Επιμέλεια σελίδας:

Θανάσης Βαλαβανίδης, Καθηγητής - Κωνσταντίνος Ευσταθίου, Καθηγητής

 

Φυσικoχημικές ιδιότητες [Αναφ. 1]: Εμφάνιση: Κιτρινωπά πλακίδια ή βελονοειδείς, μονοκλινείς ή ορθορομβικοί κρύσταλλοι (από μίγμα μεθανόλης-βενζολίου). Μοριακός τύπος: C20H12 Σχετική μοριακή μάζα: 252,32 Σημείο τήξεως: 179-179,3ºC Σημείο ζέσεως: 495ºC, 310-312ºC (10 mm Hg) Πυκνότητα (σε υγρή κατάσταση στο σ.ζ.): 1,351 g/cm3 Λόγος κατανομής (οκτανόλη/νερό) ως log Pow: 6,20 Διαλυτότητα: Πρακτικά αδιάλυτο στο νερό (0,11 mg/L (25ºC), διαλυτό σε βενζόλιο, τολουόλιο, ξυλόλια, ιδιαίτερα διαλυτό σε χλωροφόρμιο. Οσμή: Ελαφριά αρωματική οσμή. Τοξικότητα: Ισχυρό καρκινογόνο, πρέπει να αποφεύγεται η επαφή με το ίδιο ή με τα διαλύματά του σε οργανικούς διαλύτες.

Βενζο[a]πυρένιο Benzo[a]pyrene

 

To βενζο[a]πυρένιο είναι ο πλέον μελετημένος καρκινογόνος πολυκυκλικός αρωματικός υδρογονάνθρακας

και ο τύπος του αποτελεί το "σήμα κατατεθέν" αυτής της τάξης των οργανικών ενώσεων

 

Γενικά για τους πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες

Τα πολυαρένια, γνωστότερα ως πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογοναθρακες ή ΠΑΥ (polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs) είναι οργανικές χημικές ουσίες οι οποίες αποτελούνται από τρεις ή περισσότερους αρωματικούς δακτυλίους, ενωμένων μεταξύ τους, έτσι ώστε ορισμένα άτομα άνθρακα ανήκουν σε δύο ή τρεις δακτυλίους. Μια τέτοια δομή αναφέρεται επίσης ως σύστημα συγκολλημένων (fused) δακτυλίων. Οι δακτύλιοι μπορεί να είναι τοποθετημένοι σε ευθεία γραμμή ή να σχηματίζουν γωνίες ή να δημιουργούν μια συστάδα (cluster).

Από την ονομασία τους προκύπτει ότι οι ΠΑΥ αποτελούνται αποκλειστικά από άνθρακα και υδρογόνο. Το απλούστερο σύστημα δύο συγκολλημένων δακτυλίων είναι το ναφθαλίνιο (το οποίο εξ ορισμού δεν θεωρείται ως ΠΑΥ), ενώ ως το πλέον σύνθετο θα μπορούσε να θεωρηθεί ο γραφίτης. Ανάμεσα σε αυτά τα "άκρα" βρίσκονται οι ΠΑΥ. Η διαλυτότητα των ΠΑΥ σε οργανικούς διαλύτες μειώνεται, όσο αυξάνει ο αριθμός των δακτυλίων.

Στους αρωματικούς δακτυλίους μπορεί να συγκολληθούν και άλλοι τύποι δακτυλίων, όπως πενταμελείς δακτύλιοι, όπως επίσης μπορεί να υπάρξουν ΠΑΥ με άλλα άτομα (O, N, S) στη θέση ατόμων άνθρακα. Οι ενώσεις αυτές αναφέρονται ως ετεροαρωματικές ή ετεροκυκλικές ενώσεις και θεωρούνται ως παράγωγα των ΠΑΥ όχι όμως ως ΠΑΥ. Σήμερα είναι γνωστές εκατοντάδες ΠΑΥ και παράγωγά τους.

Οι ΠΑΥ είναι ενώσεις κυρίως ανθρωπογενούς και δευτερευόντως φυσικής προέλευσης. Οι ΠΑΥ και πολλά παράγωγά τους αποτελούν προϊόντα ατελούς καύσης και θέρμανσης πολλών οργανικών ενώσεων (κυρίως υδρογονανθράκων) σε υψηλές θερμοκρασίες και έτσι βρίσκονται σε σχετικά μεγάλες συγκεντρώσεις στα υπολείμματα απόσταξης του πετρελαίου, στη λιθανθρακόπισσα και στους κλιβάνους παραγωγής κωκ.

ΠΑΥ συναντώνται επίσης στις βιομηχανίες παραγωγής αλουμινίου και δημιουργούνται κατά την πυράκτωση κωκ με πίσσα για την παρασκευή των γραφιτικών ηλεκτροδίων (ανόδων) που χρησιμοποιούνται για την ηλεκτρολυτική παραγωγή του μετάλλου [Αναφ. 1δ]. Σχεδόν όλοι οι ΠΑΥ χαρακτηρίζονται είτε ως ύποπτες καρκινογόνες ουσίες ή ως επικίνδυνες καρκινογόνες ουσίες.

