Кіріспе

Метилхолантрен – органикалық қосылыстарды өте жоғары температурада жағу арқылы алынатын, күшті канцерогенді полициклдік ароматты көмірсутек. Метилхолантрен 3-метилхолантрен, 20-метилхолантрен немесе IUPAC атауы 3-метил-1,2-дигидробензо[j]ацеантрилен деп те аталады. Ол көбінесе 3 MC немесе MCA деп қысқартылып жазылады. Бұл қосылыс бензол мен эфирден кристалдағанда ақшыл сары түсті қатты кристалдар түзеді. Оның балқу температурасы шамамен 180 °C, ал қайнау температурасы 80 мм рт.ст. қысымда шамамен 280 °C. Метилхолантрен химиялық канцерогенезді зертханалық жағдайда зерттеу үшін қолданылады. Ол бенз[а]антраценнің алкилденген туындысы және оған ұқсас УФ спектріне ие. Ең көп кездесетін изомері – 3-метилхолантрен, бірақ метил тобы басқа да орындарда болуы мүмкін. 3-метилхолантрен – холестериннің ыдырауынан простатада жинақталатын белгілі канцероген, ол простата қатерлі ісігінің пайда болуымен байланысты. Ол егешқұйрықтарда алғашқы саркомаларды "оңай тудырады".

Тарих

1933 жылы метилхолантрен туралы алғашқы мақала жарияланды. Онда олар осы қосылыстың синтезін сипаттады. Көп ұзамай, бұл қосылыстың адамдар мен жануарлар үшін уытты екені анықталды. Сондықтан, оған зор қызығушылық танытылып, токсикологиялық зерттеулерде жиі қолданылды. Метилхолантрен көбінесе егешқұйрықтар мен елулерде сыналып, қатерлі ісікке қарсы дәрілерді әзірлеу үшін ақпарат алуға мүмкіндік берді. Қосылыстың орталық нерв жүйесіне тигізетін әсеріне байланысты, оның реакциясы мен реакцияның өзгеруі салыстырылады. Бұған қоса, генетикалық мутациялардың нәтижесінде бұл қосылыс қатерлі ісік жасушаларының пайда болуына себеп болатыны белгілі. 1982 жылы метилхолантрен синтезі туралы соңғы мақала жарық көрді. 93% өнімге қол жеткізілді, сондықтан синтез схемасына қосымша өзгерістер енгізілмеді.

Синтез

Алғашқы 3 МК эталондық әдіспен синтезделді. Кейіннен бұл қосылыстың синтезі жетілдірілді. 3 МК синтезі 1-суретте көрсетілген бірнеше қадамнан тұрады; бірінші қадам синтездің сәттілігіне кілт. 4 метилинданон (1) N,N диэтил-1 нафтамидтің литий тұзымен (2) конденсациялану реакциясына түседі. 60 ̊C температурада 1 және 2 реакциясы теңдей лактон (3) түзеді, бұл карбонил қосылған өнім қышқылмен өңделгенде өзгеріске ұшырайды. Цинк пен сілтімен тотықсыздау арқылы еркін қышқыл (4) алынады. Ацет қышқылының ангидридінде ZnCl2-мен өңдегенде өнім циклденіп, 6 ацетокси 3 МК (5) қосылысын береді. Пропион қышқылындағы гидрид қышқылымен осы өнімді тотықсыздау 3 МК-ны құрады.

Механизм

3 MC-нің егеуқұйрықтардың бауырларында диметилнитрозамин деметилаза процесін тежеу функциясы бар. Тежелу деметилаза конформацияларына немесе деметилазаның синтезіне және/немесе ыдырауына араласу арқылы жүруі мүмкін. Тәжірибелер көрсеткендей, 3 MCмен емдегеннен кейін Km өзгермейді. Бұл 3 MC ферменттік туыстықтың әсерін тигізбейтінін анық көрсетеді. Керісінше, 3 MC-мен инкубациялау ферменттік белсенділіктің төмендеуіне алып келеді. Бұл нәтижелер деметилаза синтезінің тежелуіне және/немесе деметилазаның ыдырауын күшейтуге нұсқайды. Венкатесан, Аргус және Аркос жарияланбаған байқаулары деметилаза синтезінің тежелуі ең мүмкін дегенді көрсетеді. Бұл реакцияның мүмкін механизмі 2-суретте көрсетілген. 3 MC эпоксидтеу, гидролиз және тағы бір эпоксидтеу арқылы өте реактивті эпоксидке метаболизденеді. Эпоксидтеуді цитохром P450 ферменті жүзеге асырады. Екінші эпоксид бірден гидролизделмейді, өйткені ол эпоксидті қорғайтын шығанақ аймағының жанында орналасқан. Осылайша, метаболит жолға шығып, 2-суреттегі ДНК-ға байланыса алады. Механизм бензо[a]пиреннің ДНК-ға байланысу механизмінен алынған. Бұл екі полициклдік ароматты көмірсутектердің бірдей жолмен метаболизденуі мүмкін екенін білдіреді. Суретте дезоксигуанозин қолданылады, себебі бұл негіз басқа негіздерге қарағанда бензо[a]пиренге жиірек байланысады. 3 MC еркін және 3 MC байланысқан күйде тепе-теңдік болуы мүмкін. Радиоактивті өлшеулердегі қиындықтарға байланысты тепе-теңдіктің қалай және қашан қалыптасатынын анықтау қиын. Шамамен қанықтырылған доза 40 мг 3 MC/кг шамасында деп есептеледі. Егеуқұйрықтардың жатырында 3 MC-нің әсерін зерттеу 3 MC эстрогенге қарсы әрекет ететінін көрсетті. Жыныс гормоны, 3 MC сияқты, полициклдік ароматты көмірсутек болып табылады. 3 MC және эстроген эстроген рецепторларына бәсекелес түрде байланысып, эстроген экспрессиясын төмендетеді.

