13.25.1 Introducere

Aldehidele sunt compuși cu o fracțiune carbonil (HC¼O) terminală și sunt fie nesaturate, adică conțin una sau mai multe legături duble carbon-carbon, fie saturate. Această diferență structurală are o mare importanță pentru reactivitatea chimică, deoarece aldehidele nesaturate sunt cu două până la trei ordine de mărime mai reactive decât aldehidele saturate cu o lungime similară a carbonului. Cu toate acestea, aldehidele, în general, sunt componente omniprezente în mediul înconjurător, iar abundența lor crescută este asociată cu un risc crescut de boli cardiovasculare la om. Cu toate acestea, abundența de aldehide în mediul înconjurător nu înseamnă întotdeauna nenorocire, deoarece multe alimente familiare conțin o varietate de aldehide netoxice care, pe lângă faptul că dau aromă alimentelor (de exemplu, anizaldehida, benzaldehida, cinamaldehida, aldehida citrală) și băuturilor (de exemplu, anizaldehida), sunt aproape sigur că stimulează acțiuni benefice la nivel sistemic la om, cum ar fi activitatea antiinflamatoare a cinamaldehidei. Cu toate acestea, aceste aldehide derivate în mod natural se află într-o oarecare măsură în „competiție” cu aldehidele generate în alimente în timpul procesului de gătire/încălzire, iar unele dintre acestea, pe lângă calitățile lor de ameliorare a mirosului/aromei (de exemplu, acroleina, formaldehida), ar putea foarte bine să fie dăunătoare pentru sănătatea consumatorului. În mod similar, aerul respirabil abundă în aldehide generate în timpul combustiei organice – de exemplu, gazele de eșapament ale avioanelor, gazele de eșapament ale automobilelor, fumul de țigară, fumul incendiilor forestiere, emisiile de la centralele electrice și așa mai departe – ceea ce duce la creșterea cantitativă a nivelurilor de aldehide saturate și nesaturate din aer, inclusiv acroleina, a-etilacroleina, formaldehida, crotonaldehida și multe altele. Unele dintre aceste aldehide sunt dificil de măsurat cu exactitate și își pot schimba structura chimică în timp datorită interacțiunilor chimice din aer (de ex, ozonul) și prin procese complexe fotodependente și, astfel, rezultă și noi compuși potențial periculoși.

Deși aldehidele din mediul înconjurător sunt inhalate de toți membrii populației, o listă mai scurtă de aldehide, prin utilizarea lor directă în procesele industriale, poate duce la expuneri profesionale potențial periculoase asociate cu generarea/utilizarea acestor aldehide în aceste industrii, cum ar fi în practicile de îmbălsămare și parfumerie (de exemplu, formaldehida). Pentru a exacerba această „încărcătură de aldehide din mediul înconjurător” mereu prezentă, expunerile profesionale industriale au loc cu compuși care sunt ulterior metabolizați în organism în aldehide reactive, care sunt implicate în toxicitatea organică din aval a compusului părinte. Acest scenariu a condus la mai mult de un exemplu ilustrativ al efectelor potențial dăunătoare ale expunerii la aldehide. De exemplu, lucrătorii fabricilor din industria maselor plastice expuși la clorură de vinil timp de mai multe decenii dezvoltă hemangiosarcom hepatic, o tumoră rară a celulelor endoteliale, la rate semnificativ mai mari decât cele înregistrate la lucrătorii neexpuși. Deși mecanismul precis nu este cunoscut, metabolitul 2-cloroacetaldehidă este implicat. În mod similar, efectele dăunătoare ale expunerii la 1,3-butadienă la om (și la modele experimentale) sunt atribuite conversiei acesteia în crotonaldehidă, o aldehidă nesaturată cu patru atomi de carbon. Chiar mai bine documentate sunt efectele secundare toxice (de exemplu, cardiotoxicitatea, toxicitatea vezicii urinare) ale medicamentului anticanceros, ciclofosfamida, care sunt în mare parte atribuite generării aldehidei nesaturate cu trei atomi de carbon, acroleina, iar aceste efecte sunt recapitulate în medii experimentale folosind acroleina singură sau cu precursorul acroleinei, alilamina. Pentru a complica situația, multe aldehide prezente în mediul înconjurător sau generate de expunerile din mediul înconjurător sunt, de asemenea, produse ca subproduse ale metabolismului normal în organismul uman. De exemplu, producția de acroleină este intensificată în condiții de stres oxidativ, diabet și inflamație și, astfel, aceste condiții favorizează probabil „eliberarea de aldehide indusă de aldehide”, care exacerbează invariabil patogeneza.

