Efectele stresului oxidativ ale inhalării mai subțiri
Minerva Martínez-Alfaro
Departamentul de Farmacie, Universitatea din Guanajuato, Guanajuato, México
Yolanda Alcaraz-Contreras
Departamentul de Farmacie, Universitatea din Guanajuato, Guanajuato, México
Alfonso Cárabez-Trejo
Departamentul de Farmacie, Universitatea din Guanajuato, Guanajuato, México
Guillermo E. Leo-Amador
1 Departamentul de Medicină de către Facultatea de Medicină, Universitatea Autonomă de Querétaro
Abstract
Diluanții sunt amestecuri chimice utilizate ca solvenți industriali. Oamenii pot intra în contact cu diluantul prin expunere profesională sau prin abuz intenționat de inhalare. Mirosul mai subțire provoacă leziuni creierului, rinichilor, ficatului, plămânilor și sistemului reproductiv. Discutăm câteva mecanisme propuse prin care diluantul induce daune. Recent, inducerea stresului oxidativ a fost sugerată ca un posibil mecanism de deteriorare. Această lucrare analizează dovezile actuale ale efectelor stresului oxidativ induse de inhalarea mai subțire. Ideile timpurii despre efectele diluantului asupra lipidelor sunt discutate într-o singură secțiune. Discutăm mai multe studii care au arătat efectele oxidative ale inhalării mai subțiri asupra: peroxidării lipidelor, nivelurilor de enzime antioxidante, epuizarea glutationului și oxidarea proteinelor și a ADN-ului. De asemenea, am inclus studii despre efectele stresului oxidativ induse de toluen, componenta principală (60-70%) a diluantului. În cele din urmă, este discutată lucrarea care descrie efectele stresului oxidativ indus de inhalarea mai subțire asupra diferitelor organe.
INTRODUCERE
Inhalarea intenționată este o problemă de sănătate în întreaga lume. Majoritatea consumatorilor de droguri sunt copii sau adolescenți, iar cei mai mulți dintre ei sunt inițiați ca consumatori de droguri cu diluant. Unul dintre motivele pentru aceasta este că este ușor disponibil și ieftin în comparație cu alte medicamente. [1-3] În schimb, mecanismul toxicologic al inhalării mai subțiri ca amestec nu este frecvent studiat. Efectele stresului oxidativ asupra acestor organe prin inhalare mai subțire sunt revizuite. O revizuire sistematică a fost efectuată în PubMed folosind cuvântul inhalare subțire 96 de articole au fost revizuite doar 12 descrie efectul stresului oxidativ al inhalării subțiri considerând subțire ca mix.
COMPOZIȚIE MAI SUBȚIRĂ
Diluantul este un amestec de solvenți utilizat atât în produsele de uz casnic, cât și în condițiile industriale; are o compoziție foarte variabilă, afișând atât diferențe temporale, cât și geografice. În plus, componentele mai subțiri variază în funcție de specificațiile de reglementare sau de tehnicile de procesare. Toluenul și acetona au fost cei mai abundenți compuși din probele comerciale mai subțiri din Mexico City analizate în 1997. Aceste probe au fost analizate prin cromatografie gazoasă, iar conținutul de toluen a variat de la 7% la 77%; [4] benzen a fost identificat în 62% din eșantioane și a reprezentat 0% - 2,2% (în medie 0,3%, v/v). În Japonia, Saito [5] a analizat patru preparate mai subțiri prin cromatografie capilară de gaze. Acetona și metil izobutil cetona, împreună cu toluenul, au fost cei mai frecvenți solvenți găsiți; hidrocarburile clorurate și derivații etilenglicolului au fost rar detectați.
