13.25.1 Johdanto

Aldehydit ovat yhdisteitä, joilla on terminaalinen karbonyyliosa (HC¼O) ja jotka ovat joko tyydyttymättömiä eli sisältävät yhden tai useamman hiili-hiili-kaksoissidoksen tai tyydyttyneitä. Tällä rakenteellisella erolla on suuri merkitys kemiallisen reaktiivisuuden kannalta, sillä tyydyttymättömät aldehydit ovat kahdesta kolmeen kertaluokkaa reaktiivisempia kuin tyydyttyneet aldehydit, joilla on samanlainen hiilipituus. Aldehydit ovat kuitenkin yleisesti ottaen kaikkialla ympäristössä esiintyviä komponentteja, ja niiden lisääntynyt määrä on yhteydessä lisääntyneeseen sydän- ja verisuonitautien riskiin ihmisillä. Aldehydien runsaus ympäristössä ei kuitenkaan aina merkitse tuhoa, sillä monet tutut elintarvikkeet sisältävät erilaisia myrkyttömiä aldehydejä, jotka sen lisäksi, että ne antavat makua elintarvikkeille (esim. anisaldehydi, bentsaldehydi, kanelialdehydi, sitraalialdehydi) ja juomille (esim. anisaldehydi), ne lähes varmasti saavat aikaan suotuisia systeemisiä reaktioita ihmisessä, kuten kanelialdehydin anti-inflammatorisen toiminnan. Nämä luonnosta peräisin olevat aldehydit kuitenkin ”kilpailevat” jossain määrin elintarvikkeissa kypsennys-/lämmitysprosessin aikana syntyvien aldehydien kanssa, joista jotkut voivat hajua/makua parantavien ominaisuuksiensa (esim. akroleiini, formaldehydi) lisäksi hyvinkin olla haitallisia kuluttajan terveydelle. Vastaavasti hengitysilma on täynnä aldehydejä, joita syntyy orgaanisten aineiden palamisen yhteydessä – esimerkiksi lentokoneiden pakokaasuissa, autojen pakokaasuissa, savukkeiden savussa, metsäpalojen savussa, voimalaitosten päästöissä ja niin edelleen – mikä johtaa tyydyttyneiden ja tyydyttymättömien aldehydien, kuten akroleiinin, a-etyyliakroleiinin, formaldehydin, krotonaldehydin ja monien muiden aldehydien määrälliseen lisääntymiseen ilmassa. Joitakin näistä aldehydeistä on vaikea mitata tarkasti, ja niiden kemiallinen rakenne voi muuttua ajan myötä ilmassa tapahtuvien kemiallisten vuorovaikutusten vuoksi (esim, otsoni) ja monimutkaisten valosta riippuvaisten prosessien kautta, ja siten johtaa myös uusiin mahdollisesti vaarallisiin yhdisteisiin.

Vaikka ympäristön aldehydejä hengittävät kaikki väestön jäsenet, lyhyempi luettelo aldehydeistä niiden suoran käytön kautta teollisissa prosesseissa voi johtaa potentiaalisesti vaarallisiin työperäisiin altistumisiin, jotka liittyvät näiden aldehydien tuottamiseen/käyttöön näillä teollisuudenaloilla, kuten balsamointi- ja hajuvesikäytännöissä (esim. formaldehydi). Tätä jatkuvasti esiintyvää ”ympäristön aldehydikuormitusta” pahentaa se, että teollinen työperäinen altistuminen tapahtuu yhdisteille, jotka myöhemmin metaboloituvat elimistössä reaktiivisiksi aldehydeiksi, jotka ovat osallisina emoyhdisteen myrkyllisyyteen myöhemmissä elimissä. Tämä skenaario on johtanut useampaan kuin yhteen havainnolliseen esimerkkiin aldehydialtistuksen mahdollisesti haitallisista vaikutuksista. Esimerkiksi muoviteollisuuden tehdastyöläiset, jotka ovat altistuneet vinyylikloridille useiden vuosikymmenten ajan, sairastavat maksan hemangiosarkoomaa, harvinaista endoteelisolukasvainta, huomattavasti useammin kuin altistumattomat työntekijät. Vaikka tarkkaa mekanismia ei tunneta, aineenvaihduntatuotteeseen 2-klooriasetaldehydiin liittyy epäilyjä. Vastaavasti 1,3-butadieenialtistuksen haitalliset vaikutukset ihmisillä (ja kokeellisissa malleissa) johtuvat sen muuntumisesta krotonaldehydiksi, joka on nelihiilinen tyydyttymätön aldehydi. Vielä paremmin dokumentoituja ovat syöpälääkkeen syklofosfamidin myrkylliset sivuvaikutukset (esim. sydäntoksisuus, virtsarakon myrkyllisyys), jotka johtuvat suurelta osin kolmihiilisen tyydyttymättömän aldehydin, akroleiinin, muodostumisesta, ja nämä vaikutukset toistuvat kokeellisissa asetelmissa, joissa käytetään akroleiinia yksinään tai akroleiinin esiasteena olevan allylamiinin kanssa. Tilannetta mutkistaa se, että monia ympäristössä esiintyviä tai ympäristöaltistuksessa syntyviä aldehydejä syntyy myös ihmiskehon normaalin aineenvaihdunnan sivutuotteina. Esimerkiksi akroleiinin tuotanto tehostuu hapetusstressin, diabeteksen ja tulehduksen aikana, ja siten nämä olosuhteet todennäköisesti edistävät ”aldehydin aiheuttamaa aldehydin vapautumista”, mikä poikkeuksetta pahentaa patogeneesiä.

