CZ58996A3 - Způsob odstraňování škodlivých oxidačních a karcinogenních těkavých nitrososloučenin z cigaretového kouře za použití biologických látek - Google Patents
Způsob odstraňování škodlivých oxidačních a karcinogenních těkavých nitrososloučenin z cigaretového kouře za použití biologických látek Download PDFInfo
- Publication number
- CZ58996A3 CZ58996A3 CZ96589A CZ58996A CZ58996A3 CZ 58996 A3 CZ58996 A3 CZ 58996A3 CZ 96589 A CZ96589 A CZ 96589A CZ 58996 A CZ58996 A CZ 58996A CZ 58996 A3 CZ58996 A3 CZ 58996A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- cigarette smoke
- filter
- biological
- cigarette
- smoke
- Prior art date
Links
- 239000000779 smoke Substances 0.000 title claims abstract description 132
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 title claims abstract description 12
- 150000002832 nitroso derivatives Chemical class 0.000 title claims description 19
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 title abstract description 137
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 title abstract description 18
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 title description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 81
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 claims abstract description 27
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 claims abstract description 21
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims abstract description 9
- 150000004032 porphyrins Chemical group 0.000 claims abstract description 7
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 30
- 241000208125 Nicotiana Species 0.000 claims description 26
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 claims description 26
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 claims description 22
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 claims description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 18
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 claims description 13
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 claims description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 claims description 9
- 102000016938 Catalase Human genes 0.000 claims description 7
- 108010053835 Catalase Proteins 0.000 claims description 7
- 239000006166 lysate Substances 0.000 claims description 7
- KSFOVUSSGSKXFI-GAQDCDSVSA-N CC1=C/2NC(\C=C3/N=C(/C=C4\N\C(=C/C5=N/C(=C\2)/C(C=C)=C5C)C(C=C)=C4C)C(C)=C3CCC(O)=O)=C1CCC(O)=O Chemical compound CC1=C/2NC(\C=C3/N=C(/C=C4\N\C(=C/C5=N/C(=C\2)/C(C=C)=C5C)C(C=C)=C4C)C(C)=C3CCC(O)=O)=C1CCC(O)=O KSFOVUSSGSKXFI-GAQDCDSVSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 5
- 229950003776 protoporphyrin Drugs 0.000 claims description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 102000004338 Transferrin Human genes 0.000 claims description 4
- 108090000901 Transferrin Proteins 0.000 claims description 4
- 239000012581 transferrin Substances 0.000 claims description 4
- 102000018832 Cytochromes Human genes 0.000 claims description 3
- 108010052832 Cytochromes Proteins 0.000 claims description 3
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 claims description 3
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 claims description 3
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 10
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 abstract description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 173
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 35
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 32
- 210000001132 alveolar macrophage Anatomy 0.000 description 30
- 210000002540 macrophage Anatomy 0.000 description 27
- 230000004044 response Effects 0.000 description 27
- -1 i.e. Chemical class 0.000 description 21
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 19
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 description 18
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 16
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 16
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 12
- 102000007637 Soluble Guanylyl Cyclase Human genes 0.000 description 12
- 108010007205 Soluble Guanylyl Cyclase Proteins 0.000 description 12
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical compound [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 230000000391 smoking effect Effects 0.000 description 12
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 11
- ZOOGRGPOEVQQDX-UUOKFMHZSA-N 3',5'-cyclic GMP Chemical compound C([C@H]1O2)OP(O)(=O)O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H]2N1C(N=C(NC2=O)N)=C2N=C1 ZOOGRGPOEVQQDX-UUOKFMHZSA-N 0.000 description 10
- ZOOGRGPOEVQQDX-UHFFFAOYSA-N cyclic GMP Natural products O1C2COP(O)(=O)OC2C(O)C1N1C=NC2=C1NC(N)=NC2=O ZOOGRGPOEVQQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 10
- RODXRVNMMDRFIK-UHFFFAOYSA-N scopoletin Chemical compound C1=CC(=O)OC2=C1C=C(OC)C(O)=C2 RODXRVNMMDRFIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000012981 Hank's balanced salt solution Substances 0.000 description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- FLAQQSHRLBFIEZ-UHFFFAOYSA-N N-Methyl-N-nitroso-4-oxo-4-(3-pyridyl)butyl amine Chemical compound O=NN(C)CCCC(=O)C1=CC=CN=C1 FLAQQSHRLBFIEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910002089 NOx Inorganic materials 0.000 description 7
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- HWYHZTIRURJOHG-UHFFFAOYSA-N luminol Chemical compound O=C1NNC(=O)C2=C1C(N)=CC=C2 HWYHZTIRURJOHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- HUDPLKWXRLNSPC-UHFFFAOYSA-N 4-aminophthalhydrazide Chemical compound O=C1NNC(=O)C=2C1=CC(N)=CC=2 HUDPLKWXRLNSPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IGXWBGJHJZYPQS-SSDOTTSWSA-N D-Luciferin Chemical compound OC(=O)[C@H]1CSC(C=2SC3=CC=C(O)C=C3N=2)=N1 IGXWBGJHJZYPQS-SSDOTTSWSA-N 0.000 description 6
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BJGNCJDXODQBOB-UHFFFAOYSA-N Fivefly Luciferin Natural products OC(=O)C1CSC(C=2SC3=CC(O)=CC=C3N=2)=N1 BJGNCJDXODQBOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 6
- UMFJAHHVKNCGLG-UHFFFAOYSA-N n-Nitrosodimethylamine Chemical compound CN(C)N=O UMFJAHHVKNCGLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 6
- CYCGRDQQIOGCKX-UHFFFAOYSA-N Dehydro-luciferin Natural products OC(=O)C1=CSC(C=2SC3=CC(O)=CC=C3N=2)=N1 CYCGRDQQIOGCKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XEHFSYYAGCUKEN-UHFFFAOYSA-N Dihydroscopoletin Natural products C1CC(=O)OC2=C1C=C(OC)C(O)=C2 XEHFSYYAGCUKEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 108060001084 Luciferase Proteins 0.000 description 5
- DDWFXDSYGUXRAY-UHFFFAOYSA-N Luciferin Natural products CCc1c(C)c(CC2NC(=O)C(=C2C=C)C)[nH]c1Cc3[nH]c4C(=C5/NC(CC(=O)O)C(C)C5CC(=O)O)CC(=O)c4c3C DDWFXDSYGUXRAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 102000019197 Superoxide Dismutase Human genes 0.000 description 5
- 108010012715 Superoxide dismutase Proteins 0.000 description 5
- 210000002889 endothelial cell Anatomy 0.000 description 5
- 210000005265 lung cell Anatomy 0.000 description 5
- 108010029942 microperoxidase Proteins 0.000 description 5
- XKABJYQDMJTNGQ-VIFPVBQESA-N n-nitrosonornicotine Chemical compound O=NN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 XKABJYQDMJTNGQ-VIFPVBQESA-N 0.000 description 5
- FWYIBGHGBOVPNL-UHFFFAOYSA-N scopoletin Natural products COC=1C=C2C=CC(OC2=C(C1)O)=O FWYIBGHGBOVPNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 5
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 102000015395 alpha 1-Antitrypsin Human genes 0.000 description 4
