Ефекти окисного стресу при більш рідкому вдиханні
Мінерва Мартінес-Альфаро
Кафедра фармації, Університет Гуанахуато, Гуанахуато, Мексика
Йоланда Алькараз-Контрерас
Кафедра фармації, Університет Гуанахуато, Гуанахуато, Мексика
Альфонсо Карабез-Трехо
Кафедра фармації, Університет Гуанахуато, Гуанахуато, Мексика
Гільєрмо Е. Лео-Амадор
1 Кафедра медицини Факультета де Медицини, Університет автономи де Керетаро
Анотація
Розріджувачі - це хімічні суміші, що використовуються як промислові розчинники. Люди можуть контактувати з розріджувачем внаслідок професійного опромінення або навмисного зловживання вдиханням. Розрідження нюху спричинює пошкодження мозку, нирок, печінки, легенів та репродуктивної системи. Ми обговорюємо деякі запропоновані механізми, за допомогою яких розчинник викликає пошкодження. Нещодавно індукція окисного стресу була запропонована як можливий механізм пошкодження. У цій роботі розглядаються поточні дані про ефекти окисного стресу, викликані більш рідким вдиханням. Ранні уявлення про вплив розчинника на ліпіди обговорюються в одному розділі. Ми обговорюємо кілька досліджень, які продемонстрували окислювальну дію більш рідкого вдихання на: перекисне окислення ліпідів, рівень антиоксидантних ферментів, виснаження глутатіону та окислення білків та ДНК. Ми також включили дослідження щодо впливу окисного стресу, викликаного толуолом, основним компонентом (60-70%) розчинника. Нарешті, обговорюється робота, що описує вплив окисного стресу, викликаного більш рідким вдиханням, на різні органи.
ВСТУП
Навмисне вдихання є проблемою здоров’я у всьому світі. Більшість споживачів наркотиків - це діти або підлітки, і більшість із них отримують ініціативи як наркомани з розріджувачем. Однією з причин цього є те, що він легко доступний і недорогий у порівнянні з іншими лікарськими засобами. [1–3] І навпаки, токсикологічний механізм розрідження інгаляцій у вигляді суміші не часто вивчається. Розглянуто вплив окисного стресу на ці органи при більш рідкому вдиханні. Систематичний огляд був проведений у PubMed із використанням слова розріджувач для інгаляцій. 96 статей було розглянуто, лише 12 описує ефект окисного стресу від розрідження при вдиханні, розглядаючи розчинник як суміш.
РІДШИЙ СКЛАД
Розріджувач - це суміш розчинників, що використовується як в побутових товарах, так і в промислових умовах; він має дуже мінливий склад, відображаючи як часові, так і географічні відмінності. Крім того, більш тонкі компоненти варіюються залежно від нормативних вимог або технологій обробки. Толуол і ацетон були найпоширенішими сполуками в комерційних зразках розріджувачів із Мехіко, проаналізованих у 1997 р. Ці зразки аналізували за допомогою газової хроматографії, і вміст толуолу варіював від 7% до 77%; [4] бензол був виявлений у 62% зразків, і це становило від 0% до 2,2% (в середньому 0,3%, об/об). В Японії Сайто [5] проаналізував чотири тонші препарати за допомогою капілярної газової хроматографії. Ацетон та метилізобутилкетон, разом з толуолом, були найпоширенішими розчинниками; рідко виявляли хлоровані вуглеводні та похідні етиленгліколю.
Пропорції інгредієнтів значно різняться; Чинне законодавче законодавство значно зменшило включення бензолу, і в Мексиці існує комерційний розчинник без бензолу. Це важливо, оскільки IENC бензол класифікує як генотоксичний. [6]
РАННІ ІДЕЇ ПРО МЕХАНІЗМ ТОКСИЧНОСТІ
Інгібування інтегральних ферментів ацетилхолінестерази (AChE) та АТФази синаптосомальної мембрани щурів після інкубації з 3 мМ толуолом спостерігали in vitro. Порушення ліпідно-білкової взаємодії було запропоновано як механізм гальмування [11].
