Ученые выяснили, как процесс приготовления шашлыка губит легкие

Сотрудники Института физической химии при Польской академии наук в сотрудничестве с Агентством по охране окружающей среды США изучили влияние нитрофенолов — органических и в то же время канцерогенных соединений в воздухе — на здоровье человека.

Мононитрофенолы поражают центральную нервную систему, почки и печень, динитрофенолы раздражают слизистые оболочки и кожу, приводя к дерматитам. Они токсичны не только для млекопитающих, но и для растений. 4-нитрофенол имеет замедленное взаимодействие с кровью и образует метгемоглобин — продукт окисления железа в молекуле гемоглобина, — который отвечает за метгемоглобинемию: это может вызвать цианоз, спутанность и потерю сознания.

В легкие нитрофенолы попадают при вдыхание содержащих их микрочастиц PM2,5, особенно увеличен риск в промышленных и городских условиях, а также в регионах с высоким уровнем выбросов, образующихся от сжигания биомассы. Готовка шашлыка (барбекю в западных странах), выхлопы автомобилей, сжигание дров или травы в поле — все эти и другие виды деятельности повышают содержание оксидов азота и пыли в атмосфере, которые под солнечным светом превращаются в канцерогенные соединения. 

Целью нового исследования, результаты которого опубликованы в журнале Environmental Pollution, было впервые изучить влияние чистых нитрофенолов и их смеси на клетки легких человека. 

«Мы качественно идентифицировали три нитрофенола в микрочастицах PM2,5, собранных на нескольких объектах в США, и в частицах вторичных органических аэрозолей (SOA), образованных в результате фотоокисления ароматических углеводородов (бензол, толуол, о-ксилол, м-ксилол, 1,3,5-триметилбензол, 1,2,4-триметилбензол, этилбензол, нафталин, 1-метилнафталин, 2-метилнафталин и бензиловый спирт). Исследование поводили в смоговых камерах Агентства по охране окружающей среды США и при наличии оксидов азота», — пишут ученые.

Смесь из соединений и частиц, которые поместили в камеру, подвергалась химическим реакциям под солнечным излучением, что приводило к превращению оксидов азота в нитрофенолы. Также авторы статьи провели исследования 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. 

«При воздействии 4-нитрофенола клеточное ингибирование происходило в течение первых 24 часов, за которым следовала усиленная гибель клеток между 24 и 48 часами. <…> Накопление активных форм кислорода (АФК) приводило к гибели клеток после воздействия 3-нитрофенола, 4-нитрофенола и смесей этих соединений, в то время как 2-нитрофенол индуцировал самое низкое накопление АФК», — объяснили исследователи.

Иначе говоря, клетки, пережившие воздействие этих органических соединений, демонстрировали разрушение митохондриальной мембраны, которая действует как естественный барьер. В итоге нитрофенолы быстро попадали в саму клетку и провоцировали апоптоз, а затем — некроз. Наиболее опасными были высокие концентрации соединений — такие наблюдаются, к примеру, в условиях смога и лесных пожаров.

«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.