- 108010050122 alpha 1-Antitrypsin Proteins 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 238000001378 electrochemiluminescence detection Methods 0.000 description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- XKLJHFLUAHKGGU-UHFFFAOYSA-N nitrous amide Chemical compound ON=N XKLJHFLUAHKGGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 4
- 229920005547 polycyclic aromatic hydrocarbon Polymers 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 4
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 4
- SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N (-)-Nicotine Chemical compound CN1CCC[C@H]1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-JTQLQIEISA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000005089 Luciferase Substances 0.000 description 3
- 206010058467 Lung neoplasm malignant Diseases 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WBNQDOYYEUMPFS-UHFFFAOYSA-N N-nitrosodiethylamine Chemical compound CCN(CC)N=O WBNQDOYYEUMPFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 3
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 3
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 3
- 239000000306 component Substances 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 3
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- KNJDBYZZKAZQNG-UHFFFAOYSA-N lucigenin Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.C12=CC=CC=C2[N+](C)=C(C=CC=C2)C2=C1C1=C(C=CC=C2)C2=[N+](C)C2=CC=CC=C12 KNJDBYZZKAZQNG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 201000005202 lung cancer Diseases 0.000 description 3
- 208000020816 lung neoplasm Diseases 0.000 description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229960002715 nicotine Drugs 0.000 description 3
- SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N nicotine Natural products CN1CCCC1C1=CC=CN=C1 SNICXCGAKADSCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002826 nitrites Chemical class 0.000 description 3
- 230000009024 positive feedback mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 3
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 3
- HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N Acrolein Chemical compound C=CC=O HGINCPLSRVDWNT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 2
- 102000004506 Blood Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010017384 Blood Proteins Proteins 0.000 description 2
- 241000699800 Cricetinae Species 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 208000032843 Hemorrhage Diseases 0.000 description 2
- 238000012404 In vitro experiment Methods 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 description 2
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- QGMRQYFBGABWDR-UHFFFAOYSA-M Pentobarbital sodium Chemical compound [Na+].CCCC(C)C1(CC)C(=O)NC(=O)[N-]C1=O QGMRQYFBGABWDR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 2
- 206010057239 Post laminectomy syndrome Diseases 0.000 description 2
- GLNADSQYFUSGOU-GPTZEZBUSA-J Trypan blue Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].C1=C(S([O-])(=O)=O)C=C2C=C(S([O-])(=O)=O)C(/N=N/C3=CC=C(C=C3C)C=3C=C(C(=CC=3)\N=N\C=3C(=CC4=CC(=CC(N)=C4C=3O)S([O-])(=O)=O)S([O-])(=O)=O)C)=C(O)C2=C1N GLNADSQYFUSGOU-GPTZEZBUSA-J 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000003149 assay kit Methods 0.000 description 2
- 239000003855 balanced salt solution Substances 0.000 description 2
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 231100000433 cytotoxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000001472 cytotoxic effect Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- XRKMNJXYOFSTBE-UHFFFAOYSA-N disodium;iron(4+);nitroxyl anion;pentacyanide;dihydrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Fe+4].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].N#[C-].O=[N-] XRKMNJXYOFSTBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000010253 intravenous injection Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 description 2
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 description 2
- 210000003928 nasal cavity Anatomy 0.000 description 2
- 210000000440 neutrophil Anatomy 0.000 description 2
- 238000006396 nitration reaction Methods 0.000 description 2
- 229960001412 pentobarbital Drugs 0.000 description 2
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 229940083618 sodium nitroprusside Drugs 0.000 description 2
- NVBFHJWHLNUMCV-UHFFFAOYSA-N sulfamide Chemical compound NS(N)(=O)=O NVBFHJWHLNUMCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N sulfanilamide Chemical compound NC1=CC=C(S(N)(=O)=O)C=C1 FDDDEECHVMSUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940124530 sulfonamide Drugs 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N tert‐butyl hydroperoxide Chemical compound CC(C)(C)OO CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 2
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 2
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 2
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APIXJSLKIYYUKG-UHFFFAOYSA-N 3 Isobutyl 1 methylxanthine Chemical compound O=C1N(C)C(=O)N(CC(C)C)C2=C1N=CN2 APIXJSLKIYYUKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003349 3-pyridyl group Chemical group N1=C([H])C([*])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- OGRXKBUCZFFSTL-UHFFFAOYSA-N 4-(methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanol Chemical compound O=NN(C)CCCC(O)C1=CC=CN=C1 OGRXKBUCZFFSTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000582 ATP assay Toxicity 0.000 description 1
- 206010001889 Alveolitis Diseases 0.000 description 1
- 201000001320 Atherosclerosis Diseases 0.000 description 1
- DHLYDHNCPUAVHP-UHFFFAOYSA-N CC1C(C)(C)C(C)CC1 Chemical compound CC1C(C)(C)C(C)CC1 DHLYDHNCPUAVHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 208000005623 Carcinogenesis Diseases 0.000 description 1
- 102000004420 Creatine Kinase Human genes 0.000 description 1
- 108010042126 Creatine kinase Proteins 0.000 description 1
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 1
- 208000006558 Dental Calculus Diseases 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010014561 Emphysema Diseases 0.000 description 1
- 206010019695 Hepatic neoplasm Diseases 0.000 description 1
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Natural products CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-N L-arginine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCCN=C(N)N ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- 229930064664 L-arginine Natural products 0.000 description 1
- 235000014852 L-arginine Nutrition 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N L-histidine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N L-methionine Chemical compound CSCC[C@H](N)C(O)=O FFEARJCKVFRZRR-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N L-tyrosine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- 208000004852 Lung Injury Diseases 0.000 description 1
- 102000010750 Metalloproteins Human genes 0.000 description 1
- 108010063312 Metalloproteins Proteins 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000678 Mycotoxin Toxicity 0.000 description 1
- MZNYWPRCVDMOJG-UHFFFAOYSA-N N-(1-naphthyl)ethylenediamine dihydrochloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].C1=CC=C2C([NH2+]CC[NH3+])=CC=CC2=C1 MZNYWPRCVDMOJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004008 N-nitroso compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000008299 Nitric Oxide Synthase Human genes 0.000 description 1
- 108010021487 Nitric Oxide Synthase Proteins 0.000 description 1