Ιστορικό των ΠΑΥ. To 1775, ο Βρετανός ιατρός Sir Percival Pott (1714-1788) διαπίστωσε ένα σημαντικά μεγάλο ποσοστό περιπτώσεων καρκίνου του οσχέου (scrotal cancer) σε όσους ασκούσαν το επάγγελμα του καπνοδοχοκαθαριστή (chimney sweep). Η σύγχρονη εποχή της πειραματικής καρκινογένεσης υπό την επίδραση υδρογονανθράκων ξεκίνησε 140 χρόνια αργότερα, το 1915, όταν στην Ιαπωνία οι Yamagiwa και Ichikawa πέτυχαν να προκαλέσουν καρκίνο του δέρματος σε αυτιά κουνελιών μετά την επανειλημμένη επάλειψή τους με λιθανθρακόπισσα. Το 1918, ο Ιάπωνας Tsutsui προκάλεσε την ανάπτυξη καρκινικών όγκων σε ποντίκια με επανειλημμένες επαλείψεις με πίσσα. Η μέθοδος αυτή ακόμη και σήμερα χρησιμοποιείται για την εκτίμηση του κινδύνου καρκινογένεσης από διάφορες χημικές ουσίας. Το 1933, διαπιστώθηκε η ιδιαίτερα ισχυρή καρκινογόνος δράση (καρκινογονικότητα) του βενζο[a]πυρενίου (benzo[a]pyrene, BaP).

Επαγγελματική έκθεση σε ΠΑΥ παρατηρείται στους εργαζόμενους στη βιομηχανία αλουμινίου (ως αποτέλεσμα της παραγωγής ανόδων από γραφίτη με ισχυρή πυράκτωση λιθανθρακόπισσας), στα χυτήρια σιδήρου (λόγω της παραγωγής κωκ), στη βιομηχανία ξύλου, όπου χρησιμοποιούνται ως συντηρητικά παράγωγα της λιθανθρακόπισσας (κρεόζωτο: μίγμα φαινολικών ενώσεων), στις διεργασίες παραγωγής επεξεργασίας και χρήσης ασφαλτικών μιγμάτων και υλικών.

ΠΑΥ συναντώνται σε μικρές ποσότητες στον καπνό του τσιγάρου, στα ψημένα τρόφιμα και ιδιαίτερα το ψητό κρέας στα κάρβουνα, στα καπνιστά κρέατα και ψάρια κ.α.

Οι ΠΑΥ ενοχοποιούνται ως κύρια αιτία για την ανάπτυξη διαφόρων τύπων καρκίνου στον άνθρωπο ανάλογα με τον τρόπο επαφής του ανθρώπου με τις ενώσεις αυτές. Καρκίνοι στο πεπτικό συστήματος μπορούν να προκληθούν από τρόφιμα με ίχνη ΠΑΥ, στον πνεύμονα από το κάπνισμα και τα καυσαέρια των οχημάτων, στο δέρμα από την επαφή με λιθανθρακόπισσα και πετρελαιοειδή, όπως και στην ουροδόχο κύστη τόσο από το κάπνισμα, όσο και από τη διατροφή.

'Ετσι, σε γενικές γραμμές, σχηματισμός ΠΑΥ αναμένεται κατά τις καύσεις των οργανικών ενώσεων και οι πηγές τους είναι άφθονες: καπνός του τσιγάρου, οικιακές πηγές (θερμαντικά σώματα, σόμπες, ψηστιέρες, κουζίνες υγραερίου, κ.λπ.), καυσαέρια αυτοκινήτων (αλλά σε ποσότητες που εξαρτώνται σημαντικά από τον τύπο της μηχανής εσωτερικής καύσης και τον τύπο καυσίμου), πυρκαγιές, βιομηχανικές εκπομπές, παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αγροτικές και κτηνοτροφικές εκπομπές, καύση απορριμμάτων. Φυσικές εκπομπές ΠΑΥ προέρχονται από τα ηφαίστεια και τις δασικές πυρκαγιές.

Σύμφωνα με μια μελέτη έχει εκτιμηθεί ότι η ετησίως εκπεμπόμενη ποσότητα βενζο[a]πυρενίου στις ΗΠΑ φτάνει περίπου τους 1300 τόνους [Αναφ. 1στ]. Η ποσότητα αυτή αντιστοιχεί σε μια μέση ημερήσια διασπορά 0,36 mg βενζο[a]πυρενίου ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο επιφάνειας της χώρας.

Το βενζο[a]πυρένιο δεν παρασκευάζεται βιομηχανικώς, αλλά μικροποσότητές του, όπως και αρκετών άλλων ανάλογων πολυπυρηνικών αρωματικών υδρογονανθράκων απομονώνονται και καθαρίζονται με χρωματογραφικές μεθόδους από τις διάφορες πηγές τους. Σε καθαρή στερεή μορφή ή ως διαλύματα διατίθενται από εξειδικευμένους χημικούς οίκους μόνο για αναλυτικούς και ερευνητικούς σκοπούς.