Proporțiile de ingrediente variază semnificativ; legile actuale de reglementare au redus considerabil includerea benzenului, iar în Mexic există un diluant comercial fără benzen. Acest lucru este important, deoarece benzenul este clasificat drept genotoxic de către IARC. [6]
IDEI TEMPORALE DESPRE MECANISMUL TOXICITĂȚII
S-a observat in vitro inhibarea enzimelor integrale acetilcolinesterază (AChE) și ATPaza membranei sinaptozomale de șobolan după incubare cu 3 mM toluen. Întreruperea interacțiunilor lipidă-proteină a fost sugerată ca un mecanism de inhibare. [11]
Recent, studiile biofizice ale interfeței proteină-lipidă, elasticitatea curburii și potențialul polimorf al ansamblurilor lipidice au arătat dinamica membranei lipidice, care poate influența funcția proteinelor membranei. Modificările lipidelor membranare au un efect asupra fluctuațiilor elastice ale stratului stratificat lipidic care influențează inserția proteinelor și modificările conformaționale ale structurii proteinelor, care sunt importante pentru funcția proteinelor. [12]
STRES OXIDATIV
Stresul oxidativ este o stare celulară caracterizată printr-un exces de oxidanți (oxigen reactiv și specii de azot) care copleșește capacitatea antioxidantă. Oxidanții sunt constituiți din specii de radicali liberi care conțin specii reactive de oxigen și azot. Prezența electronilor nepereche îi face instabili și foarte reactivi. ADN, ARN, proteine și lipide sunt țintele acestor radicali. Speciile reactive de oxigen (ROS) includ radicalii liberi derivați de oxigen: radicalul anion superoxid și radicalul hidroxil sau derivații săi, cum ar fi peroxidul de hidrogen. ROS sunt rezultatul mediului aerob, iar radicalul anion superoxid apare în timpul respirației mitocondriale. Coenzima Q (CoQ) pierde sporadic un electron în transferul echivalenților reducători prin lanțul de electroni. Acest electron este transferat pentru a dizolva O2 producând superoxid. Se estimează că 1-2% din O2 consumat de mitocondrii este transformat în radical anion superoxid. [13] Stresul oxidativ induce oxidarea lipidelor, proteinelor și ADN-ului în celule și un răspuns al unei varietăți de sisteme de detoxifiere celulară: superoxid dismutază (SOD), glutation peroxidază (GPX) și glutation (GSH).
Inhalarea mai subțire induce stresul oxidativ. Activarea proceselor de radicali liberi stă la baza efectului multor substanțe toxice precum: etanol, toluen, radiații ionizante, plumb, arseniat etc. [14] În cazul diluantului, există câteva mecanisme propuse:
Unul dintre ele este metabolismul oxidativ al benzenului, toluenului, xilenului, etanolului, acetonei și tri-metilbenzenului, care generează NADH citosolic. NADH este oxidat indirect de transportul electronilor mitocondriilor, în funcție de mecanismul de transfer al hidrogenului care implică purtători din membrana interioară mitocondrială. Această afecțiune care crește NADH mitocondrial și crește presiunea reducătoare asupra lanțului de transport al electronilor fără a crește rata respirației promovează formarea de O2 în lanțul de transport al electronilor. [15]
Producerea de chinone de către citocromul P450, în special în timpul metabolizării toluenului și benzenului este un alt mecanism propus. Aceste chinone sunt capabile să stabilească un ciclu redox inutil (chinone și radicali semiquinone), în timpul cărora se acumulează ROS citotoxice. [16]
Un alt mecanism este non-mitocondrial, care crește formarea ROS. Metabolismul componentelor diluantului are ca rezultat activarea izoformelor citocromului P450 precum CYP2E1, care este predispusă la formarea radicalilor. [17]
În plus, expunerea la substanțe toxice provoacă inflamații. În cazul unui diluant, inhalarea induce un răspuns inflamator în plămâni. Dovezi considerabile susțin rolul mediatorilor inflamatori eliberați de leucocitele fagocitare și de infiltrarea macrofagelor în generarea speciilor reactive de oxigen și azot în plămâni. Macrofagele produc NO (oxid nitric) printr-o formă inductibilă a enzimei, NO sintază. Această enzimă este reglată în sus de mediatori inflamatori, cum ar fi citokine, cum ar fi factorul de necroză tumorală alfa (TNF-α). Mai mult, activarea rapidă și persistentă a factorului nuclear κB (NF- κB) în macrofagele alveolare induce expresia unei forme inductibile a enzimei NO sintază (iNOS) și a receptorului TNF-α. O2- (anion superoxid) foarte reactiv este eliberat de leucocite stimulate, inclusiv monocite, macrofage și leucocite polimorfonucleare prin acțiunea NADPH oxidazei. [18,19] Există multe metode diferite de evaluare a stresului oxidativ. [20] Indicii pe baza compoziției diferitelor specimene biologice sunt cei mai utilizați. Majoritatea publicațiilor au folosit cel puțin două metode pentru a testa stresul oxidativ, evaluarea promotorilor și a produselor de peroxidare induse de oxidant, [21] proteine oxidate, [22] și oxidare ADN. [23]