- 229910004679 ONO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010030113 Oedema Diseases 0.000 description 1
- 206010061902 Pancreatic neoplasm Diseases 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 206010069363 Traumatic lung injury Diseases 0.000 description 1
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000021736 acetylation Effects 0.000 description 1
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229930013930 alkaloid Natural products 0.000 description 1
- 210000002821 alveolar epithelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 235000019728 animal nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000001093 anti-cancer Effects 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000011138 biotechnological process Methods 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000012503 blood component Substances 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000011692 calcium ascorbate Substances 0.000 description 1
- 230000036952 cancer formation Effects 0.000 description 1
- 150000001728 carbonyl compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 231100000504 carcinogenesis Toxicity 0.000 description 1
- 210000000748 cardiovascular system Anatomy 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 108091092356 cellular DNA Proteins 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- OEUUFNIKLCFNLN-LLVKDONJSA-N chembl432481 Chemical compound OC(=O)[C@@]1(C)CSC(C=2C(=CC(O)=CC=2)O)=N1 OEUUFNIKLCFNLN-LLVKDONJSA-N 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000012627 chemopreventive agent Substances 0.000 description 1
- 229940124443 chemopreventive agent Drugs 0.000 description 1
- 230000001055 chewing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- MLUCVPSAIODCQM-NSCUHMNNSA-N crotonaldehyde Chemical compound C\C=C\C=O MLUCVPSAIODCQM-NSCUHMNNSA-N 0.000 description 1
- MLUCVPSAIODCQM-UHFFFAOYSA-N crotonaldehyde Natural products CC=CC=O MLUCVPSAIODCQM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N cysteine Natural products SCC(N)C(O)=O XUJNEKJLAYXESH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000018417 cysteine Nutrition 0.000 description 1
- 125000000151 cysteine group Chemical group N[C@@H](CS)C(=O)* 0.000 description 1
- 210000000172 cytosol Anatomy 0.000 description 1
- 238000006193 diazotization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- OMBRFUXPXNIUCZ-UHFFFAOYSA-N dioxidonitrogen(1+) Chemical compound O=[N+]=O OMBRFUXPXNIUCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 231100000673 dose–response relationship Toxicity 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000012039 electrophile Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 210000003038 endothelium Anatomy 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000981 epithelium Anatomy 0.000 description 1
- 239000006167 equilibration buffer Substances 0.000 description 1
- 210000003238 esophagus Anatomy 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 201000001155 extrinsic allergic alveolitis Diseases 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 229940083124 ganglion-blocking antiadrenergic secondary and tertiary amines Drugs 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- RQFCJASXJCIDSX-UUOKFMHZSA-N guanosine 5'-monophosphate Chemical compound C1=2NC(N)=NC(=O)C=2N=CN1[C@@H]1O[C@H](COP(O)(O)=O)[C@@H](O)[C@H]1O RQFCJASXJCIDSX-UUOKFMHZSA-N 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N histidine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000487 histidyl group Chemical group [H]N([H])C(C(=O)O*)C([H])([H])C1=C([H])N([H])C([H])=N1 0.000 description 1
- 231100000003 human carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 150000004336 hydroxyquinones Chemical class 0.000 description 1
- 208000022098 hypersensitivity pneumonitis Diseases 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 235000021374 legumes Nutrition 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 208000014018 liver neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 231100000516 lung damage Toxicity 0.000 description 1
- 231100000515 lung injury Toxicity 0.000 description 1
- 208000037841 lung tumor Diseases 0.000 description 1
- 230000003050 macronutrient Effects 0.000 description 1
- 235000021073 macronutrients Nutrition 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229930182817 methionine Natural products 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 description 1
- 239000002636 mycotoxin Substances 0.000 description 1
- 201000010762 nasal cavity neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009935 nitrosation Effects 0.000 description 1
- 238000007034 nitrosation reaction Methods 0.000 description 1
- 108010042248 nitrosyl hemoglobin Proteins 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 201000002528 pancreatic cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000008506 pathogenesis Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 239000000137 peptide hydrolase inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229940097156 peroxyl Drugs 0.000 description 1
- CMFNMSMUKZHDEY-UHFFFAOYSA-N peroxynitrous acid Chemical compound OON=O CMFNMSMUKZHDEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000026731 phosphorylation Effects 0.000 description 1
- 238000006366 phosphorylation reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000003127 radioimmunoassay Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000004648 relaxation of smooth muscle Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 210000002345 respiratory system Anatomy 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 210000001685 thyroid gland Anatomy 0.000 description 1
- 235000019505 tobacco product Nutrition 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 210000003437 trachea Anatomy 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N triethylenediamine Chemical compound C1CN2CCN1CC2 IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N trisodium borate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]B([O-])[O-] BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N tyrosine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- 125000002987 valine group Chemical group [H]N([H])C([H])(C(*)=O)C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 210000003556 vascular endothelial cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
Vynález se týká způsobu odstraňování škodlivých sloučenin
obsažených v cigaretovém kouři (NO, NOX, karcinogenních
nitrosloučenin, volných radikálů, H2O2, CO,
aldehydů a stopových prvků), které dosud byly nedostatečně
zadržovány běžnými cigaretovými filtry. Způsob specificky
zahrnuje obohacení běžných současných filtrů
biologickými substancemi kovových iontů (Fe2+, Cu2+,
Mg2+) komplexovaných s porfyrinovým kruhem jakož i
Fe2+ iontů stereospecificky navázaných k proteinovým molekulám,
buď odděleně nebo v kombinaci. Obohacení těchto
běžných filtrů výše uvedenými biologickými substancemi
nemění ani fyzikální vlastnosti cigaretového kouře (pach,
chuť a vzhled) ani fyzikální vlastnosti filtru jako takového.
Description
Způsob odstraňování škodlivých oxidačních a karcinogenních těkavých nitrososloučenin z cigaretového kouře za použití biologických látek
Oblast techniky
Předložený vynález se týká způsobu odstraňování škodlivých sloučenin,tj· oxidů dusíku, volných radikálů, aldehydů, peroxidu vodíku, oxidu uhelnatého, stopových prvků a karcinogenních těkavých nitrososloučenin, které jsou inhalovány při kouření cigaret, substancí, které až dosud nejsou dostatečně zadržovány za použití běžných cigaretových filtrů.
