Benzopirene, C20H12, è un idrocarburo aromatico policiclico a cinque anelli che è mutageno e altamente cancerogeno. È un solido giallo cristallino. Il benzopirene è un prodotto della combustione incompleta a temperature tra 300 e 600 °C. Il benzopirene è stato determinato nel 1933 come il componente del catrame di carbone responsabile dei primi cancri riconosciuti associati all’occupazione, le verruche fuligginose (cancri dello scroto) sofferte dagli spazzacamini nell’Inghilterra del XVIII secolo. Nel 19° secolo, un’alta incidenza di tumori della pelle fu notata tra i lavoratori dell’industria del combustibile. All’inizio del 20° secolo, tumori maligni della pelle sono stati prodotti in animali da laboratorio dipingendoli ripetutamente con catrame di carbone.

• 1 Fonti di Benzopirene
• 2 Tossicità del Benzopirene
• 3 Interazione con il DNA
• 4 Riferimenti
• 5 Vedi anche

Fonti del benzopirene

Il benzopirene si trova nel catrame di carbone, nei fumi di scarico delle automobili (specialmente dai motori diesel), nel fumo di tabacco, nel fumo di marijuana, nel fumo di legno e nel cibo cotto alla brace. Studi recenti hanno rivelato che i livelli di benzopirene nei toast bruciati sono significativamente più alti di quanto si pensasse una volta, anche se non è provato che i toast bruciati siano essi stessi cancerogeni.

Tossicità del benzopirene

Un vasto numero di studi negli ultimi tre decenni ha documentato legami tra benzopirene e tumori. È stato più difficile collegare i tumori a fonti specifiche di benzopirene, soprattutto negli esseri umani, e difficile quantificare i rischi posti dai vari metodi di esposizione (inalazione o ingestione). I ricercatori della Kansas State University hanno recentemente scoperto un legame tra la vitamina A e l’enfisema nei fumatori. Il benzopirene è stato trovato essere il legame con la carenza, poiché induce la carenza di vitamina A nei ratti.

Nel 1996, è stato pubblicato uno studio che ha fornito la prova molecolare chiara che collega definitivamente i componenti del fumo di tabacco al cancro ai polmoni. Il benzopirene, che si trova nel fumo di tabacco, ha dimostrato di causare un danno genetico nelle cellule polmonari che era identico al danno osservato nel DNA della maggior parte dei tumori polmonari maligni.

Uno studio del 2001 del National Cancer Institute ha trovato livelli di benzopirene significativamente più alti negli alimenti che sono stati cucinati ben cotti sul barbecue, in particolare bistecche, pollo con pelle e hamburger. Gli scienziati giapponesi hanno dimostrato che il manzo cotto contiene mutageni, sostanze chimiche che sono in grado di alterare la struttura chimica del DNA. Tuttavia, i cibi stessi non sono necessariamente cancerogeni, anche se contengono tracce di cancerogeni, perché il tratto gastrointestinale si protegge dai carcinomi spargendo continuamente il suo strato esterno. Inoltre, gli enzimi di disintossicazione, come i citocromi P450 hanno una maggiore attività nell’intestino a causa della normale esigenza di protezione dalle tossine di origine alimentare. Così, nella maggior parte dei casi, piccole quantità di benzopirene sono metabolizzate dagli enzimi intestinali prima di essere trasmesse al sangue. I polmoni non sono protetti in nessuno di questi modi.

Un recente studio ha scoperto che il citocromo P450 1A1 (CYP1A1) e il citocromo P450 1B1 (CYP1B1) sono entrambi protettivi e, confusamente, necessari per la tossicità del benzopirene. Esperimenti con ceppi di topi ingegnerizzati per rimuovere (knockout) CYP1A1e CYP1B1 rivelano che CYP1A1 agisce principalmente per proteggere i mammiferi da basse dosi di benzopirene, e che la rimozione di questa protezione causa l’accumulo biologico di grandi concentrazioni di benzopirene. A meno che il CYP1B1 sia anche eliminato, la tossicità del benzopirene risulta dalla bioattivazione del benzopirene nel composto tossico finale, il benzopirene-7,8-diidrodiolo-9,10-epoxide (vedi sotto).

Interazione con il DNA

In senso proprio, il benzopirene è un procarcinogeno, il che significa che il meccanismo di carcinogenesi del benzopirene dipende dal metabolismo enzimatico del benzopirene al mutageno finale, il diolo epossido del benzopirene, raffigurato a destra. Questa molecola si intercala nel DNA, legandosi covalentemente alle nucleobasi nucleofile della guanina in posizione N2. Studi cristallografici a raggi X e di risonanza magnetica nucleare mostrano che questo legame distorce il DNA, inducendo mutazioni attraverso la perturbazione della struttura a doppia elica del DNA. Questo interrompe il normale processo di copiatura del DNA e induce mutazioni, il che spiega l’insorgenza del cancro dopo l’esposizione. Questo meccanismo d’azione è simile a quello dell’aflatossina che si lega alla posizione N7 della guanina.

Ci sono indicazioni che specificamente il diolo epossido di benzopirene prende di mira il gene protettivo p53. Questo gene è un fattore di trascrizione che regola il ciclo cellulare e quindi funziona come soppressore tumorale. Inducendo le trasversioni da G (guanina) a T (timidina) negli hotspot di trasversione all’interno di p53, è probabile che il benzopirene diolo epossido inattivi la capacità di soppressione del tumore in alcune cellule, portando al cancro.

Il diolo epossido di benzopirene è il prodotto cancerogeno di tre reazioni enzimatiche:

(1) Il benzopirene viene prima ossidato dal citocromo P4501A1 per formare una varietà di prodotti, compreso il (+)benzopirene 7,8 epossido. (2) Questo prodotto viene metabolizzato dall’epossido idrolasi, aprendo l’anello epossidico per produrre (-)benzopirene 7,8, diidrodiolo. (3) La sostanza cancerogena definitiva si forma dopo un’altra reazione con il citocromo P4501A1 per produrre l’epossido (+)benzopirene-7,8 diidrodiolo-9,10. È questo diolo epossido che si lega covalentemente al DNA.

Il benzopirene induce il citocromo P4501A1 (CYP1A1) legandosi all’AHR (aryl hydrocarbon receptor) nel citosol. Dopo il legame, il recettore trasformato si trasloca nel nucleo dove si dimerizza con ARNT (traslocatore nucleare del recettore degli idrocarburi arilici) e poi lega gli elementi di risposta xenobiotica (XRE) nel DNA situati a monte di alcuni geni. Questo processo aumenta la trascrizione di alcuni geni, in particolare CYP1A1, seguita da un aumento della produzione della proteina CYP1A1. Questo processo è simile all’induzione del CYP1A1 da parte di certi bifenili policlorurati e diossine.

Recentemente, si è scoperto che il benzopirene attiva un trasposone, LINE1, nell’uomo

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Vedi anche

• Sigaretta
• Barbecue
• Benzene
• Pirene, un analogo a quattro anelli

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