Особенности и количественные характеристики взаимодействия бензо[а]пирена с фракциями липопротеинов плазмы крови человека

В работе рассмотрены особенности и количественные характеристики взаимодействия липопротеинов низкой (ЛПНП), очень низкой (ЛПОНП) и высокой (ЛПВП) плотности с полициклическим ароматическим углеводородом бензо[а]пиреном (Б[а]П). Материал и методы. Исследования выполнены с использованием препаративного ультрацентрифугирования фракций липопротеинов плазмы крови человека и флуоресцентной спектроскопии. Результаты. Приведены спектральные характеристики триптофановой флуоресценции фракций ЛПОНП, ЛПНП и ЛПВП при титровании раствором Б[а]П. Взаимодействие фракций ЛП с Б[а]П сопровождалось тушением флуоресценции триптофанилов: наибольшее снижение флуоресценции при насыщающих концентрациях Б[а]П отмечено для фракции ЛПВП - свыше 80 % от исходного уровня, слабее эффект Б[а]П был выражен для ЛПНП (65-74 %) и для ЛПОНП (50-60 %). На основании результатов кривых тушения триптофановой флуоресценции и с учетом молекулярных масс получены количественные характеристики взаимодействия фракций ЛП с Б[а]П: константы ассоциации были порядка (1,3–2,5) × 10^─6 М, а количество мест связывания для Б[а]П на частицах ЛП составило от 19 для ЛПВП и до 43 для ЛПОНП. Заключение. Полученные для комплексов ЛП с Б[а]П количественные характеристики взаимодействия позволяют считать ЛП плазмы крови реальными транспортными формами для Б[а]П и других гидрофобных соединений в клетки органов и тканей организма.

1. Page D., Boehm P.D., Douglas G.S., Bence A.E., Burns W.A., Mankiewicz P.J. Pyrogenic polycyclic aromatic hydrocarbons in sediments record past human activity: a case study in Prince William Sound, Alaska. Mar. Pollut. Bul. 1999; 38 (4): 247–260.

2. Bostrom C.E., Gerde P., Hanberg A., Jernstrom B., Johansson C., Kyrklund T., Rannug A., Törnqvist M., Victorin K., Westerholm R. Cancer risk assessment, indicators, and guidelines for polycyclic aromatic hydrocarbons in the ambient air. Environ. Health Perspect. 2002; 110 (3): 451–488. doi: 10.1289/ehp.110-1241197

3. Brevik A., Lindeman B., Rusnakova V., Olsen A.K., Brunborg G., Duale N. Paternal benzo[а] pyrene exposure affects gene expression in the early developing mouse embryo. Toxicol. Sci. 2012; 129 (1): 157–165. doi: 10.1093/toxsci/kfs187

4. Moffat I., Chepelev N., Labib S., Bourdon-Lacombe J., Kuo B., Buick J.K., Lemieux F., Williams A., Halappanavar S., Malik A., Luijten M., Aubrecht J., Hyduke D.R., Fornace A.J. Jr, Swartz C.D., Recio L., Yauk C.L. Comparison of toxicogenomics and traditional approaches to inform mode of action and points of departure in human health risk assessment of benzo[a]pyrene in drinking water. Crit. Rev. Toxicol. 2015; 45 (1): 1–43. doi: 10.3109/10408444.2014.973934

5. Castelli F., Librando V., Sarpietro M.G. Calorimetric approach of the interaction and absorption of polycyclic aromatic hydrocarbons with model membranes. Environ. Sci. Technol. 2002; 36 (12): 2717– 2723. doi: 10.1021/es010260w

6. Verma N., Pink M., Petrat F., Rettenmeier A.W., Schmitz-Spanke S. Exposure of primary porcine urothelial cells to benzo(a)pyrene: in vitro uptake, intracellular concentration, and biological response. Arch. Toxicol. 2012; 86 (12): 1861–1871. doi: 10.1007/s00204-012-0899-y

7. Safe S., Lee S.O., Jin U.H. Role of the arylhydrocarbon receptor in carcinogenesis and potential as a drug target. Toxicol. Sci. 2013; 135 (1): 1–16. doi: 10.1093/toxsci/kft128

8. Vauhkonen M., Kuusi T., Kinnunen P.K. Serum and tissue distribution of benzol[α]pyrene from intravenously injected chylomicrons in rat in vivo. Cancer Lett. 1980; 11 (2): 113–119. doi: 10.1016/0304-3835(80)90101-9

9. Polyakov L.M., Chasovskikh M.I., Panin L.E. Binding and treatment of benzo(a)pyrene by blood plasma lipoproteins: The possible role of apolipoprotein B in this process. Bioconjug. Chem. 1996; 7 (4): 396–400. doi: 10.1021/bc960005e

10. Поляков Л.М., Князев Р.А., Рябченко А.В., Котова М.В., Трифонова Н.В. Липопротеины крови как платформа для транспорта гидрофильных и гидрофобных соединений. Сиб. науч. мед. ж. 2019; 39 (4): 30–36. doi: 10.15372/SSMJ20190404 Polyakov L.M., Knyazev R.A., Ryabchenko A.V., Kotova M.V., Trifonova N.V. Blood lipoproteins as a platform for transport of hydrophilic and hydrophobic compounds. Sibirskiy nauchnyy meditsinskiy zhurnal = Siberian Scientific Medical Journal. 2019; 39 (4): 30–36. [In Russian]. doi: 10.15372/SSMJ20190404

11. Brown M.S., Goldstein J.L. The SREBP pathway: regulation of cholesterol metabolism by proteolysis of a membrane-bound transcription factor. Cell. 1997, 89 (3): 331–340. doi: 10.1016/s0092-8674(00)80213-5

12. Shu H.P., Bymun E.N. Systemic excretion of benzo(a)pyrene in the control and microsomally induced rat: the influence of plasma lipoproteins and albumin as carrier molecules. Cancer Res. 1983; 43 (2): 485–90.

13. Busbee D.L., Norman J.O., Ziprin R.L. Comparative uptake, vascular transport, and cellular internalization of aflatoxin-B1 and benzo(a)pyrene. Arch. Toxicol. 1990; 64: 285–290. doi: 10.1007/bf01972988

14. Hatch F.T., Lees R.S. Practical method for plasma lipoprotein analysis. Adv. Lipid Res. 1968; 6: 2–68. doi: 10.1016/B978-1-4831-9942-9.50008-5

15. Поляков Л.М., Суменкова Д.В., Князев Р.А., Панин Л.Е. Анализ взаимодействия липопротеинов и стероидных гормонов. Биомед. химия. 2011; 57 (3): 308–313. doi: 10.18097/pbmc20115703308 Polyakov L.M., Sumenkova D.V., Knyazev R.A., Panin L.E. The analysis of interaction lipoproteins and steroid hormones. Biomeditsinskaya khimiya = Biomedical Chemistry. 2011; 57 (3): 308–313. [In Russian]. doi: 10.18097/pbmc20115703308

16. Layeghkhavidaki H., Lanhers M.-C., Akbar S., Lynn G-P., Thierry O., Grova N., Appenzeller B., Jasniewski J., Feidt C., Corbier C., Yen F.T. Inhibitory action of benzo[α]pyrene on hepatic lipoprotein receptors in vitro and on liver lipid homeostasis in mice. PLoS One. 2014; 9 (7): e102991. doi: 10.1371/journal.pone.0102991