Dosavadní stav techniky
Sada publikací v mezinárodních časopisech potvrzuje, že cigaretový kouř se dělí do dvou fází: a) pevné fáze (dehet) a b) plynné fáze. Tato separace se objevuje při použití typického Cambridge filtru ze skelných vláken, který odstraňuje 99,9 % částic, které jsou větší než 0,1 pm. Cigaretový dehet obsahuje výrazně vysoké koncentrace velmi stabilních volných radikálů, které mohou být klasifikovány do nejméně čtyř odlišných kategorií. Semichinony v rovnováze s chinonem a hydroxychinony jsou považovány za volné radikály s nejzajímavějšími chemickými vlastnostmi. Chinonový systém redukuje molekulární kyslík za vzniku superoxidu (02), který pak spontánní dismutací tvoří peroxid vodíku (H2O2). V plynné fázi je zde více než 1015 organických radikálů na zatáhnutí s poločasem životnosti menším než 1 sekunda, které jsou inhalovány. Je paradoxní, že však přes jejich mžikový poločas životnosti, si tyto radikály mohou udržet vysoké hladiny aktivity po více než 10 minut v plynné fázi. Ve skutečnosti je koncentrace těchto radikálů odpovídajícím způsobem zvyšována při přibližování se ke konci filtru cigarety. Vysvětlení tohoto paradoxu lze nalézt v udržení trvalého stavu; díky pokračující produkci volných radikálů (Pryor W.A., Stone K. , Ann.N.Y.Acad.Sci.686:12-28, 1993).
Oxid dusnatý (NO) je nejdůležitějším volným radikálem v plynné fázi cigaretového kouře, který se během kouření účastní reakčního sledu, kterým jsou vytvářeny oxid dusičitý, isoprenové radikály, peroxylové radikály a alkoxylové radikály. Cigaretový kouř také obsahuje odpovídající počet aldehydů, které přispívají k jeho toxickým účinkům. Bylo zjištěno, že okamžitá množství aldehydů extrahovaných z cigaretového kouře působí jak proteinový katabolismus tak oxidaci thiolových skupin plasmových proteinů. Tyto vlastnosti jsou přičítány aldehydům a jsou výsledkem reakcí mezi karbonylovou skupinou aldehydů a -SH a -NH2 skupinami plasmových proteinů. Například akrolein z cigaretového kouře rychle reaguje s -SH skupinami za vzniku karbonylových sloučenin (Alving K., Forhem C. a Lundberg J.M.,
Br.J.Pharmacol. 110:739-746, 1993). V dehtu cigaretového kouře jsou přítomny stopové prvky, například železo, měd, mangan a kadmium, které se účastní mnoha volných radikály produkujících reakcí a vedou ke tvorbě velmi aktivních sekundárních radikálů (např. peroxyradikálú, alkoxyradikálů, superoxidu, cytotoxických aldehydů atd.). Zavedení stopových prvků do plic během kouření cigarety vede k sériím redox reakcí jak v plicních kapalinách tak alveolárních makrofázích, což vede ke tvorbě velmi aktivních hydroxylových radikálů (OH*). Tyto hydroxylové radikály jsou většinou vytvářeny za přítomnosti železa Fentonovou reakcí. Měd může také tvořit hydroxylové radikály reakcí s peroxidem vodíku v plících. Mangan v nízkých koncentracích (IQ-7 Μ) , stimuluje rozpustnou guanylát cyklásu endotheliálních buněk plic vyvoláním produkce oxidu dusnatého a superoxidu mechanismem pozitivní zpětné vazby (Youn Y.K.t Lalonde C. a Demling R., Free Rad.Biol.Med.12:409-415, 1992). Oxid uhelnatý je produkován během spalování tabáku. Množství CO je zadrženo v plících i po exhalaci, což vede ke stimulaci rozpustné guanylát cyklásy po její interakci s herae skupinou enzymů endothe1 iálnich buněk a jiných buněk v plicní tkáni. Zvýšené hladiny cyklického GMP v buňkách, spojené s mechanismem pozitivní zpětné vazby zvyšují produkci oxidu dusnatého a superoxidu (Watson A., Joyce Η., Hopper L. a Pride
N.B., Thorax 48:119-124, 1993). NO plyn, který muže produkován mnoha buněčnými typy, zahrnujícími vaskulární endotheliální buňky a retikulární endotheliální buňky, působí relaxaci hladkých svalů (Lowenstein C.J., Dinerman J.L., Snyder S.H.
Ann.Intern.Med.120:227-237,1994). Jsou zde také exogenní zdroje NO, které jsou považovány za podobně odpovědné za vyvolání poškození krevních cév a jiných tkání. Je dobře známo, že sekundární a terciární aminy mohou reagovat s nitrity a jinými nitrozačními činidly za vzniku N-nitrosoaminu (Lowenstein C.J., Dinerman J.L., Snynder S.H. Ann. Intern.Med. 120:227-237, 1994). Od roku 1974 mnoho studií demonstrovalo, že během sklizně, lisování tabáku a kouření jsou alkaloidy nitrosovány na tabákové specifické N-nitrosoaminy (TSNA). Z TSNA identifikovaných v tabáku a/nebo jeho kouři jsou N-nitrosonornikotin (NNN),
4-(methylnitrosoamino)-l-(3-pyridyl)-l-butanon (NNK) a 4-(methylni trosoamino)-l-(3-pyridyl)-l-butano 1 (NNAL) silnými živočišnými karcenogeny. NNN indukuje tumor v plících myši, tumory trachey u křečků a tumory dutiny nosní a esofágu u krys. NNK vyvolává tumory plic u myší, křečků a krys a také tumory jater, nosní dutiny a pakreatu u krys. Orální nanášení směsi NNN a NNK elicituje tumory v orální dutině a plících krys. Typické množství jak NNK tak NNN v hlavním proudu cigarety je 200 ng/cigaretu (Hecht S.S., Spratt T.E. a Trushing N. Carcinogenesis, 9:161-165, 1988).
Náš současný výzkum, týkající se vlivu cigaretového kouře na tkáň plic zjistil, že NO reaguje se superoxidem za vzniku silné oxidačního radikálu peroxynitri tu (ONOO-), který vyvolává sekundární poškozující reakce v klíčových biomolekulách. Jak metabolické tak škodlivé účinky NO v buňkách byly studovány v naší laboratoři v pokusech in vitro a in yivo.
NO se oxiduje, za přítomnosti kyslíku, na oxid dusičitý (NO2). Rychlost této oxidace závisí na koncentraci kyslíku a druhé mocnině koncentrace NO. Oxid dusičitý je jasně cytotoxický a je transformován na nitrit a nitrát ve vodných roztocích. Navíc tvoří NO komplexy se stopovými prvky a/nebo s metaloproteiny, například hemoglobinem (Wink D.A., Darbyshire J.F., Nims R.W., Saavedra J.E. a Ford P.E., Chem.Res.Toxicol. 6:23-27, 1993).
