Wielopierścieni
owe
węglowodory
aromatyczne
Przygotowała: Diana Frontkiewicz
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons
/PAH
Polynuclear Aromatics /PNAs/
Polycyclic Organic Matter /POM
WWA to także…
Właściwości
WWA grupa związków o budowie pierścieniowej, zawierają od 2 do
13 skondensowanych pierścieni benzenowych w ułożeniu liniowym,
kątowym lub klastrowym.
W stanie czystym WWA -w postaci bezbarwnych, białych,
jasnożółtych lub jasnozielonych kryształów.
Słabo rozpuszczalne w wodzie, lepiej w rozpuszczalnikach
organicznych.
Istnieje ich ponad 100 jednak 17 powszechnie występuje w
środowisku (są to: acenaften, acenaftylen,antracen,
benzo/a/antracen, benzo/a/piren, benzo/e/piren,
benzo/b/fluoranten,benzo/j/fluoranten, benzo/k/fluoranten,
benzo/g,h,i/perylen, chryzen, dibenzo/a,h/antracen, fluoranten,
fluoren, fenantren, piren i indeno/1,2,3-cd/piren)
Wszechobecne w środowisku człowieka (składniki naturalnych
kopalin, powstają w procesie pirolizy substancji organicznych, w
smole węglowej, paku węglowym, olejach mineralnych, smole
pogazowej, asfaltach, sadzy, smoły i oleju kreozotowym.
Mogą także powstawać podczas przemian substancji organicznych
przez mikroorganizmy glebowe.
Podkreślić należy, że związki te nie występują
pojedynczo, lecz zawsze w mieszaninie.
Liczne badania potwierdzają, że obecność
jednego ze związków z grupy WWA w próbie
środowiskowej wskazuje na to, że inne
związki tej grupy też są obecne.
Najlepiej przebadanym węglowodorem z
grupy WWA jest benzo/a/piren, który ze
względu na siłę działania rakotwórczego oraz
powszechność występowania w środowisku
uznany został za wskaźnik całej grupy WWA.
Źródła narażenia
Występuje głownie w gałęziach przemysłu oraz w
procesach produkcyjnych: koksownictwo, produkcja
sadzy technicznej, gazowanie paliw stałych,
odgazowanie węgla, hutnictwo żelaza, hutnictwo
aluminium, odlewnictwo, przemysł gumowy, niektóre
gałęzie przemysłu petrochemicznego.
WWA- główna grupa związków zanieczyszczająca
środowisko- spalanie paliw w silnikach, ogrzewanie
mieszkań, wybuchy wulkanów, wielkie pożary lasów,
ścieranie opon, asfaltu, palenie papierosów.
DYM TYTONIOWY ZAWIERA PONAD 150 RÓŻNYCH
RODZAJÓW WWA ORAZ ICH POCHODNYCH
METYLOWYCH I ALKILOWCH.
Wchłanianie:
Trzy drogi:
Układ oddechowy- w postaci par lub
zaadsorbowane na cząstkach pyłu
Przez skórę- w warunkach ekspozycji
zawodowej wskutek bezpośredniego
kontaktu.
Układ pokarmowy- ze spożywaną
żywnością lub wodą pitną.
Metabolizm
Po wniknięciu do organizmu (niezależnie od drogi
wchłaniania) są szybko przenoszone z krwią do tkanek i
narządów
Dzięki dobrej rozpuszczalności w lipidach łatwo
przenikają przez białkowo-lipidowe błony komórkowe.
Mogą tworzyć depozyty w tkance tłuszczowej lub
gruczole sutkowym.
W procesie biotransformacji bierze udział mikrosomalny
układ monooksygenaz z udziałem cytochromów P-450,
katalizujący przechodzenie nieczynnych chemicznie
węglowodorów do reaktywnych związków
elektrofilowych, zdolnych do tworzenia wiązań
kowalencyjnych ze strukturami komórkowymi (DNA,
RNA, białka).
Metabolizm:
Wśród zachodzących przemian przeważają
procesy epoksydacji i hydroksylacji
Powstałe przejściowe metabolity
zawierające czynne chemicznie grupy
ulegają z kolei reakcjom polegającym na
sprzęganiu ze związkami endogennymi
(kwas siarkowy, glukuronowy, glutation),
dając związki łatwo wydalane z ustroju
Metabolizm:
WWA są metabolizowane głównie przez
specyficzne systemy enzymatyczne do
epoksydów, które, jak się uważa, są aktywnymi
substancjami rakotwórczymi. Z drugiej strony,
takie enzymy, jak hydrolaza epoksydowa i
transferaza glutationowa, unieczynniają
powstające epoksydy, tak więc
prawdopodobieństwo indukcji nowotworowej po
narażeniu na prokancerogen jest wynikiem
względnych szybkości działania układów
enzymatycznych: aktywującego i
unieczynniającego
Metabolizm benzo(a)pirenu
W reakcjach I fazy tworzy liczne metabolity przejściowe
(tlenki arenowe, fenole, chinony, dihydrodiole,
fenodiole,). Najważniejszym z nich, ze względu na
wykazywane działanie jest 7,8-diol-9,10-
epoksybenzo(a)piren, z czterech izomerów to właśnie on
wykazuje silne właściwości mutagenne i karcerogenne.
Metabolity WWA po reakcjach I fazy sprzęgają się z
kwasami siarkowym, glukuronowym, glutationem.
Ulegają wydalaniu głównie z zółcią w mniejszym stopniu
z moczem.
Obecność WWA i ich metabolitów w moczu i krwi ludzi w
następstwie zawodowej ekspozycji inhalacyjnej oraz
dermalnej są dowodem na to, że związki te są
wchłaniane do organizmu.
