Новости химической науки > Почему бутадиен является канцерогеном

Углеводород 1,3-бутадиен широко применяется в химической промышленности, особенную роль этот диен играет в производстве синтетических каучуков и резины. Однако, Агентство по охране окружающей среды США объявило его канцерогеном.

1,3-Бутадиен опасен не только для людей, непосредственно работающих в химической промышленности, но и для обычных людей, так как этот алкадиен в небольших количествах присутствует в автомобильных выхлопах и сигаретном дыме.

Исследователи из Университета Вандербилта установили, что обычные биологические процессы детоксикации опасных химических веществ приводят к образованию потенциального мутагена из бутадиена.

При взаимодействии с глутатионом диэпоксид бутадиена образуется опасный мутаген. (Рисунок из Chem. Res. Toxicol., DOI: 10.1021/tx100304f)

Несмотря на интенсивные исследования причины мутагенных свойств бутадиена до настоящего времени причины того, что этот углеводород является мутагеном, оставались тайной в течение десятилетий. Большое внимание уделялось метаболитам бутадиена – особенно тем, в которых одна из кратных связей углеводорода или обе превращались в эпоксиды.

Еще полтора десятилетия назад исследователи из группы Питера Гуенгерича (F. Peter Guengerich) сообщили о неожиданном мутагенном взаимодействии бутадиена и природного трипептида - глутатиона. Концентрация глутатиона в клетках достаточно высока (от 5 до 10 ммоль/л), его главная биологическая функция заключается в удалении из клетки нежелательных, опасных для клетки веществ. За счет восстановления цистеинового остатка фермент глутатион-S-трансфераза способствует связыванию ксенобиотиков с пептидом. Таким образом биологическая система «по поддержанию клетки в чистоте» использует глутатион для удаления опасных веществ.

Гуенгерич выяснил, что глутатион скорее создает проблемы с бутадиеном, чем решает их. Так, введение глутатион-S-трансферазы млекопитающих в организм бактерииSalmonella typhimurium, клетке, обычно использующейся для изучения особенностей поведения мутагенов, мутагенность бутадиена многократно возрастала. Причины этого явления были обнаружены лишь недавно.

С помощью методов высокоэффективной жидкостной хроматографии, масс-спектрометрии и спектроскопии ЯМР исследователям удалось выделить и определить строение соединения, виновного в мутагенности бутадиена – коньюгат глутатиона с диэпоксибутадиеном. Сравнение мутагенности коньюгата с мутагенными свойствами диэоксибутадиена продемонстрировало, что коньюгат диэпоксибутадиен-глутатион является в сотни раз более сильным мутагеном, чем сам диэоксибутадиен.

Гуенгерич отмечает, что хотя общепризнанным считалась гипотеза о том, что глутатион снижает токсичность ксенобиотиков, в случае бутадиена этот пептид приводит к увеличению токсичности и мутагенности органического соединения.

Специалист по токсикологии из Университета Висконсин Эднан Элфарра (Adnan Elfarra) отмечает, что полученный в группе Гуенгерича ответ о природе мутагенности бутадиена порождает новый вопрос – с чем связано то, что коньюгат диэпоксибутадиен-глутатион более опасен для клеток, чем его предшественник – диэпоскибутадиен.

Источник: Chem. Res. Toxicol., DOI: 10.1021/tx100304f

метки статьи: #аналитическая химия, #биохимия, #бытовая химия, #молекулярная биология, #органическая химия