NO, který reaguje se superoxidem za vzniku škodlivé sloučeniny ONOO může působit určité typy superoxidové toxicity. ONOO' je neobvykle stabilní, což je v souladu s jeho silným oxidačním potenciálem (+1,4 V). Během rozkladu vytváří silně oxidační deriváty, zahrnující hydroxylový radikál, oxid dusičitý a nitroniový ion. Následkem toho jakákoliv modifikace v NO a superoxidové produkci tkáněmi může vést ke tvorně silných sekundárně oxidačních radikálů (Deliconstantinos G., Villiotou V., Stavrides J.C., Cancer MOl.Biol. 1:77-86, 1994). Konečně ONOO' a jeho estery (RO-ONO nebo RP-ONO2) mají sklon působit inaktivaci alfa-l-proteinasového inhibitoru (alPI). Toto může být přičteno skutečnostem, že:a) peroxid vodíku samotný nepůsobí rychlou inaktivaci aPlI, ale působí pouze za přítomnosti NO, kdy se tvoří ONOO* a probíhá rychlá inaktivace alPI, b) roztoky terc.butylperoxynitritú (RO-O-O-NO2) nebo ONOO* působí inaktivaci 1PI samotné a c) aminy a aminokyseliny chrání 1PI protenasu před rychlou inaktivaci (Mořeno J.J. a Pryor W.A., Chem.Res.Toxicol. 5:425-431, 1992). Mimo volné radikály obsažené v cigaretovém kouři představují aktivované alveolární makrofágy další důležitý zdroj produkce volných radikálů kuřáky. Alveolární makrofágy aktivované cigaretovým kouřem při dýchání praskají, což vede ke zvýšené produkci* kyslíkových volných radikálů (hlavně 0*2, NO a H2O2). U kuřáků je objevuje zvýšené množství jak alveolárních makrofágů tak cirkulujících neutrofilů. Kyslíkové volné radikály cigaretového kouře byly také zahrnuty do vývoje rakoviny plic. Inhalovaný cigaretový kouř působí zvýšený oxidační stres v plicních buňkách, vedoucí k redukci v koncentraci intracelulárních antioxidantů, H2O2 reaguje, přes produkci hydroxylových radikálů, s DNA buněk a působí rozrušení dvoujitého řetězce. Protože tomuto přerušení může být zabráněno přídavkem katalásy, jsou tak nepřímo potvrzeny škodlivé účinky H2O2 a hydroxylových radikálů na celulární DNA (Leanderson P., Ann.N.Y. Acad.Sci. 686:249-261, 1993). Navíc H2O2 může působit transformaci v tracheálním epithelu plic a byly spojeny v vývojem bronchogenního karcinomu u kuřáků. Tato škodlivá úloha H2O2 (obsaženého v cigaretovém kouři) v buňkách plic a vývoji rakoviny plic je tak silně naznačena. Dehet z cigaretového kouře obsahuje jak semichinonové radikály a železo, tak vytvořený systém pro produkci hydroxylových radikálů. Různé stopové prvky obsažené v dehtu cigaretového kouře (Fe, Cu, Mn, Cd) mohou působit jak intracelulárně tak extracelulárné. Fe2 + dobře známou Fentonovou reakcí:
Fe2+ + H2O2 > Fe3+ + OH' a OH* působí pletoru oxidační reakce hydroxyÍovými radikály. Podobně j produkce hydroxy1ových radikálů může být dosaženo u Cd2*. Mn2* ( |
je charakteristický stimulátor rozpustné guanylát cyklasové j aktivity. Cd2* obsažený v cigaretovém kouři je výjimečně [ toxický v plicích. U kuřáků se objevuje dvojnásobek normální E koncentrace Cd2* v jejich plicích. Toto naznačuje, že Cd2* ( nahrazuje Zn2* za přítomnosti normálního stavu v endothelu j plicních cév (Kostial K., v: Trace Elements in Human and . J
Animal Nutrition (vyd.W.Mertz) páté vyd., sV.2:319-345, j
Academie Press, Inc.Orlando, Fl. 1986). Aldehydy-přítomné v cigaretovém kouři, reagují s -SH a -NHz skupinami proteinů ihned a stávají se inertními. Krotonaldehyd ( a, 0 nenasycený aldehyd obsažený v cigaretovém kouři snižuje koncentraci -SH skupin a zvyšuje koncentraci karbonylproteinů (Stadtman E.R.,
Science 257:1220-1224, 1991).
V současnosti jsou velmi doporučovány cigaretové filtry.
Okamžitým účinkem přidání filtrů k cigaretám je dosažení | maximálního zadržení škodlivých sloučenin přítomných jak v plynné tak v pevné fázi v cigaretovém kouři. Epidemiologické studie u kuřáků ukázaly, že zde je dávkově závislá bez ohledu na to, zda je cigaretový kouř podáván v plynné fázi, pevné fázi nebo kombinované fázi (Surgeon General of U.S.Public í
Health Service. The health consequences of using smokeless { tobacco, N.H.Publ.No 86-2874, Bethesda, MD, 1986). Bylo zjištěno, že modifikace cigarety je sama praktickým přiblížením k redukcí škodlivých sloučenin obsažených v cigaretovém kouři. Toho bylo nejprve dosaženo použitím běžných filtrů a pak změnou složení tabáku chemickým zpracováním.
Změny ve výrobě cigaret byly také provedeny za použití S porézního papíru nebo papíru vyrobeného z tabákových listů. V posledních 15 letech bylo vynaloženo mnoho úsilí na to, aby kouření méně poškozovalo zdraví: snížením množství kouře na
Ί cigaretu; změnou průměru cigarety; a použitím perforovaných filtrů. Perforované filtry umožňuji zředění cigaretového kouře vzduchem až na 50 %. V kombinaci s perforovanými filtry bylo také použito aktivní uhlí. Toto bylo následováno výraznou redukcí výtěžků dehtu a nikotinu v kouři. Takové techniky se používají zejména pro rozvinuté země jako je Rakousko, Kanada, Francie, Německo, Švédsko, Anglie a USA. Průměrný výtěžek dehtu a nikotinu v americké cigaretě byl snížen ze 39 mg a 2,7 mg v roce 1955 na 13 mg a 1 mg v roce 1991. V Evropském společenství trend snižování obsahu dehtu a nikotinu v cigaretovém kouři ještě pokračuje. Horní povolená hranice dehtu v lednu 1993 je 15 mg a má být snížena na 12 mg na počátku ledna 1998. Nicméně v jiných zemích je obsah dehtu v cigaretovém kouři 22 mg (Mitacek E.J., Brunneman K.D., Pollednak A.P., Hoffman D. a Suttajit M., Prev.Med.20:764-773, 1991). Změny provedené ve výrobě cigaret vedly ke specifickému odstranění určitých toxických substancí z cigaretového kouře; specifičtěji byly zavedeny celulozoacetátové filtry, které umožňují parciální odstranění polotěkavých fenolů a těkavých N-nitrosoaminů (Brunnermann K.D., Hoffman D., Recent
Adv.Tobacco Res. 17:71-112, 1989). Oxid uhelnatý je selektivně redukován použitím perforovaných filtrů. Koncentrace karcinogenních polynukleárních aromatických uhlovodíků (PAH) byla selektivně redukována za použití tabáku obohaceného nitrity. Nicméně redukce PAH v tabáku za použití vysokých koncentrací nitritu vede k nežádoucímu zvýšení karcinogenních N-nitrosoaminů, proto bylo nutné redukovat PAH alternativními prostředky (Hoffman D., Hoffman I., Wynder E. 1., Lung Cancer and the Changing Cigarette in Relevance to Human Cancer of N-Nitroso-compound, Tobacco Smoke and Mycotoxins. (vyd.
