Wpływ związków bromofenolowych ograniczających palność materiałów organicznych na erytrocyty człowieka

Abstract

Bromowane związki unieplaniające (BFRs) stosowane są w wielu gałęziach przemysłu w celu obniżenia łatwopalności lub zredukowania szybkości spalania materiałów, w skład których były włączone. W Europie zastosowanie związków uniepalniających na bazie bromu obejmuje około 25% wszystkich BFRs, natomiast w Chinach jest to ponad 40%. Tetrabromobisfenol A (TBBPA) jest najpowszechniej stosowanym związkiem należących do BFRs, którego produkcja stanowi 60% wszystkich produkowanych BFRs. Jednakże, ze względu na doniesienia wskazujące na potencjalną toksyczność TBBPA, coraz częściej jako substancję alternatywną wprowadzany jest tetrabromobisfenol S (TBBPS). Dodatkowo ważną grupą BFRs są bromofenole, tj. 2,4-dibromofenol (2,4-DBP), 2,4,6-tribromofenol (2,4,6-TBP) oraz pentabromofenol (PBP). Związki te przedostają się do środowiska zarówno, w wyniku uwalniania się z produktów w skład których były włączone jako substancje uniepalniające, jak również mogą stanowić produkty przemiany lub metabolity innych BFRs. Tak szerokie zastosowanie omawianych związków przyczyniło się do narażenia środowiska, jak również organizmów żywych w tym ludzi. BFRs oznaczono w matrycach środowiskowych, tj. woda, gleba powietrze jak i w tkankach i płynach ustrojowych człowieka. Przewlekłe narażenie populacji ogólnej na bromofenolowe związki ograniczające palność oraz nieliczne badania dotyczące ich wpływu na komórki układu krwionośnego, skłaniają do podjęcia badań mających na celu określenie mechanizmów działania BFRs na najliczniejsze komórki układu krwionośnego jakimi są erytrocyty. Celem badań było porównanie działania pięciu powszechnie stosowanych BFRs, tj. tetrabromobisfenolu A (TBBPA), tetrabromobisfenolu S (TBBPS), 2,4-dibromofenolu (2,4-DBP), 2,4,6-tribromofenolu (2,4,6-TBP) oraz pentabromofenolu (PBP) na erytrocyty człowieka oraz próba określenia możliwych mechanizmów ich działania. W pracy analizowano potencjał hemolityczny omawianych związków oraz zdolność utleniania hemoglobiny. Ponadto, ocenie poddano wpływ badanych związków na powstanie zmian oksydacyjnych, w tym generowania reaktywnych form tlenu (RFT) i aktywność systemu antyoksydacyjnego. Oznaczono parametry oceniające występowanie śmierci komórki na drodze eryptozy. W badaniach wykorzystano techniki spektrofotometryczne oraz cytofluorymetryczne. Stwierdzono, że wszystkie badane związki wykazywały potencjał hemolityczny oraz indukowały utlenianie hemoglobiny. Hemolityczny i utleniający potencjał BFRs wzrastał wraz ze wzrostem stężeń badanych związków, jak również wraz ze wzrostem czasu inkubacji. Co więcej, wykazano, że zarówno liczba pierścieni aromatycznych, jak i liczba bromów w cząsteczce badanych związków wpływa na ich zdolności hemolityczne i oksydacyjne wobec hemoglobiny. Przeprowadzone eksperymenty dowiodły, że badane związki indukują tworzenie RFT od bardzo niskich stężeń, co może przyczyniać się do wejścia komórki na drogę eryptozy. Ze względu, iż nie zaobserwowano aktywacji kalpain oraz napływu jonów wapnia do komórki stwierdzono, że duże znaczenie w indukcji procesu eryptozy odgrywa stres oksydacyjny, który przyczynia się do aktywacji kaspazy-3, która może wpływać na zahamowanie aktywności translokazy aminofosfolipidowej co powoduje eksponowanie fosfatydyloseryny na zewnętrznej monowarstwie błony. Jest to sygnał dla makrofagów do fagocytozy takich komórek. Badane związki przyczyniły się również do zaburzeń w systemie antyoksydacyjnym erytrocytów. Stwierdzono, że powodują zmiany (głównie spadek) w aktywności enzymów antyoksydacyjnych, tj. dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) oraz peroksydazy glutationowej (Prx-GSH) jak również zaburzenia w aktywności katalazowej hemolizatu (CAT) i obniżenie poziomu glutationu zredukowanego (GSH). Stwierdzono, że najbardziej znaczący spadek aktywacji enzymów antyoksydacyjnych powodował TBBPA. Wśród bromofenoli natomiast największym wpływem prooksydacyjnym charakteryzował się 2,4-DBP. Wskazuje to na fakt iż liczba atomów bromu nie jest jednoznacznym czynnikiem wpływającym na system antyoksydacyjny erytrocytów człowieka. Największą toksycznością charakteryzował się TBBPA, najmniejszą zaś stosowany jako jego substytut TBBPS. Uzyskane wyniki (w zakresie prowadzonych analiz) wskazują na zasadność zastępowania TBBPA przez TBBPS. Eksperymenty prowadzone w ramach niniejszej pracy dostarczyły dowodów na zróżnicowany cytotoksyczny, proapoptotyczny i prooksydacyjny potencjał badanych bromowanych związków uniepalniających w erytrocytach człowieka. Można wnioskować, że zmiany zachodzące pod wpływem badanych związków przy najmniejszych stężeniach (wzrost RFT) mogą oddziaływać na organizm człowieka w wyniku narażenia środowiskowego lub zawodowego na te substancje. Natomiast dla większości badanych parametrów zmiany zachodziły pod wpływem stężeń, na które człowiek może być narażony zawodowo lub w wyniku zatrucia podostrego badanymi związkami.