El benzopireno, C20H12, es un hidrocarburo aromático policíclico de cinco anillos que es mutagénico y altamente cancerígeno. Es un sólido amarillo cristalino. El benzopireno es un producto de la combustión incompleta a temperaturas entre 300 y 600 °C. En 1933 se determinó que el benzopireno era el componente del alquitrán de hulla responsable de los primeros cánceres reconocidos asociados a la profesión, las verrugas de hollín (cánceres de escroto) que sufrían los deshollinadores en la Inglaterra del siglo XVIII. En el siglo XIX, se observó una alta incidencia de cánceres de piel entre los trabajadores de la industria del combustible. A principios del siglo XX, se produjeron tumores cutáneos malignos en animales de laboratorio al pintarlos repetidamente con alquitrán de hulla.

• 1 Fuentes de Benzopireno
• 2 Toxicidad del Benzopireno
• 3 Interacción con el ADN
• 4 Referencias
• 5 Véase también

Fuentes de benzopireno

El benzopireno se encuentra en el alquitrán de hulla en los gases de escape de los automóviles (especialmente de los motores diésel), en el humo del tabaco, en el humo de la marihuana, en el humo de la madera y en los alimentos asados al carbón. Estudios recientes han revelado que los niveles de benzopireno en las tostadas quemadas son significativamente más altos de lo que se pensaba, aunque no se ha demostrado que las tostadas quemadas sean en sí mismas cancerígenas.

Toxicidad del benzopireno

Un gran número de estudios realizados durante las tres décadas anteriores han documentado vínculos entre el benzopireno y los cánceres. Ha sido más difícil relacionar los cánceres con fuentes específicas de benzopireno, especialmente en humanos, y difícil cuantificar los riesgos que suponen los distintos métodos de exposición (inhalación o ingestión). Investigadores de la Universidad Estatal de Kansas descubrieron recientemente una relación entre la vitamina A y el enfisema en los fumadores. Se descubrió que el benzopireno era el vínculo con la deficiencia, ya que induce la deficiencia de vitamina A en las ratas.

En 1996, se publicó un estudio que proporcionaba la clara evidencia molecular que relacionaba de forma concluyente los componentes del humo del tabaco con el cáncer de pulmón. Se demostró que el benzopireno, presente en el humo del tabaco, causaba daños genéticos en las células pulmonares idénticos a los observados en el ADN de la mayoría de los tumores malignos de pulmón.

Un estudio del Instituto Nacional del Cáncer de 2001 descubrió que los niveles de benzopireno eran significativamente más altos en los alimentos que se cocinaban bien hechos en la barbacoa, especialmente los filetes, el pollo con piel y las hamburguesas. Los científicos japoneses demostraron que la carne de vacuno cocinada contiene mutágenos, sustancias químicas capaces de alterar la estructura química del ADN. Sin embargo, los alimentos en sí mismos no son necesariamente cancerígenos, aunque contengan trazas de carcinógenos, porque el tracto gastrointestinal se protege a sí mismo contra los carcinomas desprendiéndose continuamente de su capa exterior. Además, las enzimas de desintoxicación, como los citocromos P450, tienen una mayor actividad en el intestino debido a la necesidad normal de protegerse de las toxinas transmitidas por los alimentos. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, pequeñas cantidades de benzopireno son metabolizadas por las enzimas del intestino antes de pasar a la sangre. Los pulmones no están protegidos de ninguna de estas maneras.

Un estudio reciente ha descubierto que el citocromo P450 1A1 (CYP1A1) y el citocromo P450 1B1 (CYP1B1) son protectores y, confusamente, necesarios para la toxicidad del benzopireno. Los experimentos con cepas de ratones modificadas para eliminar (knockout) el CYP1A1 y el CYP1B1 revelan que el CYP1A1 actúa principalmente para proteger a los mamíferos de dosis bajas de benzopireno, y que la eliminación de esta protección provoca la acumulación biológica de grandes concentraciones de benzopireno. A menos que también se elimine el CYP1B1, la toxicidad del benzopireno es el resultado de la bioactivación del benzopireno en el compuesto tóxico final, el benzopireno-7,8-dihidrodiol-9,10-epóxido (véase más adelante).

Interacción con el ADN

Hablando con propiedad, el benzopireno es un procarcinógeno, lo que significa que el mecanismo de carcinogénesis del benzopireno depende del metabolismo enzimático del benzopireno al mutágeno final, el epóxido de diol de benzopireno, representado a la derecha. Esta molécula se intercala en el ADN, uniéndose covalentemente a las nucleobases de guanina nucleófilas en la posición N2. Los estudios de cristalografía de rayos X y de resonancia magnética nuclear muestran que esta unión distorsiona el ADN, induciendo mutaciones al perturbar la estructura de doble hélice del ADN. Esto interrumpe el proceso normal de copia del ADN e induce mutaciones, lo que explica la aparición de cáncer tras la exposición. Este mecanismo de acción es similar al de la aflatoxina, que se une a la posición N7 de la guanina.

Hay indicios de que el epóxido de diol de benzopireno se dirige específicamente al gen protector p53. Este gen es un factor de transcripción que regula el ciclo celular y, por tanto, funciona como supresor de tumores. Al inducir las transversiones de G (guanina) a T (timidina) en los puntos calientes de transversión dentro de p53, existe la probabilidad de que el epóxido de diol de benzopireno inactive la capacidad de supresión de tumores en determinadas células, dando lugar al cáncer.

El epóxido de diol de benzopireno es el producto cancerígeno de tres reacciones enzimáticas:

(1) El benzopireno es oxidado primero por el citocromo P4501A1 para formar una variedad de productos, incluyendo el epóxido de (+)benzopireno 7,8. (2) Este producto es metabolizado por la epóxido hidrolasa, abriendo el anillo de epóxido para producir (-)benzopireno 7,8,dihidrodiol. (3) El carcinógeno final se forma tras otra reacción con el citocromo P4501A1 para producir el epóxido (+)benzopireno-7,8 dihidrodiol-9,10. Este diol epóxido es el que se une covalentemente al ADN.

El benzopireno induce el citocromo P4501A1 (CYP1A1) al unirse al AHR (receptor de hidrocarburos de arilo) en el citosol. Tras la unión, el receptor transformado se transloca al núcleo, donde se dimeriza con el ARNT (translocador nuclear del receptor de aril hidrocarburos) y, a continuación, se une a los elementos de respuesta a los xenobióticos (XREs) en el ADN localizados aguas arriba de ciertos genes. Este proceso aumenta la transcripción de ciertos genes, especialmente el CYP1A1, seguido de un aumento de la producción de la proteína CYP1A1. Este proceso es similar a la inducción del CYP1A1 por ciertos bifenilos policlorados y dioxinas.

Recientemente, se ha descubierto que el Benzopireno activa un transposón, LINE1, en los seres humanos

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Véase también

• Cigarrillo
• Barbacoa
• Benceno
• Pireno, un análogo de cuatro anillos