Коварные сообщники

В. Барановская

Австралийские ученые из университета Мельбурна под руководством Юты Вилле выяснили, что некоторые химические вещества, загрязняющие воздух, наносят существенно больший вред здоровью при совместном воздействии («Organic & Biomolecular Chemistry», 2014, 12, 8280—8287, doi: 10.1039/c4ob01577k). Яркий пример — озон и радикал диоксида азота: как оказалось, вместе они вызывают воспаление дыхательных путей.

Городской воздух отравляют диоксиды азота и серы, угарный газ (продукт неполного сгорания топлива), летучие органические соединения, токсичные металлы (свинец, ртуть и прочие), аммиак, радиоактивные загрязнители и устойчивые свободные радикалы. Свободные радикалы — активные окислители. На их внешней оболочке находится неспаренный электрон, поэтому они стремятся отобрать еще один электрон у других соединений, тем самым нарушая их структуру. С лишними свободными радикалами, образующимися в организме или попадающими в него извне, борются антиоксиданты.

Из выхлопных труб автомобилей вылетают углеводороды, альдегиды, бензпирен, азот, оксиды углерода и другие опасные газы. Чтобы сделать воздух чище, страны устанавливают стандарты, регулирующие содержание вредных веществ в выхлопных газах. С 1 декабря 2002 года правительство России запретило въезд на территорию страны автомобилям, не имеющим сертификата Евро 1 (выброс углеводородов не более 0,72 г/км, угарного газа — 2,72 г/км, оксидов азота — 0,27 г/км). По новым нормам, действующим в России с 1 января 2014 года, выброс углеводородов не должен превышать 0,05 г/км, угарного газа — 0,8 г/км, а оксидов азота — 0,06 г/км. Тем не менее в воздухе Москвы по-прежнему повышено содержание фенолов и альдегидов, диоксида азота и бензпирена.

Кроме привычных нам «вонючих» газов в приземном слое содержится еще и озон, который образуется в результате многочисленных химических реакций. Многие из них — фотохимические, протекают при участии ультрафиолетового излучения. Несмотря на приятный запах грозовой свежести, нельзя сказать, что озон полезен для организма. Начиная с определенных концентраций, озон понижает иммунитет, вызывает раздражение дыхательных путей, хронический бронхит, эмфизему и отек легких, приступы астмы.

Известно, что загрязненный воздух может стать причиной болезней дыхательных путей, и не только их. Сотрудники Калифорнийского университета в Беркли во главе с Майклом Джерреттом доказали, что озон увеличивает риск смерти от ишемической болезни сердца. Более 7 миллионов смертей во всем мире каждый год происходит из-за болезней, вызванных вредными газами («American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine», 2013, 188, 5, 593—599, doi: 10.1164/ rccm.201303-0609OC).

Но все-таки первое, с чем вступают в контакт молекулы и свободные радикалы из окружающей среды, — это слизистая оболочка дыхательных путей человека. Австралийские ученые в своих исследованиях показали, что совместное воздействие радикала NO2• и O3 снижает уровень антиоксидантов в слизистой, и это обеспечивает остальным окислителям из воздуха прямой путь к ее клеткам (их некому обезвреживать). В результате образуются высокоактивные продукты окисления белков и липидов слизистой, которые вредят эпителиальным клеткам, что приводит к ее воспалению.

Ученые заметили, что белки быстро нитруются в пыльце берез, растущих у проезжей части, которая характеризуется высокой концентрацией озона и радикала диоксида азота. .Исследователи поняли, что причина — взаимодействие NO2• и O3, которое приводит к образованию нитратов (NO3-), а еще азотного ангидрида N2Oи азотной кислоты HNO3. В своих предыдущих исследованиях австралийские ученые показали, что ароматические аминокислоты фенилаланин, тирозин и триптофан при контакте со смесью NO2•/O3 образуют нитроароматические производные. В новой работе они подвергли действию опасной смеси дипептиды — пары ковалентно соединенных ароматических аминокислот, как бы маленькие фрагменты белковой цепи. Выяснилась еще одна неприятная вещь: связи между аминокислотами при нитровании могут разрываться, при этом чем устойчивей к атакам боковая цепь конкретной аминокислоты, тем вероятней разрыв между аминокислотами.

Понимание того, как именно взаимодействуют атмосферные окислители, позволит больше узнать о причинах многих заболеваний, вызванных загрязняющими веществами, а значит, поможет в лечении и профилактике.

pic_2015_01_7.jpg
Нитрование дипептида, состоящего из двух остатков фенилаланина. Жирным выделен «скелет» полипептидной цепи
Разные разности
Камни боли
Недавно в МГУ разработали оптическую методику, позволяющую определить состав камней в живой почке пациента. Это важно для литотрипсии — процедуры, при которой камни дробятся с помощью лазерного инфракрасного излучения непосредственно в почках.
Женщина изобретающая
Пишут, что за последние 200 лет только 1,5% изобретений сделали женщины. Не удивительно. До конца XIX века во многих странах женщины вообще не имели права подавать заявки на патенты, поэтому частенько оформляли их на мужей. Сегодня сит...
Мужчина читающий
Откуда в голове изобретателя, ученого вдруг возникает идея, порой безумная — какое-нибудь невероятное устройство или процесс, которым нет аналогов в природе? Именно книги формируют воображение юных читателей, подбрасывают идеи, из которых выраст...
Пишут, что...
…археологи обнаружили на стоянке мамонтов Ла-Прель в округе Конверс бусину, сделанную из кости зайца, возраст которой составляет около 12 940 лет… …астрофизики впервые обнаружили молекулы воды на поверхности астероидов Ирис и Массалия… ...