 

 

 

Γενική κατάταξη των ΠΑΥ [Αναφ. 3]

Οι ΠΑΥ κατατάσσονται με βάση τη δομή τους σε δύο κατηγορίες: τους κατα-συμπυκνωμένους (cata-condensed) και τους περι-συμπυκνωμένους (peri-condenseded). Αυτές οι δύο κατηγορίες αρωματικών ενώσεων είναι γενικές στην οργανική χημεία. Κατα-συμπυκνωμένες είναι οι αρωματικές ενώσεις στις οποίες δεν υπάρχουν άτομα άνθρακα κοινά σε περισσότερους από δύο δακτυλίους και όλα τα άτομα άνθρακα βρίσκονται στην περιφέρεια του μορίου. Περι-συμπυκνωμένες είναι οι αρωματικές ενώσεις στις οποίες τρεις ή περισσότεροι δακτύλιοι έχουν κοινά άτομα άνθρακα και επομένως υπάρχουν άτομα άνθρακα που δεν εκτίθενται στην περιφέρεια του μορίου. Ο απλούστερος περι-συμπυκνωμένος ΠΑΥ είναι το πυρένιο με τέσσερις αρωματικούς δακτυλίους (περι-συμπυκνωμένος ΠΑΥ με τρεις αρωματικούς δακτυλίους δεν υφίσταται, αφού ο ένας από τους δακτυλίους δεν θα ήταν αρωματικός).

Οι ΠΑΥ μπορεί να περιλαμβάνουν στο μόριό τους και πενταμελείς δακτυλίους και σπανιότερα από τετραμελείς, αν και οι ΠΑΥ οι οποίοι αποτελούνται αποκλειστικά από εξαμελείς είναι πολύ σταθερότεροι. 'Αλλος τρόπος κατάταξης των ΠΑΥ είναι με βάση των αριθμό των δακτυλίων από τους οποίους αποτελούνται.

Η συνήθης ονοματολογία των ΠΑΥ βασίζεται σε λίγα εμπειρικά ονόματα "μητρικών ΠΑΥ" στα οποία προστίθενται προθήματα και αλφαριθμητικά σύμβολα που δηλώνουν τις επιπλέον ομάδες και τη θέση τους (στους άνθρακες ή τις πλευρές τους, βλ. παρακάτω). Τυπικά παραδείγματα ΠΑΥ δείχνονται παρακάτω:

Τυπικά παραδείγματα πολυπυρηνικών αρωματικών υδρογονανθράκων: 1η σειρά: Κατα-συμπυκνωμένοι ΠΑΥ, 2η σειρά: Περι-συμπυκνωμένοι ΠΑΥ. 3η σειρά: ΠΑΥ με πενταμελείς δακτυλίους.

 

 

 

Μεταβολισμός του βενζο[a]πυρενίου σε δραστική καρκινογόνο ένωση [Αναφ. 5]

Το μόριο του βενζο[a]πυρενίου ως έχει δεν παρουσιάζει καρκινογονικότητα σε βιολογικά συστήματα. Ωστόσο, χαρακτηρίζεται ως προ-καρκινογόνος ένωση (procarcinogen), γεγονός το οποίο σημαίνει ότι μπορεί με κατάλληλο μεταβολισμό (ενζυμικό) να μετατραπεί σε καρκινογόνο ένωση.

Συνοπτική πορεία της ενζυματικής οξείδωσης του βενζο[a]πυρενίου στον ανθρώπινο οργανισμό προς το ισχυρώς μεταλλαξιγόνο παράγωγο.

'Οταν το βενζο[a]πυρένιο εισέλθει στον ανθρώπινο οργανισμό, αρχικά οξειδώνεται προς μια εποξειδική ένωση, το (+)βενζο[a]πυρενο-7,8-εποξείδιο, υπό την επίδραση του ενζύμου CYP1A1 γνωστό και ως οξειδάση αρυλικών υδρογονανθράκων (aryl hydrocarbon hydroxylase, AHH) και του ανάλογου ενζύμου CYP1B1 (ένζυμα που ανήκουν στην "υπεροικογένεια" ενζύμων κυτόχρωμα 450 (cytochrome 450), μια μεγάλη οικογένεια ενζύμων που διευκολύνουν την οξείδωση οργανικών ενώσεων.

Στη συνέχεια, ο εποξειδικός (τριμελής) δακτύλιο διανοίγεται παρέχοντας (-)βενζο[a]πυρενο-7,8-διυδροδιόλη. Η τελευταία ένωση υπόκειται ξανά σε οξείδωση υπό την επίδραση των ίδιων οξειδωτικών ενζύμων παρέχοντας την ισχυρά μεταλλαξιγόνο ένωση (+)βενζο[a]πυρενο-7,8-διυδροδιολο-9,10-εποξείδιο (BPDE), μια δραστική ηλεκτρονιόφιλη ένωση.