Schemat biotransformacji
benzo(a)pirenu
Toksyczność
WWA są metabolizowane głównie przez specyficzne
systemy enzymatyczne do epoksydów, które jak się uważa,
są aktywnymi substancjami rakotwórczymi. Metabolity
WWA są substancjami silnie alkilującymi zasady DNA i RNA
a także wiele innych receptorów o charakterze
nukleofilowym.
Mechanizm powstawania nowotworów pod wpływem WWA
polega na kowalencyjnym związaniu się metabolitów z DNA
lub RNA komórki.
WWA mogą także indukować enzymy związane z
mikrosomalnym systemem monooksygenaz, przez co mogą
w zasadniczym stopniu zmieniać szybkość i kierunek
biotransformacji ksenobiotyków jak i zmieniać ich działanie.
Działania kancerogenne
Aktywne metabolity WWA o charakterze związków
elektrofilowych są silnymi czynnikami alkilującymi zasady
DNA i RNA oraz wiele innych receptorów o charakterze
nukleofilowym.
Mechanizm powstawania nowotworów pod wpływem
działania WWA polega na kowalencyjnym wiązaniu
metabolitów z DNA lub RNA komórki. Własnościami takimi są
obdarzone, powstające w procesie I fazy metabolizmu,
epoksydy dioli, a zwłaszcza te, których wiązanie epoksydowe
znajduje się w rejonie zatokowym. Obszar ten charakteryzuje
się zwiększoną reaktywnością chemiczną i biologiczną .
Badania mmutagenności, kancerogenności, wiązania z DNA
kilkunastu metabolitów WWA wskazują, że epoksydiole
powstające w tym rejonie są substancjami posiadającymi
własności mutagenne i kancerogenne.
Działania kancerogenne
Epoksydiole mogą się tworzyć także w innych niż
region zatokowy obszarach cząsteczki. Wiązania
epoksydowe mogą się tworzyć również w
cząsteczkach podstawionych jedną lub trzema
grupami hydroksylowymi (fenole lub triole).
Metabolity te, co wykazano w badaniach in vitro,
zdolne są również do tworzenia wiązań
kowalencyjnych z kwasami nukleinowymi. Własności
mutagenne niektórych z nich (np. anty-8,9-diol-10,11-
epoksybenzo(a)antracen) były jednak wielokrotnie
mniejsze niż epoksydioli powstających w regionie
zatokowym . Nie oznacza to jednak, że niektóre z nich
nie okażą się substancjami rakotwórczymi
Metabolizm WWA i łączenie się
aktywnych metabolitów z DNA
Zatrucia
Ostrych zatruć WWA nie stwierdzono
Badania prowadzone nad WWA dotyczą wzrost
liczby zgonów spowodowanych nowotworem
płuc u pracowników narażonych na emisję
pyłów i dymów, a także palaczy tytoniu.
IARC uznał pracę w przemyśle: koksowniczym,
stalowym, gumowym, hutnictwie aluminium
jako czynnik sprzyjający powstaniu chorób
nowotworowych.
WWK- względny współczynnik
karcerogenności
W 1992 r Nisbet i LaGoy opublikowali tzw. względne
współczynniki kancerogenności dla poszczególnych
WWA. Koncepcja autorów opiera się na założeniu,
że benzo(a)piren jest związkiem wskaźnikowym, a
siła działania kancerogennego innych związków
obliczana jest w stosunku do BaP.
W wielu krajach narażenie na lotne związki paku i
smoły węglowej, emitowane do powietrza stanowisk
pracy, kontrolowane jest przez oznaczanie stężeń
substancji smołowych w próbce pyłu jako frakcji
rozpuszczalnej w benzenie lub cykloheksanie.
Odpowiednie, zalecane lub obowiązujące dopuszczalne
poziomy narażenia:
Drugim wskaźnikiem zanieczyszczeń powietrza
WWA jest stężenie benzo/a/pirenu. Do1995
roku tylko trzy państwa /Finlandia, Szwecja i
Rosja/ posiadały dopuszczalne stężenie dla
BaP na stanowiskach pracy. W 1975 r.
zaproponowano w ówczesnym Związku
Radzieckim dla stanowisk pracy wartość 0,15
μg/m3, która obowiązuje od 1976 roku
W 1995r określono w Polsce wartość NDS dla
benzo/a/pirenu na poziomie 2.0 μg/m3,
w 1998r wprowadzono NDS dla
dibenzo(a,h)antracenu na poziomie 4 μg/m3.
POLSKA:
W krajowym przemyśle hutniczym na stanowiskach
pracy występują zróżnicowane poziomy stężeń
benzo(a)pirenu, obejmujące zakres od 0.003 do 4.80
μg/m3. Około 2% jednostkowych wyników pomiarów
stężeń WWA przekracza aktualną krajową wartość NDS
tj. 2 μg/m3. Obserwuje się:
a) najwyższe narażenie na WWA na stanowiskach pracy
murarzy przemysłowych na stalowni oraz wytapiaczy
(garowych) wydziału wielkich pieców (od 0.5 do powyżej
1 NDS);
b) najniższe narażenie na WWA na wydziale
elektrociepłowni, spiekalni oraz na wydziale walcowni
blach grubych (stwierdzone tylko jakościowo).
Bibliografia:
Sapota Andrzej Wielopierścieniowe
węglowodory aromatyczne Akademia
Medyczna Łódź
Seńczuk Witold Toksykologia, PZWL,
2002
Smolik Ewa Wielopierścieniowe
węglowodory aromatyczne Instytut
Medycyny Pracy i Zdrowia
Środowiskowego, Sosnowiec