13.25.1 Bevezetés
Az aldehidek terminális karbonil (HC¼O) résszel rendelkező vegyületek, amelyek vagy telítetlenek, azaz egy vagy több szén-szén kettős kötést tartalmaznak, vagy telítettek. Ennek a szerkezeti különbségnek nagy jelentősége van a kémiai reakcióképesség szempontjából, mivel a telítetlen aldehidek két-három nagyságrenddel reaktívabbak, mint a hasonló szénhosszúságú telített aldehidek. Mindazonáltal az aldehidek általában véve a környezet mindenütt jelenlévő összetevői, és megnövekedett mennyiségük az embereknél a szív- és érrendszeri betegségek fokozott kockázatával jár együtt. Az aldehidek bősége a környezetben azonban nem mindig jelenti a végzetet, mivel számos ismert élelmiszer számos nem mérgező aldehidet tartalmaz, amelyek amellett, hogy ízt adnak az ételeknek (pl. ánizsaldehid, benzaldehid, fahéjaldehid, citrálaldehid) és italoknak (pl. ánizsaldehid), szinte biztos, hogy az emberben szisztémásan jótékony hatásokat váltanak ki, mint például a fahéjaldehid gyulladáscsökkentő hatása. Ezek a természetes eredetű aldehidek azonban bizonyos mértékig “versenyben” vannak az élelmiszerekben a főzési/melegítési folyamat során keletkező aldehidekkel, amelyek közül néhány, a szagot/ízt fokozó tulajdonságaik mellett (pl. akrolein, formaldehid), nagyon is káros lehet a fogyasztó egészségére. Hasonlóképpen, a belélegezhető levegő hemzseg a szerves égés során keletkező aldehidektől – például repülőgépek kipufogógázai, gépjárművek kipufogógázai, cigarettafüst, erdőtüzek füstje, erőművek kibocsátásai stb. -, ami a levegő telített és telítetlen aldehidszintjének mennyiségi növekedését eredményezi, beleértve az akroleint, az a-etilakroleint, a formaldehidet, a krotonaldehidet és sok mást. Ezen aldehidek némelyikét nehéz pontosan mérni, és a levegőben fellépő kémiai kölcsönhatások miatt idővel megváltozhat a kémiai szerkezetük (pl, ózon) és összetett fotófüggő folyamatok révén, és így új, potenciálisan veszélyes vegyületeket is eredményezhetnek.
Noha a környezeti aldehideket a lakosság minden tagja belélegzi, az aldehidek rövidebb listája az ipari folyamatokban való közvetlen felhasználásuk révén potenciálisan veszélyes munkahelyi expozícióhoz vezethet, amely ezen aldehidek előállításával/felhasználásával kapcsolatos ezekben az iparágakban, például a balzsamozási és illatszerészeti gyakorlatokban (pl. formaldehid). Ezt a folyamatosan jelenlévő “környezeti aldehidterhelést” súlyosbítja, hogy az ipari foglalkozási expozíció olyan vegyületekkel történik, amelyek később a szervezetben reaktív aldehidekké metabolizálódnak, amelyek az alapvegyület későbbi szervi toxicitásában játszanak szerepet. Ez a forgatókönyv több szemléletes példát is hozott az aldehid-expozíció potenciálisan káros hatásaira. Például a műanyagiparban dolgozó gyári munkásoknál, akik több évtizeden keresztül vinil-kloridnak voltak kitéve, hepatikus hemangiosarkóma, egy ritka endotélsejtes daganat alakul ki, amelynek aránya jelentősen magasabb, mint a nem kitett munkásoknál. Bár a pontos mechanizmus nem ismert, a 2-klór-acetaldehid metabolitot feltételezik. Hasonlóképpen, az 1,3-butadién expozíció káros hatásait az emberekben (és kísérleti modellekben) a krotonaldehiddé, egy négy szénatomos telítetlen aldehiddé történő átalakulásának tulajdonítják. Még jobban dokumentáltak a rákellenes gyógyszer, a ciklofoszfamid toxikus mellékhatásai (pl. kardiotoxicitás, húgyhólyagtoxicitás), amelyeket nagyrészt a három szénatomos telítetlen aldehid, az akrolein keletkezésének tulajdonítanak, és ezeket a hatásokat kísérleti körülmények között az akrolein önmagában vagy az akrolein prekurzorával, az allylaminnal együtt ismétlődnek. A helyzetet bonyolítja, hogy számos, a környezetben jelenlévő vagy környezeti expozíció során keletkező aldehid az emberi szervezetben a normális anyagcsere melléktermékeként is keletkezik. Például az akrolein-termelés fokozódik oxidatív stressz, cukorbetegség és gyulladásos állapotok során, és így ezek az állapotok valószínűleg elősegítik az “aldehidek által kiváltott aldehid-felszabadulást”, ami változatlanul súlyosbítja a patogenezist.