Η παραπάνω εποξειδική ένωση μπορεί να διεισδύσει στα κύτταρα και να σχηματίσει συζεύγματα με το μόριο του DNA ή ακόμη να αντιδράσει με σχηματισμό oμοιοπολικού δεσμού με τη νουκλεόφιλη νουκλεϊνική βάση γουανίνη στην Ν2 θέση της. Πρέπει να σημειωθεί ότι η παραπάνω ένωση BPDE δεν είναι αποτελεί το μοναδικό προϊόν οξείδωσης του βενζο[a]πυρενίου, αλλά κατά την πορεία παράγονται και άλλες ανάλογες ενώσεις οξυγονούχες, όπως και άλλα διαστερεομερή της ένωσης BPDE (αναφέρεται η απομόνωση 40 οξυγονούχων παραγώγων).

Μελέτες με ακτίνες-Χ κρυστάλλων του συζεύγματος, όπως και με φασματοσκοπία NMR έδειξαν διείσδυση του BPDE μεταξύ των κλώνων, στρέβλωση του μορίου του DNA, διατάραξη της δίκλωνης δομής του, η οποία οδηγεί σε διακοπή της διαδικασίας αντιγραφής του και σε μεταλλάξεις που προωθούν τους μηχανισμούς καρκινογένεσης.

Οι μεταλλάξεις που δημιουργούνται από το BPDE είναι του τύπου μετατόπισης πλαισίου ανάγνωσης (frameshift mutation), που γενικά οφείλονται σε προσθήκη (insertion) ή διαγραφή (deletion) αριθμού βάσεων μη πολλαπλασίου του τρία, γεγονός που οδηγεί σε σύνθεση τελείως διαφορετικής πρωτεΐνης [Σημείωση: υπενθυμίζεται ότι αλληλουχία τριών βάσεων, γνωστή ως κωδικόνιο (codon), εγκωδικεύει ένα αμινοξύ της πρωτεΐνης].

Ο μηχανισμός αυτός είναι παρόμοιος με αυτόν των αφλατοξινών (ισχυρότατες καρκινογόνες ενώσεις, βλ. ένωση του μήνα: Αφλατοξίνες), οι οποίες ενώνονται στη θέση Ν7 της γουανίνης.

Υπάρχουν ενδείξεις ότι η εποξειδικό παράγωγο του βενζο[a]πυρενίου στοχεύει το αντι-ογκογονίδιο p53. Το γονίδιο αυτό είναι παράγοντας μεταγραφής, που ρυθμίζει τον κυτταρικό κύκλο και λειτουργεί με αυτό τον τρόπο ως κατασταλτικός παράγοντας ανάπτυξης κακοήθων όγκων (tumor suppressor).

Η "ειρωνεία" στη συγκεκριμένη περίπτωση είναι ότι τα δύο ένζυμα (CYP1A1, CYP1B1), τα οποία εμπλέκονται στην όλη διαδικασία, είναι από τα αποκαλούμενα "προστατευτικά" ένζυμα, εφόσον ο κύριος ρόλος τους είναι η καταστροφή επικίνδυνων οργανικών ενώσεων που μπορεί να προσλάβει ο οργανισμός. Ωστόσο, στην περίπτωση του βενζο[a]πυρενίου (και όχι μόνο) η ίδια η διαδικασία της φυσιολογικής "αποτοξίνωσης" του οργανισμού είναι εκείνη που οδηγεί στον σχηματισμό του καρκινογόνου παραγώγου.

Επίδραση υποκαταστατών πάνω στην καρκινογονικότητα. Είναι αναμενόμενο ότι η αντικατάσταση κάποιων ατόμων υδρογόνου από άλλες ομάδες θα επηρεάσει σημαντικά την καρκινογονικότητα ενός πολυκυκλικού αρωματικού υδρογονάνθρακα. Πράγματι, έχει πραγματοποιηθεί πολλές μελέτες αυτού του είδους σε πολλούς ΠΑΥ.

Γενικά, η παρουσία πολικών ομάδων μειώνει την καρκινογονικότητα, προφανώς λόγω μείωσης της λιποφιλικότητας των ΠΑΥ. Αντίθετα, η παρουσία ομάδων μεθυλίου ή αιθυλίου σε ορισμένες θέσεις επαυξάνει σημαντικά την καρκινογονικότητα, ενώ σε άλλες την εξαφανίζει. Μεγαλύτερα αλκύλια φαίνεται πως γενικά μειώνουν την καρκινογονικότητα.

Στο επόμενο πίνακα δίνονται κάποια ενδεικτικά πειραματικά αποτελέσματα πάνω στην επίδραση της παρουσίας ενός ή περισσότερων μεθυλίων στην καρκινογονικότητα του βενζο[a]πυρενίου [Αναφ. 1στ, σελ. 32]. Γενικά, όπως θα αναμενόταν, η παρουσία υποκαταστατών στην περιοχή του δακτυλίου, όπου εμφανίζονται τα υδροξύλια του μεταλλαξιγόνου παραγώγου BPDE, μειώνει την καρκινογονικότητα του βενζο[a]πυρενίου.

