизема в курильщики был описан в 2005 году как следствие BаP, который вызывает у крыс дефицит витамина А.[20]

Исследование 1996 года предоставило молекулярные доказательства связи компонентов в табачный дым к рак легких. BаБыло показано, что P вызывает генетическое повреждение клеток легких, идентичное повреждению, наблюдаемому в клетках легких. ДНК самых злокачественных легкое опухоли.[21]

Регулярное употребление вареного мяса было эпидемиологически связано с повышенным уровнем рак толстой кишки[22] (хотя это само по себе не доказывать канцерогенность ),[23]Исследование NCI 2005 года показало, что повышенный риск колоректальных аденом был связан с BаПотребление P, и более сильно с BаПотребление фосфора из всех продуктов.[24] Однако сами продукты не обязательно канцерогенный, даже если они содержат следовые количества канцерогенов, потому что желудочно-кишечный тракт защищает себя от карциномы путем непрерывного сбрасывания внешнего слоя.[нужна цитата ] Кроме того, ферменты детоксикации, такие как цитохромы P450 увеличили активность в кишечнике для защиты от пищевых токсинов. Таким образом, в большинстве случаев небольшие количества BаP метаболизируются до попадания в кровь.[нужна цитата ] Легкие не защищены ни одним из этих способов.[нужна цитата ]

Ферменты детоксикации цитохром Р450 1A1 (CYP1A1) и цитохром P450 1B1 (CYP1B1) являются одновременно защитными и необходимыми для бензо [а] токсичность пирена. Эксперименты с линиями мышей, предназначенными для удаления (нокаутировать ) CYP1A1 и CYP1B1 показывают, что CYP1A1 в первую очередь защищает млекопитающих от низких доз BаP, и что при снятии этой защиты накапливаются большие концентрации BаP. Если CYP1B1 также не выбит, токсичность возникает в результате биоактивация из BаП к бензо [а] пирен-7,8-дигидродиол-9,10-эпоксид, крайне токсичное соединение.[25][нужен лучший источник ]

Взаимодействие с ДНК

Метаболизм бензо [а] пирен с образованием канцерогенный бензо [а] пирен-7,8-дигидродиол-9,10-эпоксид.
А Аддукт ДНК (в центре) бензо [а] пирен, основной мутаген в табачный дым.[26]

Собственно говоря, BаP - это проканцероген, что означает, что его механизм канцерогенез зависит от его ферментативного метаболизма до BаП диол эпоксид. Это вставки в ДНК, а электрофильный эпоксид атакуется нуклеофильными гуанин оснований, образующих объемный гуаниновый аддукт.DG rxn с BPDE

Рентгеновский кристаллографический и ядерный магнитный резонанс структурные исследования показали, как это связывание искажает ДНК[27] путаницы с двойной спиральной структурой ДНК. Это нарушает нормальный процесс копирования ДНК и вызывает мутации, что объясняет возникновение рак после контакта. Этот механизм действия аналогичен механизму действия афлатоксин который связывается с позицией N7 гуанина.[28]

Есть указания на то, что бензо [а] эпоксид пирендиола специально нацелен на защитные p53 ген.[29] Этот ген является фактор транскрипции который регулирует клеточный цикл и, следовательно, функционирует как подавитель опухолей. Вызывая G (гуанин ) в T (тимидин ) трансверсии в трансверсионных горячих точках внутри p53, есть вероятность, что бензо [а] эпоксид пирендиола инактивирует способность определенных клеток подавлять опухоль, что приводит к раку.