Indiferent de sursa de aldehidă sau de structura sa chimică, sistemul cardiovascular (inima și vasele de sânge) este extrem de sensibil la efectele expunerii la aldehide (de ex, vasodilatație, vasopresor, asomare miocardică) și, de asemenea, este bine echipat pentru a se apăra de toxicitatea indusă de aldehide prin intermediul unei varietăți de enzime metabolice și de detoxifiere. De fapt, inducerea enzimelor de metabolizare a aldehidelor cu ajutorul unor oxidanți dietetici model, cum ar fi ditiole-3-tiona (D3T), protejează celulele cardiovasculare împotriva provocărilor ulterioare cu oxidanți și aldehide, oferind dovezi pentru funcția protectoare a acestor sisteme. Polimorfismele genice în genele de metabolizare a aldehidelor, cum ar fi glutation S-transferazele (GST), reprezintă modificări ale capacității de metabolizare a aldehidelor și/sau ale specificității substratului în moduri care diminuează metabolismul aldehidelor și, prin urmare, ar putea duce la o toxicitate adăugată indusă de aldehide în țesuturile cardiovasculare, precum și în alte organe. Aceste experimente de pierdere naturală a funcției sunt evidențiate în studiile epidemiologice, unde, de exemplu, genotipul GSTT1- nul este asociat cu o morbiditate și o mortalitate crescută a bolilor cardiovasculare la fumătorii diabetici în comparație cu populația de referință cu GSTT1. Studii similare care utilizează modele animale modificate genetic au oferit un sprijin suplimentar pentru rolul protector al acestor sisteme enzimatice în celulele cardiovasculare supuse la diferite forme de stres aldehidic.

În ciuda unei multitudini de dovezi asociative privind efectele și toxicitatea cardiovasculară induse de aldehide, mecanismul (mecanismele) de bază care stă (stau) la baza acțiunii aldehidelor rămâne evaziv, deși studii recente au dezvăluit ținte endogene importante ale aldehidelor. De exemplu, lucrări recente au evidențiat interacțiunea aldehidelor cu clasa de receptori potențiali ai receptorilor tranzitorii (TRP) ai receptorilor neselectivi ai canalelor de calciu din membrană, inclusiv TRPA1, un receptor endogen pentru 4-hidroxi-trans-2-nonenal (HNE) și acroleină. TRPA1 mediază atât senzația de durere indusă de HNE, cât și edemul pulmonar și, respectiv, hipercontractilitatea căilor respiratorii induse de fumul de țigară și acroleină, prin intermediul fibrelor C senzoriale periferice situate în tot corpul. Mai mult decât atât, mecanismele generalizate prin care acumularea celulară crescută de aduși proteină-aldehidă în reticulul endoplasmatic (ER) declanșează stresul ER și răspunsul complex al proteinelor desfășurate (UPR), care a fost implicat în diabetul de tip II și în efectele cardiovasculare ale acestei afecțiuni. Mai mult, adaosurile proteină-aldehidă sunt crescute într-o varietate de stări de boală, iar adaosurile specifice de proteină-acroleină și proteină-HNE sunt prezente în plăcile pacienților cu ateroscleroză, precum și în cele ale pacienților cu boala Alzheimer, ceea ce oferă o bază potențială pentru UPR indusă de aldehide și în aceste afecțiuni. Există multe alte ținte proteice și neproteice, iar aducerile induse de aldehide sunt crescute într-o varietate de condiții oxidative. Contribuția adausurilor proteice-aldehidice specifice în ER, mitocondrii, ADN sau canale membranare în aceste condiții nu este clară, dar va fi în centrul studiilor viitoare, deoarece elucidarea relației de „cauză și efect” care stă la baza expunerii la aldehide, a adausurilor proteice-aldehidice și a toxicității cardiovasculare va oferi noi ținte terapeutice care ar putea ameliora unele dintre efectele neplăcute ale expunerii la aldehide.