O'Neill I.K., Chen J. a Bartsch H.) sv.105:449-459, 1991).
Z výše uvedeného je zřejmé, že je nezbytné vyrobit filtr |
Ji s
c schopný odstranění škodlivých oxidů dusíku, volných radikálů, _________ peroxidu vodíku, aldehydů a karcinogenních nitrososloučenin, i které jsou všechny odpovědné za škodlivé vlivy cigaretového kouře na respirační a kardiovaskulární systém. Pro j identifikaci škodlivých sloučenin obsažených v cigaretovém | kouři byly provedeny chemické, biologické experimenty. j
Provedené chemické experimenty jsou následující: í
a) Identifikace a kvantitativní stanovení NO a NOx za použití „ í nové chemické a biologické metody (tato metoda byla vyvinuta v jnaší laboratoři).
b) Identifikace volných radikálů za použití lucigen-závislých chemiluminiscenčních metod.
c) Identifikace aldehydů a chinonu stimulací enzymatického 5 systému luciferin-luciferasa (tato metoda byla také vyvinuta v í naší laboratoři).
d) Identifikace a kvantitativní stanovení stopových prvků za použití metody oxidace luciferinu luciferasou za přítomnosti
ATP (tato metoda byla vyvinuta v naší laboratoři).
e) Identifikace a kvant itaticni stanovení H2O2 za použití isoluminol-mikroperoxidása závislé chemiluminiscenční metody.
f) Identifikace a kvantitativní stanovení 0N00 spektrofotometricky a luminolem posílené chemiluminiscenční metody.
g) Identifikace karcinogenní nitrososloučeniny luminolem posílené chemiluminiscence.
Biologické experimenty byly provedeny následující:
a) Identifikace NO použitím izolované rozpustné guanylát cyklasové aktivity jako funkčního parametru.
b) Identifikace 0N00 použitím hodnocení oxidačního stresu lidských erythrocytú indukovaného 0N00.
c) Identifikace CO použitím izolované rozpustné guanylát cyklasové aktivity jako funkčního parametru.
Dále byly provedeny následující in vitro experimenty:
a) Izolace alveolárních makrofágů z krysích plic.
b) Hodnocení oxidačního stresu alveolárních makrofágů indukovaného terč.butylhydroperoxidem (t-BHP).
c) Stanovení NO/NO2/0N00~ produkovaného alveolárními makrof ágy.
d) Stanovení H2O2 produkovaného alveolárními makrofágy.
e) Vliv exogenního H2O2 na produkci NO alveolárními makrofágy
Pokusy in vivo na lidských dobrovolnících byly provedena pro stanovení následujících sloučenin:
a) Stanovení NO v exhalovaném vzduchu nekuřáků.
b) Stanovení NO v exhalovaném vzduchu kuřáků.
c) Stanovení NO v exhalovaném cigaretovém kouři.
d) Stanovení 0N00~ v exhalovaném cigaretovém kouři.
e) Stanovení volných radikálu v exhalovaném cigaretovém kouři
f) Stanovení aldehydů v exhalovaném cigaretovém kouři.
Pro stanovení NO, NOx obsažených a) v cigaretovém kouři, b) uvolněných alveolárními makrofágy po podnětu cigaretovým kouřem a c) v exhalovaném cigaretovém kouři lidských dobrovolníků byla navržena a vyrobena komora z pevných tyčí z čirého Plexiskla o průměru 2,5 cm, které byly z jednoho konce vyvrtány soustruhem pro vytvoření shodné konické dutiny v každé z tyčí z Plexiskla. Tyto byly dále zpracovány a leštěny na otevřených koncích, za vzniku spojené zkosené oblasti, vytvářející velmi těsné spojení mezi dvěma konickými dutinami. Tenký čtverec teflonové vrstvy (polytetrafluoroethylen o síle 0,0015 palců) byl umístěn mezi sestavy, které byly znovu stlačeny šrouby utahovanými prsty. Dvě trubkové části na obou stranách membrány umožňují biologicky aktivní vzorek a reaktivní substanci injektovat, odebrat nebo modifikovat na kterékoliv straně membrány během biologické reakce (obr. 1).
A. Stanovení NO chemiluminiscencí
Standardní NO roztok byl připraven podle literatury (Deliconstantinos G., Villiotou V., Fassitsas C., (1992),
J.Cardiovasc.Pharmacol. 12 str.63-65) a (Deliconstantinos G., Villitou V., Stavrides J.C., (1994) v: Biology of Nitric Oxide, vyd. Feelish M., Busse R. , Moncanda S., Portland Press, v tisku). Reakční roztok složený z Hankova vyváženého solného roztoku (HBSS) pH 7,4; H2O2 (500 μΜ); luminol (30 μΜ a celkový objem byl 500 μΐ. Lahvička byla intenzivně míchána a emise byla zaznamenávána v Bedrthold AutoLumat LB953 luminometru.
B. Chemické stanovení NO/NO2
Chemické stanovení NO bylo založeno na diazotaci sulfanolamidu NO v kyselém pH a následnou oxidací scopoletinu, který může být detegován fluorometricky jak bylo popsáno dříve Deliconstantinos G., Villitou V., Fassitsas C.,
J.Cardiovasc.Pharmacol 12: str.63-65, 1992). Alveolární makrofágy v HBSS ¢106 buněk/ral) byly smíseny se 100 μΐ činidla, složeného z: 20 % sulfanilamidu ve 20 % H3PO4 a 25 μΜ scopoletinu. Rozklad fluorescence byl sledován při teplotě místnosti (22 0C) pomoci zařízení Aminco SPF-500 Fluorescence Spectrophotometer. Fluorescence byla sledována kontinuálně po dobu, dokud mohla být měřena strmost přímky (přibl.8 min). Měření strmosti byla převedena na nmol NO za použití standardní křivky konstruované s různými koncentracemi čistého NO. Nitritový (NO2) koncový produkt NO syntézy byl měřen na bázi své akumulace v supernatantech buněk kultivovaných jeho rteakcí s Griessovým činidlem. _______
C. Spektroskopické stanovení peroxynitri tu (ONOO“)
ONOO“ byl syntetizován, titrován a uchováván jak popsáno dříve (Deliconstantinos G., Villitou V., Stavrides J.C., v: Biology of nitric oxide (vyd. Feelisch Μ., Busse R. a Moncada S.) Protland Press (v tisku). Vzhledem k nestabilitě ONOO“ při pH 7,4, byla UV stektra zaznamenávána přímo po smísení H2O2 a NO roztoku. Koncentrace ONOO“ byla stanovena na základě e302 nm hodnoty 1670 M“ 1 cm-1. UV spektra byla uváděna po odečtení bazálního UV H2O2 na odpovídající koncentrace.