Бензо [а] пирен-7,8-дигидродиол-9,10-эпоксид является канцерогенным продуктом трех ферментативных реакций:[30]

  1. Бензо [а] пирен сначала окисляется цитохром P450 1A1 для образования разнообразных продуктов, включая (+) бензо [а] пирен-7,8-эпоксид.[31]
  2. Этот продукт метаболизируется эпоксидгидролаза, открывая эпоксид кольцо с образованием (-) бензо [а] пирен-7,8-дигидродиол.
  3. Максимальный канцероген образуется после другой реакции с цитохром P450 1A1 с образованием (+) бензо [а] пирен-7,8-дигидродиол-9,10-эпоксид. Именно этот эпоксид диола ковалентно связывается с ДНК.

BаP индуцирует цитохром P450 1A1 (CYP1A1) путем связывания с AHR (рецептор арильных углеводородов ) в цитозоле.[32] После связывания трансформированный рецептор перемещается в ядро, где димеризуется с ARNT (Ядерный транслокатор арилуглеводородного рецептора ), а затем связывает ксенобиотические ответные элементы (XRE) в ДНК, расположенной выше определенных генов. Этот процесс увеличивает транскрипция определенных генов, в частности CYP1A1с последующим увеличением продукции белка CYP1A1.[32] Этот процесс похож на индукцию CYP1A1 некоторыми полихлорированные бифенилы и диоксины. По-видимому, CYP1A1 активность в слизистой оболочке кишечника предотвращает попадание большого количества бензо [а] пирен проникает в портальную кровь и в большой круг кровообращения.[33] Экспрессия CYP1A1 в кишечнике, но не в печени зависит от TOLL-подобного рецептора 2 (TLR2 ),[34] который является эукариотическим рецептором для бактериальных поверхностных структур, таких как липотейхоевая кислота.