Függetlenül az aldehid forrásától vagy kémiai szerkezetétől, a szív- és érrendszer (szív és erek) rendkívül érzékeny az aldehid-expozíció hatásaira (pl, vazodilatáció, vazopresszor, szívizomkábítás), és jól felkészült arra is, hogy számos metabolikus és méregtelenítő enzim segítségével védekezzen az aldehid okozta toxicitás ellen. Valójában az aldehid-metabolizáló enzimek indukciója olyan modell étrendi oxidánsokkal, mint a ditiol-3-tion (D3T), megvédi a szív- és érrendszeri sejteket a későbbi oxidáns és aldehid kihívásokkal szemben, ami bizonyítékot szolgáltat e rendszerek védő funkciójára. Az aldehid-metabolizáló gének, például a glutation-S-transzferázok (GST-k) génpolimorfizmusai az aldehid-metabolizáló kapacitás és/vagy a szubsztrátspecifitás olyan mértékű változását jelentik, amely csökkenti az aldehid-metabolizmust, és így a szív- és érrendszeri szövetekben, valamint más szervekben az aldehidek által kiváltott toxicitáshoz vezethet. Ezekre a természetes funkcióvesztési kísérletekre epidemiológiai tanulmányok hívják fel a figyelmet, ahol például a GSTT1- null genotípus a cukorbeteg dohányosoknál fokozott szív- és érrendszeri megbetegedéses morbiditással és mortalitással jár együtt a GSTT1-gyel rendelkező, illesztett referenciapopulációhoz képest. Hasonló, genetikailag módosított állatmodellekkel végzett vizsgálatok további támogatást nyújtottak ezen enzimrendszerek védő szerepére a kardiovaszkuláris sejtekben az aldehidstressz különböző formái alatt.
Az aldehidek által kiváltott kardiovaszkuláris hatásokra és toxicitásra vonatkozó rengeteg asszociatív bizonyíték ellenére az aldehidek hatásának alapvető mögöttes mechanizmusa(i) továbbra is megfoghatatlanok, bár a legújabb vizsgálatok feltárták az aldehidek fontos endogén célpontjait. A közelmúltban végzett munkák például rávilágítottak az aldehidek kölcsönhatására a nem szelektív kalcium membráncsatorna receptorok tranziens receptor potenciál (TRP) osztályával, beleértve a TRPA1-et, amely a 4-hidroxi-trans-2-nonenal (HNE) és az akrolein endogén receptora. A TRPA1 közvetíti mind a HNE által kiváltott fájdalomérzetet, mind a cigarettafüst és az akrolein által kiváltott tüdőödémát és légúti hiperkontraktilitást a testszerte található perifériás érzékelő C-rostokon keresztül. Ezenkívül olyan általános mechanizmusok, amelyek révén a fehérje-aldehid-adduktok fokozott sejtes felhalmozódása az endoplazmatikus retikulumban (ER) ER stresszt és komplex kibontatlan fehérje választ (UPR) vált ki, amely szerepet játszik a II. típusú cukorbetegségben és ennek az állapotnak a kardiovaszkuláris hatásaiban. Ezenkívül a fehérje-aldehid adduktok számos betegségben megnövekednek, és specifikus fehérje-akrolein és fehérje-HNE adduktok vannak jelen az ateroszklerotikus, valamint az Alzheimer-kóros betegek plakkjaiban, ami az aldehid által kiváltott UPR lehetséges alapját jelenti ezekben az állapotokban is. Számos más fehérje és nem fehérje célpont létezik, és az aldehid-indukált adduktok különböző oxidatív körülmények között fokozódnak. A specifikus fehérje-aldehid adduktok hozzájárulása az ER-ben, a mitokondriumokban, a DNS-ben vagy a membráncsatornákban ilyen körülmények között nem egyértelmű, de a jövőbeni vizsgálatok középpontjában fog állni, mert az aldehid-expozíció, a fehérje-aldehid adduktok és a kardiovaszkuláris toxicitás közötti “ok-okozati” kapcsolat tisztázása új terápiás célpontokat fog biztosítani, amelyek enyhíthetik az aldehid-expozíció néhány nemkívánatos hatását.