D. Hodnocení volných radikálů
Hodnocení volných radikálů bylo provedeno za použití lucigenin/DAMCO (1,4-diazabicyklo[2,2,2]oktan)-indukované chemiluminiscence jak bylo dříve popsáno (Deliconstantinos G., Villitou V., Krueger G.R.F., J.Viral Dis. 1:22-27, 1993). Reakční směs obsahuje HBSS pH 7,4; lucigenin (30 μΜ); DAMCO (100 μΜ). Lahvička byla intenzivně promíchána a emise byla zaznamenána na Bedrthold AutoLumat LB953 luminometru. Byly použity akceptory kyslíkových volných radikálů (SOD, mannitol, histidin, methionin).
E. Hodnocení stopových prvků a aldehydů
Eseje byly založeny na luciferasou katalyzované oxidaci D-luciferinu za přítomnosti ATP-magnesiové soli podle reakce:
luci ferasa
LH2+ATPMG2 *+02------>0xylucif erin+ATP+O2aPPi+Mg2 + + světlo
Sto pové-prvky- Cd2 +,Cu2* Fe*-*—zvyáují- ak-t-vvituluciferasy a maximum cherailuminiscenční odezvy je úměrně zvýšeno podle koncentrace stopových prvků až na 10 pg. Reakce se provádí v HBSS pH 7,4 v celkovém objemu 0,5 ml.
Pro hodnocení aldehydů byl použit stejný enzymatický systém luciferin/luciferasa, ale za nepřítomnosti ATP. Aldehydy reagují s enzymatickým systémem za vzniku chemiluminiscence bez přítomnosti ATP. Činidla, která byla použita, byla získána z ATP assay Kit (Calbiochem-Novabiochem CA, USA).
ty
F. Izolace alveolárních makrofágů
Stručně, krysy byly usmrceny intravenozní injekcí pentobarbitalu sodného, thorax byl otevřen, plice perfuzí zbaveny krve pomocí Ca2+ prostého studeného (4 °C) fosfátem pufrovaného salinického roztoku (PBS; pH 7,4) a odstraněny celé z dutiny hrudní. Homogenát krysích plic byl získán opakovaným průchodem tkáně stříkačkou a pak jejím průchodem postupně stálw jemnějšími ocelovými síty o počtu pórů 32, 62 a 68 na palec - mesh - a za konstantního proudu Finkelsteinova vyváženého solného roztoku (FBSS; pH 7,4). Konečná suspenze alveolárních makrofágů byla shromážděna, filtrována a odstředována při 300 x g po 10 minut na peletu buněk. Buněčná peleta, obsahující více než 98 % makrofágů, byla promyta a resuspendována v Ringerově roztoku. Postup byl dvakrát opakován. Na krysu bylo získáno přibližně 10 x 10 8 makrofágů. Viabilita byla hodnocena pomocí trypanové modře.
F. Identifikace nitrososloučenin
Nitrososloučeniny byly identifikovány pomalým uvolňováním . o xi du- d u s na t ého -fNG-)—po- -j-e ji eh z pr a c ován í— s -H 2 0 2.R e a k čni——— roztok obsahuje dimethylnitrosamin a/nebo diethylnitrosamin (1 μΜ) ; H2O2 (500 μΜ); Lurainol (30 μΜ) v HBSS pH 7,4, celkový objem 0,5 ml. Violka byla intenzivně míchána a emise byla zaznamenávána pomocí Bedrthold AutoLumat LB953 luminometru. Mannitol (100 mM), DMSO (100 mM) a cystein (3,0 mM) byly použity pro identifikaci tvorby ONOO“.
Λ ·
G. Izolace alveolárních makrofágů
Stručně, krysy byly usmrceny intravenózní injekcí pentobarbitalu sodného, thorax byl otevřen, plice perfuzí zbaveny krve pomocí Ca2+ prostého studeného (4 °C) fosfátem pufrovaného salinického roztoku (PBS; pH 7,4) a odstraněny celé z dutiny hrudní. Homogenát krysích plic byl získán opakovaným průchodem tkáně stříkačkou a pak jejím průchodem postupně stále jemnějšími ocelovými síty o počtu pórů 32, 62 a 68 na palec - mesh - a za konstantního proudu Finkelsteinova vyváženého solného roztoku (FBSS; pH 7,4). Konečná suspenze aplveolárních makrofágů byla shromážděna, filtrována a odstřelována při 300 x g po 10 minut na peletu buněk. Buněčná peleta, obsahující více než 98 % makrofágů, byla promyta a resuspendována v Ringerově roztoku. Postup byl dvakrát opakován. Na krysu bylo získáno přibližně 10 x 10 8 makrofágů. Viabilita byla hodnocena pomocí trypanové modře.
H. Oxidační stres alveolárních makrofágů vyvolaný terč.butyl-1-hydroperoxidem (t-BHP)
Tvorba kyslíkových volných radikálů alveolárními makrofágy vyvolaná pomocí t-BHP (2,5 mM) byla stanovena za použití luminolové chemiluminiscenční metody.
Chemiluminiscenční odpověd byla zaznamenána jak dříve uvedeno a
s pomocí zařlz&ní Bedrthold ΑυΐοΒυΓη3ΐ(ϋΤ1ίοοη5ΐ3ηζίηο5θ.,______________„__________ r
Krueger G.R.F., J.Viral Dis. 1, 22-27 1993). , s
I. Stanovení peroxidu vodíku (H2O2) j i
I
Byl připraven koktejl isoluminol/mikroperoxidasa (100 mM | boritan sodný, 1 mM isoluminol, 0,01 mM mikroperoxidasa v 70 % vody a 30 % methanolu při pH 8). 50 μΐ tohoto činidla bylo smícháno s izolovanými alvelolárními makrofágy (106 buněk) v .