Кроме того, BаБыло обнаружено, что P активирует транспозон, СТРОКА 1, в людях.[35]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Анри А. Фавр, Уоррен Х. Пауэлл (2013). Номенклатура органической химии: рекомендации и предпочтительные наименования ИЮПАК, 2013 г.. Королевское химическое общество. п. 232. ISBN  978-0-85404-182-4.
  2. ^ Уильям М. Хейнс (2016). CRC Справочник по химии и физике (97-е изд.). Бока-Ратон: CRC Press. С. 3–42. ISBN  978-1-4987-5429-3.
  3. ^ "бензо [а] пирен ". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  4. ^ Оценка выбросов бензо-альфа-пирена в районе Великих озер, стр. 23-24
    http://www.epa.gov/ttnchie1/conference/ei20/session10/asoehl_pres.pdf
  5. ^ Казеруни, N; Sinha, R; Hsu, CH; Гринберг, А; Ротман, Н. (2002). «Анализ 200 наименований продуктов питания на бензо [а] пирен и оценка его поступления в эпидемиологическом исследовании ». Пищевая и химическая токсикология. 40 (1): 423–36. Дои:10.1016 / S0278-6915 (00) 00158-7. PMID  11313108.
  6. ^ Ли, БМ; Шим, Джорджия (август 2007 г.). "Оценка воздействия бензо [а] пирен и оценка риска рака ». Журнал токсикологии и гигиены окружающей среды, часть A. 70 (15–16): 1391–4. Дои:10.1080/15287390701434182. PMID  17654259. S2CID  21302834.
  7. ^ Aygün, SF; Кабадаи, Ф (декабрь 2005 г.). "Определение бензо [а] пирен в образцах мяса, приготовленных на углях, с помощью ВЭЖХ с детектированием флуоресценции ». Инт J Food Sci Nutr. 56 (8): 581–5. Дои:10.1080/09637480500465436. PMID  16638662. S2CID  35095622.
  8. ^ Агентство по охране окружающей среды США (EPA), Вашингтон, округ Колумбия (2002). «Категория точечных источников производства чугуна и стали». Свод федеральных правил, 40 CFR, часть 420.
  9. ^ EPA (1984). «Категория точечных источников производства цветных металлов». Свод федеральных правил, 40 С.Ф.Н., часть 421.
  10. ^ Потт, Персиваль (1775 г.). Хирургические наблюдения…. Лондон, Англия: Л. Хоуз, В. Кларк и Р. Коллинз. С. 63–68. С п. 67: «Болезнь у этих людей [то есть трубочистов], кажется, происходит из-за скопления сажи в складках мошонки…»
  11. ^ Cook, J. W .; Hewett, C.L .; Хигер, И. (1933). «Выделение рака, производящего углеводороды, из каменноугольной смолы». J. Chem. Soc. 1933: 395–405. Дои:10.1039 / jr9330000395.
  12. ^ Hecht, SS (1999). «Канцерогены табачного дыма и рак легких». J Natl Cancer Inst. 91 (14): 1194–210. Дои:10.1093 / jnci / 91.14.1194. PMID  10413421.
  13. ^ McCallister, M. M .; Магуайр, М; Рамеш, А; Аймин, Q; Лю, S; Хошбуэй, H; Ашнер, М; Эбнер, Ф. Ф .; Худ, Д. Б. (2008). "Пренатальное воздействие бензо [а] пирен ухудшает функцию корковых нейронов в более позднем возрасте ». Нейротоксикология. 29 (5): 846–854. Дои:10.1016 / j.neuro.2008.07.008. ЧВК  2752856. PMID  18761371..
  14. ^ Кларк Р.С., Пеллом С.Т., Букер Б., Рамеш А., Чжан Т., Шанкер А., Магуайр М., Хуарес П.Д., Патрисия М.Дж., Лангстон М.А., Лихтвельд М.Я., Худ DB (2016). "Проверка траектории исследования 1 структуры Exposome: Воздействие бензо [а] пирен повышает восприимчивость к бактериальной инфекции ». Исследования окружающей среды. 146: 173–84. Дои:10.1016 / j.envres.2015.12.027. ЧВК  5523512. PMID  26765097.
  15. ^ Рамеш А1, Иньян Ф.; Lunstra, DD; Ниаз, МС; Копсомбут, П; Джонс, км; Вытяжка, ДБ; Hills, ER; Арчибонг, AE (август 2008 г.). «Изменение конечных точек фертильности у взрослых самцов крыс F-344 в результате субхронического воздействия вдыхаемого бензо (а) пирена». Опыт Toxicol Pathol. 60 (4–5): 269–80. Дои:10.1016 / j.etp.2008.02.010. ЧВК  3526104. PMID  18499416.
  16. ^ Обзор канцерогенов для человека - часть F: химические вещества и родственные профессии
  17. ^ Европейское химическое агентство. «ED / 21/2016». ECHA. Получено 21 июн 2016.