 

ΠΑΥ στο περιβάλλον

'Οπως αναφέρθηκε στην εισαγωγή, οι ΠΑΥ είναι μια τάξη ενώσεων ανθρωπογενούς και φυσικής προέλευσης. Γενικά, αναμένεται η παραγωγή ΠΑΥ σε κάθε περίπτωση ατελούς καύσης οργανικής ύλης. Οι κυριότερες φυσικές πηγές εκπομπής ΠΑΥ είναι οι δασικές πυρκαγιές, όπως και η ηφαιστειακή δραστηριότητα. Ωστόσο, οι ανθρωπογενείς πηγές ΠΑΥ είναι πολύ περισσότερες και σ' αυτές περιλαμβάνονται η για κάθε σκοπό, καύση πετρελαίου και των προϊόντων τους, διάφορες βιομηχανικές διαδικασίες (διύλιση πετρελαίου, παραγωγή κωκ, χαλυβουργία, παραγωγή αλουμινίου), όπως και η αποτέφρωση απορριμμάτων.

Ακόμη, ΠΑΥ αναμένονται να εμφανιστούν εκεί που γίνεται χρήση προϊόντων πίσσας (πεζοδρομίων, χώρων στάθμευσης) και σχετικά πρόσφατα έχει αρχίσει και εξετάζεται το ενδεχόμενο επιβάρυνσης των φυσικών υδάτων, από αυτού του είδους τα προϊόντα [Αναφ. 6α].

Στους βιομηχανικής κλίμακας αποτεφρωτήρες απορριμμάτων επιβάλλεται η τακτική ανάλυση της τέφρας (η οποία καταλήγει σε χωματερές) για την παρουσία ΠΑΥ. Είναι προφανές ότι μεγάλες συγκεντρώσεις ΠΑΥ στην τέφρα είναι ανεπιθύμητη και αποδεικνύει ατελή καύση λόγω ελαττωματικής λειτουργίας [Αναφ. 6β].

'Oταν οι ΠΑΥ απελευθερωθούν στο περιβάλλον προσκολλούνται στα αιωρούμενα σωματίδια (καπνιά) και μεταφέρονται σε αρκετά μεγάλες αποστάσεις. Λόγω της πορώδους φύσης των σωματιδίων, σε αυτά προσροφώνται και εγκλωβίζονται και άλλες τοξικές χημικές ουσίες (π.χ. ενώσεις τοξικών μετάλλων, νιτροζαμίνες, διοξίνες, κ.λπ.). Οι ΠΑΥ μπορούν εξατμισθούν σχετικά εύκολα από το νερό και τα εδάφη.

Οι ΠΑΥ μεταφέρονται με τα αστικά και βιομηχανικά απόβλητα και πετρελαιοειδή και βιομηχανικά λάδια σε υδάτινα συστήματα. Ως εξαιρετικά δυσδιάλυτες στο νερό, αλλά εξαιρετικά λιπόφιλες ενώσεις διαλύονται στα λιπιδικά τμήματα του σώματος των ζωντανών οργανισμών. Η συσσώρευση των ΠΑΥ στα λιπαρά τμήματα ενός οργανισμού αποτελεί μια από τις αιτίες καρκινογένεσης.

Λόγω της ελάχιστης διαλυτότητας στο νερό, μεγάλο τμήμα των ΠΑΥ κατακάθεται στον πυθμένα ποταμών και λιμνών. Ορισμένοι μικροοργανισμοί μπορούν να διασπάσουν τους ΠΑΥ στο έδαφος ή στο νερό μετά από μερικές εβδομάδες.

Οι ΠΑΥ μπορούν ακόμη να διασπαστούν με τη συνδυασμένη επίδραση του ηλιακού φωτός και του οξυγόνου ή άλλων οξειδωτικών παραγόντων, όπως το όζον, το διοξείδιο του αζώτου και οι ρίζες OH σε περίοδο λίγων ημερών [Αναφ. 6γ]. Για το βενζο[a]πυρένιο έχουν αναφερθεί οι ακόλουθοι χρόνοι υποδιπλασιασμού: 37 πρώτα λεπτά, 7 ημέρες και 22 ώρες (αντιστοίχως) κατά την αντίδρασή του με τα οξειδωτικά αυτά [Αναφ. 1γ]. 

 

ΠΑΥ στις τροφές [Αναφ. 7, 8]

Η επιμόλυνση των τροφών με ΠΑΥ μπορεί να προκύψει κατά τη διάρκεια διαδικασιών υποκαπνισμού, θέρμανσης και αποξήρανσης τροφίμων ή λόγω περιβαλλοντικής ρύπανσης, ιδίως στα ψάρια.  Με γνώμονα την προστασία της δημόσιας υγείας, είναι απαραίτητος ο καθορισμός των μέγιστων επιτρεπτών επιπέδων για το βενζο[a]πυρένιο σε ορισμένα τρόφιμα, που περιέχουν λίπη και έλαια και στα τρόφιμα στα οποία τα υψηλά επίπεδα επιμόλυνσης οφείλονται στις διαδικασίες υποκαπνισμού ή αποξήρανσης.

Μέγιστα επιτρεπτά επίπεδα πρέπει επίσης να θεσπιστούν για τα τρόφιμα στα οποία τα υψηλά επίπεδα επιμόλυνσης ενδέχεται να οφείλονται σε περιβαλλοντική ρύπανση, ιδίως στα ψάρια και στα προϊόντα αλιείας, ως αποτέλεσμα, παραδείγματος χάριν, περιστατικών ρύπανσης λόγω διαρροής πετρελαίου στη θάλασσα.