Метаболизм

MC егеуқұйрықтардың бауыр микросомаларында ДНК-ны алкилдейтін оттегіленген түзілімдерге дейін метаболизденеді. Бұл оттегіленген метаболиттер екі тізбекті және бір тізбекті ДНК-мен байланысады. Тәжірибелік деректер MC негізінен G8 базаларына байланысуға бейім екенін көрсетеді. Егеуқұйрықтардың өкпе, бүйрек немесе бауыр тіндеріне инъекция жасағанда, бауыр MC-нің ДНК-ға байланысуын кері қайтара алады. Өкпе және бүйрек тіндері мұны істей алмайды, бұл MC-нің өкпе мен бүйректерде бауырға қарағанда көбірек канцерогенді болуын түсіндіруі мүмкін. Канцерогенді болу үшін MC метаболиті ДНК-мен ковалентті байланыста болуы керек. Сондықтан, MC-нің канцерогенді болуы үшін оны оттегілендіру қажет. Джин және авторлар (2013) 3 MC-ге ұзақ уақытқа дейін әсер ету клеткалық тотығу-тотықсыздану тепе-теңдігін өзгертетінін анықтады. Бұл ядролық эритроидтық фактор 2 (Nrf2) реттелетін жолдың антиоксиданттық жауаптарды тудыруына себеп болады.

Уыттылық

3 MC – арил көмірсутекті рецептордың (AhR) лигандысы болып табылады, ол ксенобиотикалық жауап элементтерімен басқарылатын транскрипцияны күшейтеді. AhR лигандылары AhR эстроген рецепторымен (ER) кешен құруға себеп болуы мүмкін. 3 MC осы механизм арқылы эстрогендік әсерді тудырады, сондай-ақ кейбір эндогенді ER нысаналық гендерінің экспрессиясын стимуляциялайды. 3 MC тыныс жолдарында, теріде немесе көздерде тітіркеніс тудыруы мүмкін.

Адамға әсері

3 MC адам жасушаларына мутагенді әсер етеді. Curren және авторлар (1978) 3 MC арқылы адам жасушаларында мутацияны сәтті тудырғанын алғашқы болып хабарлады. Тері эпителий жасушаларының бұл қосылысты мутагендік заттарға айналдыратыны айтылады. Мутагендерді метаболизмдеу қабілеті, адам немесе егеуқұйрық сияқты бір түр ішіндегі генетикалық реттеуге бағынған айырмашылықтарды көрсете алады, соның салдарынан қоршаған ортаның химиялық заттары әртүрлі адамдарда мутагендік және канцерогендік әсердің әртүрлі деңгейін көрсетуі мүмкін.

Адамға емес токсикалық зерттеулер

Жүкті тышқандарға 3 МК енгізу нәтижесінде ұрпақтарында өкпе ісіктері пайда болады. Миллер және авторлар тобы (1990) 3 МК-ның ұрықтық және ересек жастағы әсерін өкпедегі арил-гидрокарбонат гидроксилазасы (AHH) активтілігін индукциялау және өкпе ісігінің Ah генотипіне тәуелділігі бойынша салыстырды. Ана тышқандарға 100 мг/кг мөлшерінде 3 МК бір рет ішке инъекциялау (индукцияланатын ұрықтық өкпе сұйықтығында) 8 сағат ішінде АХГ активтілігін 50 есеге дейін арттырды, бұл эффект 48 сағатқа дейін сақталды. Ересек F1 тышқандарына осы инъекция жасағанда, өкпедегі АХГ активтілігі ұрықтыққа қарағанда 4-7 есе ғана артты.