Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
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".
Methylcholanthrene is a highly carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbon produced by burning organic compounds at very high temperatures. Methylcholanthrene is also known as 3 methylcholanthrene, 20 methylcholanthrene or the IUPAC name 3 methyl 1,2 dyhydrobenzo[j]aceanthrylene. The short notation often used is 3 MC or MCA. This compound forms pale yellow solid crystals when crystallized from benzene and ether. It has a melting point around 180 °C and its boiling point is around 280 °C at a pressure of 80 mmHg. Methylcholanthrene is used in laboratory studies of chemical carcinogenesis. It is an alkylated derivative of benz[a]anthracene and has a similar UV spectrum. The most common isomer is 3 methylcholanthrene, although the methyl group can occur in other places. 3 Methylcholanthrene, a known carcinogen which builds up in the prostate due to cholesterol breakdown, is implicated in prostate cancer. It "readily produces" primary sarcomas in mice.
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.
In 1933, the first article about methylcholanthrene was published. Here they described the synthesis of the compound. Not many years later, it became clear that this compound had toxic properties to humans and animals. Therefore, a lot of interest was shown in the compound and it was used often in toxicological research. Methylcholanthrene is often tested on mice and rats to derive information for cancer medicine development. Due to the influence of the compound on the central nervous system, its responses and change in response are compared. It is also known that due to genetic mutations, the compound causes cancer cells to develop. In 1982, the last article appeared on the synthesis of methylcholanthrene. The yield of 93% was reached and therefore no further adjustments were made to the synthesis scheme.
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.
First 3 MC was synthesized with the method of reference. Later the synthesis of the compound was improved. The synthesis of 3 MC consists of a few steps, visualized in figure 1; the first step is the key to success for the synthesis. 4 methylindanone (1) reacts in condensation with lithium salt of N,N diethyl 1 naphthamide (2). At 60 ̊C the reaction of 1 and 2 afforded evenly to the lactone (3), the carbonyl addition product which underwent conversion on treatment with acid. The free acid (4) was obtained when the latter was cleaved reductively with zinc and alkali. Cyclization of the product occurred when treated with ZnCl2 in acetic acid anhydride and gave the compound 6 acetoxy 3 MC (5). Reducing this product with hydriodic acid in propionic acid resulted in 3 MC.
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.
3 MC has an inhibitory function in a dimethylnitrosamine demethylase process in rat livers. Inhibition could happen on by interfering in demethylase conformations or by interfering in synthesis and/or degradation of demethylase. Experiments showed that the Km doesn't change after 3 MC treatment. This strongly indicates that enzyme affinity is not influenced by 3 MC. Instead, incubation with 3 MC leads to a decrease in the amount of enzyme activity. These results point towards inhibition of demethylase synthesis and/or induction of demetylase degradation. Unpublished observations of Venkatesan, Argus and Arcos suggest that demethylase synthesis inhibition is most plausible. A possible mechanism for this reaction is depicted in figure (2). 3 MC is metabolized, via epoxidation, hydrolysis and another epoxidation, to a very reactive epoxide. Epoxidations are realized by the enzyme cytochrome P450. The second epoxide is not hydrolysed immediately because it is localized next to a bay region, which shields the epoxide. This way, the metabolite is able to travel and bind to DNA in figure (2). The mechanism is derived from the binding mechanism of benzo[a]pyrene to DNA. This is likely because it is plausible that two polycyclic aromatic hydrocarbons are metabolized via the same pathway. Deoxyguanosine is used in the figure, since that base appears to be bound to Benzo[a]pyrene far more often than the other bases. There appears to be an equilibrium in 3 MC free and 3 MC bound. It is hard to determine how when the equilibrium is formed due to difficulties with radioactive measurements. A probable saturating dose is thought to be around 40 mg 3 MC/kg. Research on the effect of 3 MC in rat uteri concludes that 3 MC acts as an estrogen antagonist. The sexhormone is, like 3 MC, a polycyclic aromatic hydrocarbon. 3 MC and estrogen bind to estrogenreceptors competitively, reducing the estrogen expression.
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.
MC is metabolized by rat liver microsomes into oxygenated forms which alkylate DNA. These oxygenated metabolites bind to double stranded and single stranded. Empirical data show that MC tends to bind mostly to G bases8. When injected in lung, kidney or liver tissue of rats, it appears that the liver is able to reverse the MC binding to DNA. Lung and kidney tissue are not capable of doing this, which may explain why MC is more carcinogenic in lungs and kidneys than in the liver. To be carcinogenic, the MC metabolite has to be covalently bound to DNA. Therefore, it is necessary for MC to be oxygenated in order to carcinogenic. Jin et al. (2013) found that the cellular redox balance is altered by acute exposure to 3 MC. This causes the nuclear factor erythroid 2 related factor 2 (Nrf2) regulated response pathway to induce antioxidant responses.
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.
3 MC is a ligand of the aryl hydrocarbon receptor (AhR), which stimulates transcription directed by xenobiotic response elements. AhR ligands can induce formation of an AhR estrogen receptor (ER) complex. 3 MC was found to elicit estrogenic activity by this mechanism, and by stimulation of the expression of some endogenous ER target genes. 3 MC may cause respiratory tract irritation, skin irritation or eye irritation.
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.
3 MC is mutagenic to human cells. Curren et al. (1978) were the first to report successfully induced mutations in human cells with 3 MC. Skin epithelial cells are thought to metabolize the compound to mutagenic products. The ability to metabolize mutagens may express genetically regulated differences within a species such as man or mouse, causing environmental chemicals to show a different level of mutagenicity and carcinogenicity to specific individuals.
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.
The administration of 3 MC to pregnant mice results in the formation of lung tumors in the offspring. Miller et al. (1990) compared the effects of fetal versus adult exposure to 3 MC on both induction of aryl hydrocarbon hydroxylase (AHH) activity in lung and dependence of lung tumorigenesis on the Ah genotype. A single ip injection (in inducible fetal lung supernatants) of 100 mg/kg of 3 MC to the mothers resulted in a maximal 50 fold induction of AHH activity by 8 hr, which persisted for 48 hr. The same injections to adult F1 mice revealed only a 4 to 7—fold increase in lung AHH activity, compared to the large fetal induction ratio.