Τα μέγιστα αυτά επιτρεπτά επίπεδα αφορούν το βρώσιμο τμήμα των τροφίμων και ισχύουν επίσης για τρόφιμα σύνθετα ή μεταποιημένα, αποξηραμένα ή αραιωμένα, ενδεχομένως με τη χρήση ενός παράγοντα συμπύκνωσης ή αραίωσης ή λαμβάνοντας υπόψη τις σχετικές αναλογίες των συστατικών στο σύνθετο προϊόν. Ενδεικτικά, για το βενζο[a]πυρένιο έχει καθιερωθεί το όριο του 1 μg/kg νωπού προϊόντος και για τα παρασκευάσματα πρώτης δεύτερης βρεφικής ηλικίας, όπως και για τα διαιτητικά τρόφιμα για ειδικούς ιατρικούς σκοπούς που προορίζονται ειδικά για βρέφη. Για τα τρόφιμα τα οποία έχουν υποστεί διαδικασίες καπνίσματος, θέρμανσης και ξήρανσης με καπνό ή ψησίματος σε κάρβουνα ή σχάρα, έχουν καθιερωθεί όρια (τυπικά: 1-10 μg/kg) σύμφωνα με τον Κανονισμό (ΕΚ) αρ. 1881/2006.

'Εχουν παρουσιαστεί περιπτώσεις έντονης επιμόλυνσης βρώσιμων ελαίων από ΠΑΥ. Τον Ιούνιο του 2001, ποσότητες βρώσιμου πυρηνελαίου Ισπανικής προέλευσης, βρέθηκαν στην Τσεχία να περιέχουν πολύ υψηλές συγκεντρώσεις ΠΑΥ, γεγονός το οποίο οδήγησε στην επιστροφή των φιαλών και την αυτόματη ενεργοποίηση του συστήματος ανταλλαγής πληροφοριών της ΕΕ, που μετεξελίχθηκε στο σημερινό RASFF (Rapid Alert System for Food and Feed). Μετά από αυτό το συμβάν πραγματοποιήθηκαν έρευνες για την ανίχνευση ΠΑΥ και σε άλλα τρόφιμα και διαπιστώθηκαν περιπτώσεις ΠΑΥ ακόμη και στο παρθένο ελαιόλαδο. Εκτός από την Ελλάδα, έρευνες έγιναν σε όλες τις Ευρωπαϊκές Χώρες που οδήγησαν την ΕΕ στη θέσπιση του Κανονισμού 208/2005, σύμφωνα με τον οποίο θεσπίζονται ως ανώτατο όριο τα 2 ppb (μg/kg) βενζο[a]πυρενίου στα έλαια, αυστηρότερα όρια για τις παιδικές τροφές και όριο τα 5 ppb σε καπνιστά ψάρια και κρεατικά επιβάλλοντας τον έλεγχο σε πλήθος τροφίμων.

Ως κύρια πηγή ΠΑΥ αναφέρονται τα καυσαέρια βενζινοκίνητων ραβδιστικών μηχανημάτων, όπως και η παρουσία στον χώρο ελαιοποίησης ορισμένων ελαιοτριβείων αυτοκινήτων που ξεφορτώνουν τις ελιές για να "βγάλουν" το λάδι τους. Χαρακτηριστικό είναι ότι σε κάποια βιολογικά ελαιουργεία απαγορεύεται η είσοδος αυτοκινήτων στους χώρους ελαιοποίησης.

 

ΠΑΥ στον καπνό του τσιγάρου [Αναφ. 9]

Στον καπνό του τσιγάρου έχουν ανιχνευθεί περισσότερες από 4.700 χημικές ενώσεις, στις οποίες περιλαμβάνονται 60 γνωστές ως καρκινογόνες ενώσεις. Αν και δεν έχει καθιερωθεί κάποιο όριο έκθεσης στον καπνό του τσιγάρου, είναι αποδεδειγμένο γεγονός ότι το μακροχρόνιο (για χρόνια) κάπνισμα αυξάνει σημαντικά την πιθανότητα ανάπτυξης θανατηφόρων νοσημάτων.

Το κάπνισμα είναι υπεύθυνο για περισσότερες από το 85% των περιπτώσεων καρκίνου των πνευμόνων, αλλά έχει επίσης συνδεθεί με αύξηση της πιθανότητας ανάπτυξης καρκίνων της στοματικής κοιλότητας, του φάρυγγα, του λάρυγγα, του οισοφάγου, του στομάχου, του παγκρέατος, του τραχήλου της μήτρας, του ήπατος, της ουρήθρας, της ουροδόχου κύστης και του παχέος εντέρου.

Οι καρκινογόνες ενώσεις που βρίσκονται στον καπνό του τσιγάρου είναι: α) Ν-νιτροζαμίνες, β) αρωματικές αμίνες, γ) βαρέα μέταλλα και δ) πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες (ΠΑΥ).