Aldehydin lähteestä tai sen kemiallisesta rakenteesta riippumatta sydän- ja verisuonijärjestelmä (sydän ja verisuonet) on erinomaisen herkkä aldehydialtistuksen vaikutuksille (esim, vasodilataatio, vasopressori, sydänlihaksen tainnutus), ja se on myös hyvin varustautunut puolustautumaan aldehydin aiheuttamalta myrkyllisyydeltä erilaisten aineenvaihdunta- ja detoksifikaatioentsyymien avulla. Itse asiassa aldehydiä metaboloivien entsyymien indusoiminen käyttämällä ravinnon hapettimia, kuten ditioli-3-tionia (D3T), suojaa sydän- ja verisuonisoluja myöhemmiltä hapettimien ja aldehydien aiheuttamilta haasteilta, mikä antaa näyttöä näiden järjestelmien suojaavasta toiminnasta. Geenipolymorfismit aldehydia metaboloivissa geeneissä, kuten glutationi-S-transferaaseissa (GST), edustavat muutoksia aldehydin metaboliakapasiteetissa ja/tai substraattispesifisyydessä tavoilla, jotka heikentävät aldehydimetaboliaa ja voivat siten johtaa aldehydin aiheuttamaan myrkyllisyyteen sydän- ja verisuonikudoksissa sekä muissa elimissä. Nämä luonnolliset toimintakyvyn menetyskokeet tulevat esiin epidemiologisissa tutkimuksissa, joissa esimerkiksi GSTT1- nollagenotyyppi liittyy lisääntyneeseen sydän- ja verisuonitautien sairastuvuuteen ja kuolleisuuteen diabeetikoilla tupakoitsijoilla verrattuna vastaavaan vertailupopulaatioon, jossa on GSTT1. Esimerkiksi viimeaikaisissa tutkimuksissa on tuotu esiin aldehydien vuorovaikutus ei-selektiivisten kalsiumkalvokanavien reseptoreiden TRP-luokan (transient receptor potential) kanssa, mukaan lukien TRPA1, joka on 4-hydroksitrans-2-nonenaalin (HNE) ja akroleiinin endogeeninen reseptori. TRPA1 välittää sekä HNE:n aiheuttamaa kipuaistimusta että tupakansavun ja akroleiinin aiheuttamaa keuhkoödeemaa ja hengitysteiden hyperkontraktiota eri puolilla kehoa sijaitsevien perifeeristen sensoristen C-säikeiden kautta. Lisäksi yleistyneet mekanismit, joilla proteiini-aldehydiadduktien lisääntynyt kertyminen soluihin endoplasmisessa retikulumissa (ER) laukaisee ER-stressin ja monimutkaisen levittymättömän proteiinivasteen (UPR), joka on liitetty tyypin II diabetekseen ja tämän tilan kardiovaskulaarisiin vaikutuksiin. Lisäksi proteiini-aldehydiadduktit lisääntyvät useissa sairaustiloissa, ja spesifisiä proteiini-akroleiini ja proteiini-HNE-addukteja esiintyy ateroskleroottisten ja Alzheimerin tautia sairastavien potilaiden plakeissa, mikä tarjoaa mahdollisen perustan aldehydin aiheuttamalle UPR:lle myös näissä tiloissa. On olemassa monia muita proteiini- ja muita kuin proteiinikohteita, ja aldehydin aiheuttamat adduktit lisääntyvät erilaisissa hapettumisolosuhteissa. ER:ssä, mitokondrioissa, DNA:ssa tai kalvokanavissa olevien erityisten proteiini-aldehydiadduktien osuus näissä olosuhteissa ei ole selvä, mutta se on tulevien tutkimusten kohteena, koska aldehydialtistuksen, proteiini-aldehydiadduktien ja kardiovaskulaarisen toksisuuden taustalla olevan ”syy-seuraus”-suhteen selvittäminen tarjoaa uusia terapeuttisia kohteita, jotka voisivat lievittää joitakin aldehydialtistuksen epäsuotuisia vaikutuksia.