Ученые из Польши впервые показали, как три отдельных нитрофенола или их смесь, которая может образовываться, например, при приготовлении шашлыка, воздействуют на клетки человеческих легких.
В рамках совместного исследования, проведенного специалистами Института физической химии при Польской академии наук и Агентством по охране окружающей среды США, было исследовано воздействие нитрофенолов — наличие органических, одновременно являющихся канцерогенными, соединений в воздухе негативно сказывается на здоровье человека.
Мононитрофенолы оказывают негативное воздействие на центральную нервную систему, почки и печень, а динитрофенолы вызывают раздражение слизистых оболочек и кожи, что может спровоцировать дерматиты. Эти вещества токсичны как для животных, так и для растительных организмов. 4-нитрофенол характеризуется замедленным воздействием на кровь и способствует образованию метгемоглобина — продукта окисления железа в гемоглобине, что приводит к метгемоглобинемии. Это состояние может проявляться в виде цианоза, дезориентации и потери сознания.
Нитрофенолы могут проникать в дыхательные пути при вдыхании микрочастиц PM2,5. Особенно высок риск в промышленных и городских районах, а также в регионах с интенсивными выбросами, возникающими при сжигании биомассы. Приготовление пищи на гриле (барбекю в западных странах), выхлопы автомобилей, сжигание древесины или травы на полях, а также другие подобные действия приводят к увеличению концентрации оксидов азота и пыли в воздухе. Под воздействием солнечного света эти вещества превращаются в канцерогенные соединения.
Новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале Environmental Pollution, впервые проведено исследование воздействия чистых нитрофенолов и их смесей на клетки человеческих легких.
«Нами было проведено качественное определение трех нитрофенолов в микрочастицах PM2,5, взятых с нескольких площадок в США, а также в частицах вторичных органических аэрозолей (SOA), формирующихся при фотоокислении ароматических углеводородов (бензол, толуол, о-ксилол, м-в ходе исследования были использованы следующие вещества: ксилол, 1,3,5-триметилбензол, 1,2,4-триметилбензол, этилбензол, нафталин, 1-метилнафталин, 2-метилнафталин и бензиловый спирт. Работа проводилась в смоговых камерах, используемых Агентством по охране окружающей среды США, и в присутствии оксидов азота, сообщают исследователи.
В результате воздействия солнечного излучения на смесь соединений и частиц, находящихся в камере, происходили химические реакции, в ходе которых оксиды азота трансформировались в нитрофенолы. Кроме того, авторы исследования провели дополнительные работы in vitro и выявили ранние изменения в клетках легких: нитрофенолы проявляли различные ингибирующие и цитотоксические эффекты. По отдельности 4-нитрофенол оказался наиболее цитотоксичен, а 2-нитрофенол — наименее.
«Под действием 4-нитрофенола подавление клеточной активности наблюдалось в первые 24 часа, после чего происходила более интенсивная гибель клеток в период с 24 по 48 часов. Накопление активных форм кислорода (АФК) приводило к гибели клеток после воздействия 3-нитрофенола, 4-нитрофенола и их смесей, в то время как 2-нитрофенол вызывал наименьшее накопление АФК, как отметили исследователи.
В результате воздействия этих органических соединений клетки показали повреждение митохондриальной мембраны, выполняющей роль естественного барьера. Таким образом, нитрофенолы легко проникали внутрь клеток и вызывали апоптоз, впоследствии наступает некроз. Наибольшую угрозу представляют высокие концентрации веществ, которые, например, формируются при смоге и лесных пожарах.
«Дисморфные митохондрии связаны с хроническими респираторными заболеваниями, включая астму, аллергию, бронхит и легочную гипертензию. Таким образом, последствия воздействия нитрофенолов на уровне суборганелл могут указывать на нарушения в функционировании митохондриальных мембран», — подытожили ученые.