Το κάπνισμα ενός πακέτου άφιλτρων τσιγάρων αντιστοιχεί σε πρόσληψη μιας συνολικής ποσότητας 2 έως 8 μg ΠΑΥ. Οι κυριότεροι πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες που έχουν ανιχνευθεί στον καπνό του τσιγάρου είναι (οι ενδεικτικές ποσότητες για ορισμένους ΠΑΥ ελήφθησαν από την [Αναφ. 1στ]) :

Βενζο[a]πυρένιο (10-50 ng/τσιγάρο), βενζο[e]πυρένιο (5-40 ng/τσιγάρο), διβενζο[a,h]ανθρακένιο (40 ng/τσιγάρο), βενζο[b]φλουροανθένιο (30 ng/τσιγάρο), διβενζο[a,h]πυρένιο, ινδενο[1,2,3-cd]πυρένιο (4 ng/τσιγάρο), βενζο[c]φαινανθρένιο, βενζο[a]ανθρακένιο, χρυσένιο (40-60 g/τσιγάρο), 5-μεθυλοχρυσένιο, μεθυλοφλουρανθένιο, διβενζο[a,c]ανθρακένιο, μεθυλοναφθαλίνια και οι αζωτούχοι (ετεροαρωματικοί) ΠΑΥ: διβενζο[a,h]ακριδίνη και διβενζο[c,g]καρβαζόλιο.

 

Ορισμένα από τα πολλά βιβλία τα οποία έχουν κυκλοφορήσει πάνω στο θέμα των πολυκυκλικών αρωματικών υδρογονανθράκων (από την Amazon.com).

 

Βιβλιογραφία - Πηγές από το Διαδίκτυο

  1. (α) The Merck Index: "Benzo[a]pyrene". (β) Wikipedia: "Benzo[a]pyrene". (γ) "Review of Approaches for Setting an Objective for Mixtures in Ambient Air Using Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) As an example: BENZO[a]PYRENE" Prepared by WBK & Associates Inc. for Alberta Environment, June 2004 (αρχείο PDF 446 KB). (δ) International Labour Organization: "Hydrocarbon, Polyaromatic". (ε) Harvey RG: "Polycyclic Aromatic Hydrocarbons", Wiley-VCH, Inc., 1996 (Amazone books). (στ) Harvey RG: "Polycyclic aromatic hydrocarbons: chemistry and carcinogenicity", Cambridge University Press, 1991 (Google-book).

  2. (α) British Coloumbia, Ministry of Environment: "2.0 PAHs and their Characteristics" (με βάση το Handbook of Chemistry and Physics, Weast, 1968). (β) World Health Organization (WHO) - International Agency for Research on Cancer (IARC): "VOLUME 92: Some Non-heterocyclic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Some Related Exposures", Lyon, France, 2010 (αρχείο PDF 5,93 MB).

  3. (α) Wikipedia: "Polycyclic aromatic hydrocarbon". (β) Braga RS, Barone PMVB, Galvão DS: "Identifying carcinogenic activity of methylated and non-methylated polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) through electronic and topological indices", Braz. J. Phys. 30(3), 2000. (γ) U.S. National Institute of Health (NIH): "Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: 15 listings", Report on Carcinogens, 12th edition, 2011 (αρχείο PDF, 304 KB).

  4. (α) Carbon based Curiosites: "I can see Clar-ly Now" (5/7/2007). (β) Portella G, Poater J, Sola M: "Assessment of Clars's aromatic π-sextet rule by means of PDI, NICS and HOMA indicators of local aromaticity", J. of Phys. Org. Chem. 18:785-791, 2005 (αρχείο PDF, 123 KB). (γ) Maksić ZB, Barić D, Müller T: "Clar's sextet rule is a consequence of the sigma-electron framework", J Phys Chem A. 110(33):10135-10147, 2006 (PubMed). (δ) Wade LJ. Jr: "The Diels-Alder reaction of anthracene with maleic anhydride", Whitman College, 1998 (αρχείο PDF 3,15 MB).

