Dimecres, juny 19, 2024
HomeCiència i salutHidrocarburs policíclics aromàtics: de l’espai interestal·lar a la cèl·lula

Hidrocarburs policíclics aromàtics: de l’espai interestal·lar a la cèl·lula

Els hidrocarburs policíclics aromàtics (HPA) són uns dels múltiples productes tòxics que generam els humans i dels quals ens hem de protegir exposant-nos el mínim possible al seu contacte, reduint al màxim possible la seva producció i controlant analíticament la seva presència en el medi ambient, els aliments i l’aigua que bevem. Es formen principalment com a conseqüència de la combustió incompleta de la matèria orgànica i alguns d’ells són provats cancerígens. Però, no només són això: ens arriben senyals de l’espai interestel·lar que indiquen que també hi són allà i, potser, han tengut  un paper primordial en l’inici d’aquest sorprenent fenomen terraqüi que és la vida.

La hipotètica llavor química de la vida

La radiació electromagnètica que s’emet als confins de l’espai ens aporta informació de com és la matèria i l’energia que constitueix l’univers i que, d’alguna forma, ha pogut originar el planeta Terra i la vida. I amb l’anàlisi de la radiació infraroja podem pensar que una gran part de la matèria carbonada de l’univers visible (potser fins a un 20 %) està constituïda, precisament, per HPA i altres estructures de carboni, altament estables, com els ful·lerens. La presència abundant d’hidrocarburs policíclics aromàtics en molts dels meteorits que han impactat amb la terra i dels quals n’hem pogut analitzar el contingut corroboren la possible connexió que aquestes molècules representen entre la bioquímica terrestre i la matèria interestel·lar de l’univers.  Així ho planteja la denominada hipòtesi del «món aromàtic» llançada per Ehrenfreund P, Rasmussen S, Cleaves J i Chen L l’any 2006 segons la qual a partir dels HPA arribats a la terra des de l’exterior i amb l’efecte catalític d’alguns silicats com l’olivina s’haurien format les molècules que constitueixen les peces fonamentals de la vida: aminoàcids, bases nitrogenades, hidrats de carboni, etc.

Actualment s’ha començat l’anàlisi dels 250 g de material recollit per la sonda  OSIRIS-REx provinents de la superfície de l’asteroide Bennu. Aquesta sonda va ser llançada per la NASA l’any 2016 amb l’objectiu d’arribar a l’esmentat asteroide i recollir-ne mostres que ens revelin la seva naturalesa química. El contacte entre la sonda i l’asteroide es va produir l’any 2020 i aquest passat 24 de setembre la sonda, que continua els seu viatge cap a l’asteroide Apophis, va deixar caure sobre la terra la càpsula que portava la preuada mostra. De moment sabem que el material agafat a Bennu conté la classe de silicats hidratats que segons els astrobiòlegs foren essencials en la gènesi de la vida quan arribaren a la terra fa més de 4000 milions d’anys. La matèria carbonada que  hi pugui haver (si és que n’hi ha), amb presència o no d’HPA, serà sens dubte una revelació que modularà de forma determinant els nostres coneixements sobre els orígens extraterrestres de la matèria viva.

Naturalesa química, origen i exposició als HPA

Els HPA són un ampli grup de més de 100 substàncies que tenen en comú una estructura química formada per dos a més nuclis aromàtics fusionats (comparteixen entre ells un o més costats de l’estructura cíclica) i integrats exclusivament per àtoms de carboni i hidrogen. Els que es generen a la Terra són producte de la combustió incompleta de matèria orgànica o bé del tractament i transformació del petroli. És a dir, majoritàriament es generen per l’activitat humana si bé una petita part de la càrrega ambiental pot provenir de fenòmens naturals com, per exemple, les erupcions volcàniques o incendis.

Es tracta de substàncies que, per la seva naturalesa química són molt poc o gens solubles en aigua i molt estables. Si hi afegim la toxicitat que els caracteritza, encaixen perfectament en la categoria de tòxics orgànics persistents. Els de major pes molecular (més de tres anells aromàtics), per la seva baixa volatilitat i capacitat adsorbent solen estar associats a partícules de l’aire o l’aigua, que acaben sedimentant i acumulant-se al sòl i al fons de les masses d’aigua superficials.

L’activitat industrial i els fums dels vehicles de combustió aporten una gran part dels HPA amb què podem entrar en contacte però, a part del tabac, que és la principal font d’exposició per als fumadors, l’alimentació aporta entorn del 70 % dels HPA que introduïm en el cos. Els aliments que contenen més HPA són, com és fàcil d’entendre, aquells que han estat torrats, fornejats o fumats. En el cas dels vegetals, encara que no hi ha gaires estudis per comparar i treure’n conclusions, la presència d’HPA, independentment del tractament tèrmic amb què es preparin, pot provenir de l’absorció a partir de sòls contaminats i de la deposició i penetració de partícules contaminades sobre les fulles.