  18. ^ Кляйбёмер, В. (2001). «Метаболиты полициклических ароматических углеводородов (ПАУ)». Анализ окружающей среды (Том 3 Справочника по аналитическому разделению). Эльзевир. С. 99–122. ISBN  978-0-08-050576-3.
  19. ^ Армстронг, Б .; Hutchinson, E .; Unwin, J .; 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. ЧВК  1247189. PMID  15198916.
  20. ^ «Дефицит бензопирена и витамина А». Исследователь связывает сигареты, витамин А и эмфизему. Получено 5 марта, 2005.
  21. ^ Денисенко М.Ф., Пао А., Тан М., Пфейфер Г.П. Предпочтительное образование бензо [а] пиреновые аддукты в горячих точках мутаций рака легких в P53. Наука. 1996 18 октября; 274 (5286): 430-2.
  22. ^ Ле Маршан, L; Ханкин, JH; Пирс, Л. М.; и другие. (Сентябрь 2002 г.). «Хорошо прожаренное красное мясо, метаболические фенотипы и колоректальный рак на Гавайях». Мутат. Res. 506–507: 205–14. Дои:10.1016 / s0027-5107 (02) 00167-7. PMID  12351160.
  23. ^ Truswell, AS (март 2002 г.). «Употребление мяса и рак толстой кишки». Европейский журнал клинического питания. 56 (Приложение 1): S19–24. Дои:10.1038 / sj.ejcn.1601349. PMID  11965518.
  24. ^ Синха Р., Куллдорф М., Гюнтер М.Дж., Стрикленд П., Ротман Н.Потребление бензо [а] пирена с пищей и риск колоректальной аденомы Предыдущие биомаркеры эпидемиологии рака, август 2005 г. 14; 2030; DOI: 10.1158 / 1055-9965.EPI-04-0854
  25. ^ Данные представлены Дэниел В. Неберт в исследовательских семинарах 2007 г.
  26. ^ Создано из PDB 1JDG
  27. ^ Volk DE, Thiviyanathan V, Rice JS, Luxon BA, Shah JH, Yagi H, Sayer JM, Yeh HJ, Jerina DM, Gorenstein DG. Структура раствора цис-открытого (10R) -N6-дезоксиаденозинового аддукта (9S, 10R) -9,10-эпокси-7,8,9,10-тетрагидробензо [а] пирен в дуплексе ДНК. Биохимия. 18 февраля 2003 г .; 42 (6): 1410-20.
  28. ^ Eaton DL, Gallagher EP. Механизмы канцерогенеза афлатоксинов. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 1994; 34: 135-72.
  29. ^ Пфейфер Г.П., Денисенко М.Ф., Оливье М., Третьякова Н., Хехт С.С., Эно П. Канцерогены табачного дыма, повреждение ДНК и мутации p53 при онкологических заболеваниях, связанных с курением. Онкоген. 2002 21 октября; 21 (48): 7435-51.
  30. ^ Цзян, Хао; Gelhaus, Stacy L .; Мангал, Дипти; Харви, Рональд Дж .; Блэр, Ян А .; Пеннинг, Тревор М. (2007). «Метаболизм бензо [а] пирен в бронхоальвеолярных клетках человека H358 с использованием жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии ». Chem. Res. Токсикол. 20 (9): 1331–1341. Дои:10.1021 / tx700107z. ЧВК  2423818. PMID  17702526.
  31. ^ Шоу, М; Gonzalez, FJ; Гельбоин, HV (декабрь 1996 г.). «Стереоселективное эпоксидирование и гидратация в K-области полициклических ароматических углеводородов с помощью кДНК-экспрессированных цитохромов P450 1A1, 1A2 и эпоксидгидролазы». Биохимия. 35 (49): 15807–13. Дои:10.1021 / bi962042z. PMID  8961944.
  32. ^ а б Уитлок, JP младший (апрель 1999 г.). «Индукция цитохрома P4501A1». Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии. 39: 103–125. Дои:10.1146 / annurev.pharmtox.39.1.103. PMID  10331078.
  33. ^ Uno, S .; Dragin, N; Миллер, ML; Дальтон, Т.П .; и другие. (2008). «Базальный и индуцибельный количественный анализ мРНК CYP1 и локализация белка в желудочно-кишечном тракте мышей». Свободный Радик Биол Мед. 44 (4): 570–83. Дои:10.1016 / j.freeradbiomed.2007.10.044. ЧВК  2754765. PMID  17997381.
  34. ^ До, кн; Финк, LN; Jensen, TE; Готье, L; Парлесак, А (2012). «TLR2 контролирует детоксикацию кишечных канцерогенов с помощью CYP1A1». PLOS ONE. 7 (3): e32309. Дои:10.1371 / journal.pone.0032309. ЧВК  3307708. PMID  22442665.
  35. ^ Стрибинскис, Вилюс; Рамос, Кеннет С. (2006). «Активация ретротранспозиции длинно-вкрапленного ядерного элемента 1 человека бензо (а) пиреном, повсеместно распространенным канцерогеном в окружающей среде». Рак Res. 66 (5): 2616–20. Дои:10.1158 / 0008-5472.CAN-05-3478. PMID  16510580.

внешняя ссылка