  5. (α) Eaton DL, Gallagher EP: "Mechanisms of aflatoxin carcinogenesis", Annu Rev Pharmacol Toxicol. 34:135-172, 1994 (PubMed). (β) Hecht SS: "Tobacco smoke carcinogens, DNA damage and p53 mutations in smoking-associated cancers": J Natl Cancer Inst 91(14):1194-1210, 1999. (γ) Shou M, Gonzalez FJ, Gelboin HV: "Stereoselective epoxidation and hydration at the K-region of polycyclic aromatic hydrocarbons by cDNA-expressed cytochromes P450 1A1, 1A2, and epoxide hydrolase", Biochemistry 35(49):15807-15813, 1996 (PubMed). (δ) Volk DE, Thiviyanathan V, Rice JS, Luxon BA, Shah JH, Yagi H, Sayer JM, Yeh HJ, Jerina DM, Gorenstein DG: "Solution structure of a cis-opened (10R)-N6-deoxyadenosine adduct of (9S,10R)-9,10-epoxy-7,8,9,10-tetrahydrobenzo[a]pyrene in a DNA duple", Biochemistry 42(6):1410-20, 2003 (PubMed). (ε) Karle IL, Yagi H, Sayer JN, Jerina DM: "Crystal and molecular structure of a benzo[a]pyrene 7,8-diol 9,10-epoxide N2-deoxyguanosine adduct: Absolute configuration and conformation", Proceedings of the National Academy of Science (PNAS) 101(6):1433-1438, 2004. (στ) Alexandrov K, Rojas M, Rolando Ch.: "DNA Damage by Benzo(a)pyrene in Human Cells is Increase by Cigarette Smoke and Decreased by a Filter Containing Rosemary Extract, which Lowers Free Radicals", Cancer Res 66:11938-11945, 2006 (αρχείο PDF, 412 KB). (ζ) Baird WM, Hooven L., Mahaderan B: "Carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbon-DNA adducts and mechanism of action", Environ Mol Mutagenenesis 45(2-3):106-114, 2005 (PubMed). (η) Vilius Stribinskis and Kenneth S. Ramos: "Activation of Human Long Interspersed Nuclear Element 1 Retrotransposition by Benzo(a)pyrene, a Ubiquitous Environmental Carcinogen", Cancer Res 66(5):2615-2618, 2006. (θ) Jiang H, Gelhaus SL, Mangal D, Harvey RG, Blair IA, Penning TM: "Metabolism of Benzo[a]pyrene in Human Bronchoalveolar H358 Cells Using Liquid Chromatography-Mass Spectrometry", Chem. Res. Toxicol. 20(9):1331-1341, 2007 (PubMed). (ι) Bui PH, Hsu EL, Hankinson O: "Fatty acid hydroperoxides support cytochrome P450 2S1-mediated bioactivation of benzo[a]pyrene-7,8-dihydrodiol", Mol Pharmacol 76(5):1044-1053, 2009.

  6. (α) Mahler BJ, Van Metre PC: "Coal-Tar-Based Pavement Sealcoat, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs), and Environmental Health", U. S. Geological Survey (USGS), Fact Sheet 2011-3010 (αρχείο PDF, 3,2 MB). (β) Sato M, Tojo Y, Matsuo T, Matsuto T: "Investigation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAHs) Contnet Bottom Ashes from Some Japanese Waste Incinerators and Simple Estinmation of their Fate in Landfill", Sustain. Environ. Res. 21(4):2190-227, 2011 (αρχείο PDF 1,5 MB). (γ) Johnsena AR, Wickb LY, Harmsb H: "Principles of microbial PAH-degradation in soil", Environmental Pollution 133:71-84, 2005 (αρχείο PDF, 395 KB).

  7. (α) EUROPA, σύνοψη της νομοθεσίας της ΕΕ: "Μέγιστα επιτρεπτά επίπεδα για ορισμένες ουσίες που επιμολύνουν τα τρόφιμα" (Κανονισμός (ΕΚ) αριθ. 1881/2006 της 19ης Δεκεμβρίου 2006). (β) Kανονισμός (ΕΚ) αριθ. 208/2005 (τροποποιητικός του κανονισμού αριθ. 466/2001 σε ό,τι αφορά τους πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες).

  8. (α) Eisler R: "Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Hazards to Fish, Wildlife, and Invertebrates: A Synoptic Review", Biol Rep 85(1.11). U.S. Fish and Wildlife Service, Washington DC, 1987 (Abstract). (β) Soler M, Grimalt JO, Albaiges J: "Vertical distribution of aliphatic and aromatic hydrocarbons in mussels from the Amposta offsore oil production platform (western Mediterranean)" Chemosphere 18:1809-1815, 1989 (Abstract). (γ) Broman D, Näuf C, Lundbergh I, Zebühr Y: "An in situ study on the distribution, biotransformation and flux of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in an aquatic food chain (seston-Mytilus edulis L.-Somateria mollissima L.) from the baltic: An ecotoxicological perspective", Environmental Toxicology and Chemistry 9(4):429-442, 1990 (Abstract). (δ) Valavanidis A, Vlahogianni T, Dasenakis M, Skoullos M: "Molecular biomarkers of oxidative stress in aquatic organisms in relation to toxic environmental pollutants", Ecotoxicol Environ Safety 64:178-189, 2006 (PubMed). (ε) Vlahogianni T, Valavanidis A, Triantafillaki S, Androutsos F, Dassenakis M, Scoullos M: "Polycyclic aromatic hydrocarbons in surface seawater and soft tissues of black mussels M. galloprovincialis in the Saronikos Gulf", Chemosphere 65:760-766, 2006 (Abstract).

  9. (α) Mulcahy S: "The Toxicology of Cigarette Smoke and Environmental Tobacco Smoke", Report Assignment - Biochemical Toxicology BC4927 (University of Limerick, Ireland, 1992-96) (β) Goldman R, Enewold L, Pellizzari E, Beach JB, Bowman ED, Krishnan SS, Shields PG: "Smoking Increases Carcinogenic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in Human Lung Tissue", Cancer Res 61:6367, 2001. (γ) Denissenko MF, Pao A, Moon-shong Tang, Pfeifer GP: "Preferential Formation of Benzo[a]pyrene Adducts at Lung Cancer Mutational Hotspots in P53", Science 274(5286):430-432, 1996.