“Els aliments que contenen més HPA són, com és fàcil d’entendre, aquells que han estat torrats, fornejats o fumats.”

Toxicitat dels HPA

Molts del HPA coneguts són, en major o menor mesura, potencials agents cancerígens, mutagènics, teratogènics i immunotòxics per a una gran varietat d’organismes vius. En el cas dels mamífers, la seva toxicitat deriva principalment de la reactivitat que tenen alguns dels productes del seu metabolisme, majoritàriament formats per acció d’enzims de la família dels citocroms P450 i altres oxidases. Tot i que el fetge és l’òrgan amb més presència d’aquests sistemes enzimàtics, també es troben a molts altres teixits com, per exemple, intestins, cor, pàncrees, melsa, pulmons, etc. Normalment, i mentre la presència d’HPA no sobrepassi uns nivells crítics, els productes d’oxidació d’aquests hidrocarburs, principalment epòxids, es conjuguen, també enzimàticament, amb substàncies solubles com el glutatió i són finalment eliminats per l’orina. Pot passar però, i aquí radica la toxicitat dels HPA, que alguns d’aquests epòxids a més de generar espècies reactives d’oxigen, reaccionin directament amb àcids nucleics o proteïnes. Una de les reaccions més estudiades és l’oxidació del benzo(a)pirè i la posterior formació d’adductes amb nucleòtids (veure figura). Tant la síntesi d’enzims oxidatius com altres efectes que regulen l’expressió genètica i que poden provocar mutacions i càncers, són conseqüència d’una altra de les interaccions bioquímiques dels HPA: l’activació dels receptors d’hidrocarburs arílics (Ahr, sigles en anglès), uns factors de transcripció que es troben en el citoplasma de moltes cèl·lules.

El benzo(a)pirè és, de fet, l’HPA del qual més evidència hi ha de la seva carcinogenicitat en humans. Segons la IARC (International Agency for Research on Cancer) el benzo(a)pirè estaria en el Grup 1 (cancerigen per als humans) mentre que per a molts altres HPA, tot i haver evidències de la carcinogenicitat en animals no s’ha demostrat en humans. La resta de grups en què la IARC classifica els agents segons la seva potencial o provada carcinogenicitat són: Grup 2A (probable cancerigen per als humans); Grup 2B (possible cancerigen per als humans) i Grup C (no cancerigen per als humans).

Entre els HPA que contempla la legislació d’aigües de consum europea hi figura, naturalment el benzo(a)pirè, amb un valor paramètric o límit admissible de 0,01 µg/l i una llista de 4 HPA que, en conjunt, no han de sobrepassar el nivell de 0,1 µg/l. La taula adjunta mostra les estructures moleculars i la classificació IARC dels HPA que actualment s’han de controlar analíticament a les aigües:

Els hidrocarburs policíclics aromàtics ens ofereixen una paradoxa més de la complexitat de la vida: de la possibilitat d’haver introduït a la Terra la matèria i la reactivitat química que va iniciar el camí de l’evolució biològica han esdevingut avui un perill per a moltes formes de vida. Mentre a altres part de l’univers el carboni interestel·lar, format en gran part per HPA, escampa la llavor de la química orgànica, aquí a la Terra, el carboni antropogènic en forma d’HPA entorpeix i amenaça la salut de la biosfera.

“El benzo(a)pirè és, de fet, l’HPA del qual més evidència hi ha de la seva carcinogenicitat en humans”

Bartomeu Adrover
Director del laboratori col·legial

Bibliografia

Bhagavatula Moorthy, Chun Chu, and Danielle J. Carlin. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: From Metabolism to Lung Cancer. TOXICOLOGICAL SCIENCES, 145(1), 2015, 5–15.

James R. Riordon. NASA’s first look at a sample from asteroid Bennu reveals life’sbuilding blocs. ScienceNews OCTOBER 11, 2023 AT 2:20 PM

Datta Madamwar. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Sources, Toxicity, and Remediation Approaches. Frontiers in Microbiology, November 2020 | Volume 11 | Article 562813

Deacqunita L. Diggs, Ashley C. Huderson, Kelly L. Harris, Jeremy N. Myers, Leah D. Banks, Perumalla V. Rekhadevi, Mohammad S. Niaz, and Aramandla Ramesh. Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and digestive tract cancers – a perspective. Environ Sci Health C Environ Carcinog Ecotoxicol Rev. 2011 October ; 29(4): 324–357

RELATED ARTICLES
- Advertisment -
Google search engine

Relacionados