Нещодавно біофізичні дослідження білково-ліпідної межі розділу, еластичності кривизни та поліморфного потенціалу ліпідних збірок показали динаміку ліпідної мембрани, яка може впливати на функцію мембранних білків. Зміни мембранних ліпідів впливають на еластичні коливання ліпідного бішару, які впливають на вставку білка та конформаційні зміни структури білка, важливі для білкової функції. [12]
ОКСИДАТИВНИЙ СТРЕС
Окислювальний стрес - це клітинний стан, що характеризується надлишком окислювачів (активних форм кисню та азоту), що перекриває антиоксидантну здатність. Оксиданти складаються з вільнорадикальних видів, що містять активні форми кисню та азоту. Наявність непарних електронів робить їх нестабільними та високореактивними. ДНК, РНК, білки та ліпіди є мішенню цих радикалів. Реактивні форми кисню (АФК) включають вільні радикали, одержувані киснем: аніонний радикал супероксиду та гідроксильний радикал або його похідні, такі як перекис водню. АФК є результатом аеробного середовища, а аніонний радикал супероксиду виникає під час дихання мітохондрій. Коензим Q (CoQ) епізодично втрачає електрон при передачі відновних еквівалентів через електронний ланцюг. Цей електрон переноситься для розчинення О2, утворюючи супероксид. Підраховано, що 1-2% O2, споживаного мітохондріями, перетворюється на супероксидний аніонний радикал. [13] Окислювальний стрес викликає окислення ліпідів, білків та ДНК у клітинах та відповідь різноманітних клітинних систем детоксикації: супероксиддисмутази (SOD), глутатіонпероксидази (GPX) та глутатіону (GSH).
Розріджувальні вдихання викликають окислювальний стрес. Активація процесів вільних радикалів лежить в основі дії багатьох токсичних речовин, таких як етанол, толуол, іонізуюче випромінювання, свинець, арсенат тощо [14] У випадку з розріджувачем існує кілька запропонованих механізмів:
Одним з них є окислювальний метаболізм бензолу, толуолу, ксилолу, етанолу, ацетону та три-метилбензолу, який утворює цитозольний НАДН. NADH окислюється непрямим шляхом транспортування електронів мітохондрій в залежності від механізму водневого човнецтва, який залучає носії у внутрішню мембрану мітохондрій. Цей стан, який збільшує мітохондріальний НАДН і посилює тиск, що знижує транспортний ланцюг електронів, не збільшуючи частоту дихання, сприяє утворенню О2 в електронно-транспортному ланцюзі. [15]
Іншим запропонованим механізмом є виробництво хінонів цитохромом Р450, особливо під час метаболізму толуолу та бензолу. Ці хінони здатні встановити марний окислювально-відновний цикл (хінони та семіхінонові радикали), під час якого накопичуються цитотоксичні АФК. [16]
Іншим механізмом є немітохондріальні, які збільшують утворення АФК. Метаболізм компонентів розчинника призводить до активації ізоформ цитохрому P450, таких як CYP2E1, який схильний до утворення радикалів. [17]
Крім того, вплив токсичних речовин викликає запалення. У разі розрідження, вдихання викликає запальну реакцію в легенях. Значні докази підтверджують роль медіаторів запалення, що виділяються фагоцитарними лейкоцитами та інфільтруючими макрофагами, у генерації активних форм кисню та азоту в легенях. Макрофаги продукують NO (оксид азоту) через індуцибельну форму ферменту, NO-синтазу. Цей фермент регулюється за допомогою медіаторів запалення, таких як цитокіни, такі як фактор некрозу пухлини альфа (TNF-α). Більше того, швидка і стійка активація ядерного фактора κB (NF- κB) в альвеолярних макрофагах індукує експресію індуцибельної форми ферменту NO-синтази (iNOS) та рецептора TNF-α. Високореактивний O2- (супероксидний аніон) вивільняється стимульованими лейкоцитами, включаючи моноцити, макрофаги та поліморфноядерні лейкоцити під дією NADPH-оксидази. [18,19] Існує багато різних методів оцінки окисного стресу. [20] Найбільш використовувані показники, що базуються на складі різних біологічних зразків. У більшості публікацій використовували принаймні два методи для оцінки окисного стресу, оцінки промоторів та продуктів перекисного окислення, викликаних окислювальними, [21] окисленими білками, [22] та окисненням ДНК [23].