Полициклические ароматические углеводороды. Роль ПАУ в канцерогенезе.
Полициклические ароматические углеводороды — большая группа соединений, в которую входят многие вещества с различной степенью канцерогенной активности. Такие смеси ПАУ, как сажа, каменноугольный деготь, минеральные масла и др, давно признаны в качестве канцерогенов человека, вызывая у работающих с ними опухоли кожи, респираторного тракта н некоторых отдаленных от мест прямого контакта с канцерогеном органов.
В качестве индикатора ПАУ используется бенз(а)пирен (БП), практически всегда обнаруживаемый там, где присутстввуют и другие ПАУ. Однако относительное содержание БП в загрязнениях окружающей среды невелико. Так, в выхлопных газах автомобилей средняя относительная концентрация БП по отношению к сумме всех ПАУ, принятой за 100%, составила 2,8%, флуораитена — 25,3%, хризена — 14,8% Это было подтверждено н изучением состава ПАУ в водах. Каспийского и Балтийского морей, где содержание БП в приводном слое составило 0,7%, а в донных отложениях — 3,7% по отношению к сумме всех ПАУ.
Среди тех ПАУ, которые загрязняют биосферу, БП — сильнейший канцероген (MX и ДМБА в загрязнениях не обнаруживаются), но поскольку человек всегда подвергается действию смесей ПАУ и практически нет случаев, где действующим началом был бы только БП, вопрос о его канцерогенности для человека остается открытым.
Проведенные сотрудниками Л. М. Шабада исследования показали практически повсеместное присутствие БП в биосфере почве, растениях, атмосферном воздухе, воде. В качестве источников ПАУ были определены промышленность, отопительные системы, транспорт. Уровень БП находится в обратной зависимости от расстояния между источниками его образования (заводы и т. д.) и местом, где он исследовался. Современный самолет выбрасывает несколько мг БП в минуту. Хотя эти выбросы представляют меньшую опасность для населения, чем выбросы автомобилей, они способствуют глобальному загрязнению среды канцерогенными ПАУ.
Влияние деятельности человека на уровень загрязнения биосферы ПАУ убедительно продемонстрировано сотрудниками Л. М. Шабада изучением БП в воде рек, морей и океанов, куда по различным каналам постоянно поступают биологически активные химические соединения. Содержание БП колеблется в зависимости от интенсивности н характера источника загрязнения ПАУ. В донных отложениях происходит накопление ПАУ, концентрация БП достигает колоссальных величин (7500—8030 мкг/кг).
В почве БП был обнаружен повсеместно, в том числе и в местах, весьма удаленных от промышленности и автомобильных дорог, в концентрациях 1—5 мкг/кг. В связи с глобальным антропогенным загрязнением ПАУ выяснить происхождение этого уровня в настоящее время трудно А П Ильницкий и соавт (1Э79) предприняли изучение БП в вечномерзлых грунтах, в которых в течение многих столетий и тысячелетий приостановлена деятельность микроорганизмов, сведены к минимуму окислительно-восстановительные процессы. Их результаты показали, что природный фон ПАУ существовал в течение многих тысячелетий.
Еще более интересным является то, что этот уровень оказался практически одинаковым с современным фоновым уровнем БП в почве, равным 1—5 мкг на 1 кг сухой почвы.
Природными источниками ПАУ являются горючие ископаемые, вулканическая деятельность н, по всей вероятности, биогенный синтез их растениями. По расчетам А. П. Ильннцкого и соавт. (1977), ежегодно с вулканическим пеплом в атмосферу выбрасывается несколько тонн БП. Количество это невелико по сравнению с техногенными загрязнениями БП.
В небольших количествах БП обнаруживают в овощах, хлебе, фруктах, несколько больше — в копченостях. По данным разных авторов, в организм человека с пищей попадает 4—30 мг БП за 70 лет жизни.
На основании результатов многочисленных исследований Л. М Шабадом были разработаны представления о циркуляции канцерогенов в окружающей среде. Канцерогены, поступающие из различных источников в атмосферу, загрязняют почву, переходят в растения и попадают в корм животных и пищу человека. Канцерогены, загрязнившие водоемы, накапливаются в водорослях, моллюсках, рыбе и опять же попадают в пищу человека. Показана способность некоторых морских н речных организмов накапливать БП. Не следует, разумеется, думать, что канцерогены, попавшие в ту или иную среду, не подвергаются в ней никаким изменениям.
Деградация БП в атмосферном воздухе может происходить под действием ультрафиолетовой радиации, в живых организмах — под действием микросомальных ферментов тканей, в почве и воде — в результате жизнедеятельности микробов.
ПАУ являются канцерогенами главным образом местного действия. При нанесении на кожу они вызывают эпителиальные опухоли, возникающие из эпидермиса или из придатков кожи, при введении через желудочный зонд — папилломы и карциномы входного отдела желудка, выстланного плоским эпителием (но не железистого желудка), при интратрахеальном введении — эпителиальные опухоли легких. Во всех этих случаях могут развиваться и саркомы. Саркомы легко индуцируются на месте введения ПАУ под кожу или в мягкие ткани. Опухоли практически любого органа могут быть индуцированы местным воздействием ПАУ.
Пилюли, содержащие ДМБА, могут индуцировать глиомы в ткани мозга; нити, пропитанные ДМБА, вызывают развитие вокруг этих нитей эпителиальных и соединительнотканных опухолей в ткани почки ПАУ вызывают аденокарциномы желудка в искусственно созданном дивертикуле железистой части желудка и т. д. ПАУ, однако, обладают и системным действием, т. е. могут вызывать опухоли в органах, отдаленных от места введения. Наиболее яркий пример — индукция опухолей молочных желез у крыс при внутрижелудочном введении ДМБА
ПАУ способны взаимодействовать со всеми основными макромолекулами клетки РНК, ДНК и белками. В течение длительного времени считалось, что полициклические углеводороды, обладающие сильным канцерогенным действием на месте их нанесения, действуют прямо, а не через их метаболиты. В настоящее время убедительно показано, что и эти соединения являются лишь проканцерогенами, метаболизирующимися как in vivo, так к in vitro многими тканями, в том числе и эпителием и фибробластами кожи.
Существует ряд путей метаболических превращений БП, в результате одних образуются конечные канцерогены (для БП это дигидродиолэпоксиды), в результате других — неканцерогениые фенолы, хиноны н др (ферментативные превращения БП показаны на схеме 3). Образование активных метаболитов ПАУ осуществляется ферментной системой NAPDH-зависнмых монооксигеназ, содержащих цитохром Р-450, ферментом эпоксидгидратазой и ферментной системой, локализованной в мембранах ядерных оболочек.
