Polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH) er en stoffgruppe som dannes ved ufullstendig forbrenning av fossilt eller organisk materiale. Når slike forbindelser tas opp i kroppen så dannes det biomarkører, såkalte metabolitter, som kan måles og analyseres for å finne hvilke helseskadelige effekter de aktuelle PAH-forbindelsene utgjør.
Dette framkommer i et doktogradsarbeide gjort av Carlos Sagredo for Statens arbeidsmiljøinstitutt (STAMI)
Fra fossile brensler
Viktige eksponeringskilder for PAH er fra brenning av ved og kull, biltrafikk og andre forbrenningsreaksjoner. Arbeidstakere eksponeres i tillegg for PAH gjennom flere typer av industriforetak, slik som koks- og aluminiumsverk, petroleumsindustrien, asfaltarbeidere, gummi-industri samt feiere med flere.
PAH forbindelsene er fettløselige og lite vannløselige, og vil enkelt tas opp via lungene, huden og mage- og tarmkanalen.
Danner metabolitter
Ved opptak vil kroppens celler indusere en rekke metaboliserings enzymer ved hjelp av Ah reseptor genet for å kvitte seg med PAH stoffene. Disse enzymene omdanner PAH forbindelsene til mer vannløselige metabolitter for enklere utskillelse. Samtidig vil denne biotransformasjonen kunne omdannes PAH til flere reaktive intermediater, blant annet diol epoksider.
Disse kan reagere videre med proteiner og arvestoffet (DNA), og danne både protein-PAH addukter og DNA-PAH addukter. Derfor er mange PAH stoffer toksiske, mutagene og kreftfremkallende, og utgjør utvilsomt en helserisiko over tid. Flere arbeidsmiljøstudier har vist at langvarig høy eksponering for PAH kan gi hudkreft og lungekreft. Blant PAH stoffene blir benzo[a]pyren brukt som en indikatorsubstans for kreftfremkallende PAH stoffer.
Kvantisere DNA- og proteinaddukter
Metoden vi har brukt for å kvantisere DNA- og proteinaddukter baserer seg på å isolere DNA og proteiner, og der etter syrehydrolysere. Dette frigjør hydrolyseproduktene til benzo[a]pyren diolepoksidene, nemlig benzo[a]pyren tetrolene. Dette er en veldig følsom og spesifikk metode til å måle protein og DNA addukter på, og videre bestemme opphavet til adduktet.
I avhandlingen har Carlos Sagredo blant annet benyttet miniaturisert analytisk instrumentering og utviklet en metode basert på miniaturisert LCMS for å måle benzo[a]pyren tetroler og andre benzo[a]pyren metabolitter. Metoden virker lovende til bruk i forbindelse med arbeidsmiljøeksponering av PAH og benzo[a]pyren, og til måling i ulike biologiske matrikser som urin og blod.
Reduserer kjemikaliebruk
Miniaturisert instrumentering har også en rekke fordeler ved at man bruker mindre kjemikalier i den kjemiske analysen og samtidig kan få en forbedret følsomhet. Metoden har videre blitt brukt til å bestemme massen til to ukjente benzo[a]pyren protein addukter hos rotter eksponert for benzo[a]pyren. Disse benzo[a]pyren tetrolene dannes under metabolismen av benzo[a]pyren, og kan sammen med allerede kjente benzo[a]pyren tetroler bli brukt som biomarkører for benzo[a]pyren eksponering.
Metabolisering i ulike organer
Videre i avhandlingen har Sagredo vurdert hvordan benzo[a]pyren metaboliseres i ulike organer hos mus som mangler genet for Ah reseptor og normale mus med Ah reseptor genet.
Ved oral eksponering for benzo[a]pyren var nivåene av protein addukter og DNA addukter generelt høyere hos mus uten Ah reseptor genet enn hos normale mus. Se figur 1. Det ser ut til at mus som mangler Ah reseptor genet, både omdanner og skiller ut benzo[a]pyren langsommere enn normale mus. Se figur 2. De normale musene hadde også høyere utskillese av benzo[a]pyren i feces enn mus uten Ah reseptor genet.
Ved hudeksponering for benzo[a]pyrene, var også nivåene av skadelige benzo[a]pyren metabolitter fremdeles høyere hos mus uten Ah reseptor genet, med unntak av huden. Her viste det seg at det var de normale musene som hadde høyere nivåer av skadelige benzo[a]pyren metabolitter i huden.
Mest skadelig ved hudkontakt
Forskjellen i metaboliseringen av BP mellom musestammene, skyldes trolig at mus uten Ah reseptor genet omsetter benzo[a]pyren med andre enzymer enn normale mus. Både Ahr knockout og normale mus hadde basale nivåer av Cyp1b1 i lever og lunge. I tillegg vil administrasjonveien påvirke metaboliseringen og utskillelsen av benzo[a]pyren. Disse resultatene kan tyde på at Ah reseptor genet kan virke beskyttende for musene ved en oral eksponering, men ved en hudeksponering kan Ah reseptor genet føre til økt dannelse av skadelige benzo[a]pyren metabolitter i huden.
Overvåking av PAH i arbeidsmiljøet
Det er viktig å overvåke eksponeringen for PAH i arbeidsmiljøet, men for å kunne si noe om helserisikoen knyttet til en slik eksponering, er det mer hensiktsmessig å måle på PAH metabolittene som dannes i kroppen.
Slike metabolitter eller biomarkører, er egnet for å kunne etablere en helserisiko for en PAH eksponering siden de har blitt tatt opp av kroppen og metabolisert. En annen viktig fordel ved å måle på biomarkører er at man tar hensyn til alle eksponeringsveier. Blant mulige biomarkører for benzo[a]pyren peker DNA og proteinaddukter seg ut som lovende biomarkører for å etablere helserisiko bla i forhold til kreft. Både egnede analysteknikker og økt forståelse for biotransformasjonen av benzo[a]pyren i kroppen er i så henseende viktig.
