Новости химической науки > Диоксид азота и озон дают синергетический эффект

Известно немало количество механизмов, в соответствии с которыми загрязненный воздух оказывает отрицательное влияние на организм, однако исследователям из Австралии удалось найти новый путь, в соответствии с которым некоторые молекулы, входящие в состав загрязненного воздуха, воздействуют на дыхательную систему.

Понимание особенностей протекания этих химических процессов жизненно важно для разработки фармацевтических и технологических решений, призванных снизить или нейтрализовать воздействие некоторых веществ на организм.

Обычно воздух бывает загрязнен такими компонентами, как диоксид азота (NO₂), озон (O₃), диоксид серы (SO₂) и аэрозольные частицы, эти загрязнители существенно увеличивают риск инфарктов и инсультов, развития сердечнососудистых заболеваний, рака легких и астмы. По оценкам ВОЗ, загрязнение воздуха явилось прямой или косвенной причиной 3.7 миллионов преждевременных смертей только в 2012 году.

Окисляющие компоненты загрязнения атмосферы как совместно, так и по отдельности могут разрушать пептиды в гораздо большей степени, чем это предполагалось ранее. (Рисунок из Org. Biomol. Chem., 2014, DOI: 10.1039/c4ob01577k)

Когда мы вдыхаем вещества, загрязняющие атмосферу, в первую очередь они контактируют с тканями выстилки дыхательных путей [respiratory tract lining fluids (RTLF)]. Было показано, что содержание антиоксидантов в RTLF существенно понижается в присутствии радикала NO₂ или молекулярного озона, что ослабляет защиту организма от находящихся в окружающейся среде окислителей, позволяя им атаковать ткани, находящиеся под этой выстилкой дыхательного тракта. Был найден и еще такой интересный факт – степень повреждения, которая наблюдается при совместном присутствии радикала диоксида азота и молекулярного озона, превышает степень повреждения, который каждый из компонентов наносит индивидуально. До настоящего времени детали, описывающие механизм такого печального синергетического воздействия не были понятны.

В группе Юты Вилле (Uta Wille) из Университета Мельбурна специализируются по химии свободных радикалов. В попытках понять химические свойства радикалов, содержащихся в окружающей среде, а также то, как эти радикалы наносят вред нашему здоровью, исследователи решили выяснить, что будет происходить с рядом пептидов, подвергающихся воздействию радикала диоксида азота и молекулярного озона. Пептиды, выбранные для эксперимента, моделировали строительные блоки белков, образующих, в том числе, и выстилку дыхательных путей. С помощью этих моделей исследователям удалось установить химизм повреждения биологических тканей этими окислителями. Было обнаружено, что синергетический эффект совместного присутствия обоих атмосферных окислителей вызван тем, что взаимодействие NO₂˙ и озона приводит к образованию нитратов, а также N₂O₅ и азотной кислоты.

Манабу Сираива (Manabu Shiraiwa), эксперт по органическим аэрозолям и атмосферным окислителям отмечает, что вклад австралийских коллег в информацию о природе воздействия загрязненного воздуха на организм человека очень важен. Он подчеркивает, что окисление и нитрование остатков аминокислот загрязнителями воздуха может на молекулярном уровне объяснить природу многих заболеваний, вызванных загрязненным воздухом.

В планах Вилле изучение взаимодействия NO₂˙ и озона с большими по размеру пептидами, содержащими другие остатки аминокислот помимо тех, которые были уже исследованы, а также посмотреть, как атмосферные окислители будут реагировать с моделью липидов. В долгосрочной перспективе Вилле сотрудничество с фармацевтами и изучение влияния пары озон/диоксид азота на клетки и культуры биологических тканей.

Источник: Org. Biomol. Chem., 2014, DOI: 10.1039/c4ob01577k

метки статьи: #атмосферная химия, #биохимия, #молекулярная биология, #фотохимия, фотокатализ