HBSS v celkovém objemu 0,5 ml. Chemilurainiscenční odezva byla | převedena na nmol H2O2 použitím standardní křivky vytvořené | j
pomocí různých koncentrací čistého H2O2. !
J. Příprava a čištění rozpustné guanylát cyklásy (sGC) pro CO i
hodnocení !
i fe i
sGC z lidských endotheliálních buněk byl čištěn · i
GTP-agarosovou chromatografií. Cytosoly (10 mg proteinu) byly ě vloženy na GTP-agarosovou kolonu (1,8 x 9 sm), uvedeny do i rovnováhy se 25 mM Tris-HCl pufrem pH 7,6, obsahujícím 250 mM .
sacharoza a 10 mM MnCl2. sGC pak byla eluována z kolony 5 ml rovnovážného pufru plus 10 mM GTP.
!
S g
i
K. Stanovení cyklické GMP s
Koncentrace cGMP byly stanoveny radioimunoesejí po ΐ acetylaci vzorků acettanhydridem (Delikonstantinos G., a Kopeikina L., Anticancer Res: 9: 753-760, 1989). Reakční směs obsahuje triethanolamin/HCl (50 mM); ceratinfosfát (5 mM);
MgCl2 (3 mM), isobutylmethylxantin (1 mM), kreatin kinásu (0,6 í jednotek), GTP (1 mM); rozpustnou guanylát cyklasu (1 pg proteinu) v celkovém objemu 150 μΐ. Reakce byly iniciovány přídavkem GTP a inkubovány po 10 min při 37 °C. Inkubační medium bylo odsáto a cGMP byla extrahována přídavkem ledově
-s tudené HCl~(Or fM).—Po—10 min-by l y- vzorky přeneseny -na novou plotnu, sušeny a rekonstituovány v 5 mM octanu sodném (pH 4,75) pro stanovené cGMP. Vytvořená cGMP byla stanovena použitím cGMP esejového kitu (Amersham).
Podstata vynálezu
Cílem předloženého vynálezu je vytvořit a aplikovat metody, ve kterých se používají biologické substance, které specificky reagují a zachycují následující:
a) NO a NOx,
b) CO,
c) H2O2,
d) volné radikály,
e) aldehyd-chinony,
f) karcinogenní nitrososloučeniny,
g) odstraňují stopové prvky kadmium, měd, mangan, železo atd, které jsou inhalovány během kouření.
Tento vynález je založen na předpokladu, že:
a) Existuje výběr vhodných látek k zachycování, podobných hemoglobinu nebo lyzátum erythrocytů nebo jakékoliv substanci, která obsahuje stereospecificky vázané železo
b) Existuje výběr akceptorů, které obsahují porfyrinový kruh s železem (např. protoporfyrin)
c) Existuje výběr akceptorů, které obsahují porfyrinový kruh, který neobsahuje nezbytně železo
d) Existuje výběr akceptorů, které obsahují porfyrinový kruh komplexovaný s jinými kovy, např. Mg2*, Cu2*
e) Biotechnologický proces bude zřízen pro obohacení materiálů, které se v současnosti používají pro výrobu cigaretových filtrů,které budou obsahovat výše uvedené biologické substance - akceptory.
___________-Základní myšlenka tohoto vynálezu spočívá- v -konceptu, že impregnace běžných cigaretových filtrů a/nebo filtrů, obsahujících aktivní uhlí, může být obohacena biologickými substancemi, vyznačujícími se přítomností kovových iontů Fe2*, Cu2+, Mg2* komplexovaných s porfyrinovým kruhem, jakož i Fe2+ specificky navázaným k molekulám proteinu, což umožňuje, aby byly odstraněny škodlivé sloučeniny obsažené v cigaretě před tím, než kuřák inhaluje cigaretový kouř. Tato skutečnost je hlavní charakteristikou předloženého vynálezu a tvoří nespornou inovaci s velmi snadnou průmyslovou využitelností.
Příklady provedení vynálezu
Způsoby průmyslového využití
Tento vynález byl proveden následujícím způsobem pokud jde o jeho průmyslovou využitelnost:
Roztok 1 mg/ml hemoglobinu a/nebo lyzátu erythrocytú ve fosfátem pufrovaném salinickém roztoku (PBS) s pH 7,4 byl připraven a přidán ke 100 mg aktivovaného dřevného uhlí. Směs byla inkubována 30 min při teplotě místnosti a filtrována přes S&S Carl Schleier & Schuell Co USA filtrační papír. Spektrofotometricky by.lo stanoveno množství neabsorbovaného hemoglobinu ve filtrátu. Aktivní uhlí obohacené hemoglobinem bylo sušeno při teplotě místnosti. Množství 200 mg suchého aktivního uhlí obohaceného hemoglobinem bylo umístěno mezi dva běžné filtry tak, že veškerý nasávaný cigaretový kouř přichází do styku s aktivními skupinami molekul (Fe2*, Fe3*, -SH,
-NH2)(obr.2). Tyto kompatibilní materiály jsou nyní být schopny použití pro výrobu nových cigaretových filtrů, které od ted budou nazývány jako biologické filtry.
- Alternativné může být hemoglobin nahrazen biologickými________ substancemi, charakterizovanými přítomností kovových iontů Fe2*, Cu2*, Mg2* komplexovaných s porfyrinovým kruhem, jakož i Fe2* navázaným stereospecificky k proteinovým molekulám jako je transferin, katalasa, protoporfyrin, cytochrom C, chlorofyl.
Alternativně by.l připraven roztok 5 mg/ml hemoglobinu a/nebo lyzátu erythrocytú ve fosfátem pufrovaném salinickém roztoku (PBS) s pH 7,4 a skanován při 25 °C za použití Acta Beckman záznamového spektrofotometru. Pík absorbance byl konzistentně pozorován při 540 nm a 575 nm (Smith R.P., Kruzsyma H., J.Pharmacol.Exper.Ther. 191, 557-563, 1974).
Běžně dostupné cigaretové filtry byly impregnovány těmito roztoky a byly sušeny při 25 až 35 °C. Tyto kompatibilní materiály jsou nyní připraveny pro použití při výrobě nových cigaretových filtrů, které nyní budeme označovat jako biologické filtry. Tyto nové biologické filtry zajišťují, že se kouř, který je inhalován dostává plně do kontaktu s aktivními skupinami hemoglobinových molekul a/nebo lyzátu ve filtru bez změny fyzikálních vlastností nebo chuti cigaretového kouře. Z estetických důvodů může být malá část (3 mm) běžného filtru přizpůsobena viditelnému koci biologického filtru.
Alternativní průmyslové metody zahrnují následující:
Byl připraven roztok 5 mg/ml protoporfyrinu v roztoku pufru (PBS) pH 7,3 a skanován při 25 °C za použití Acta Beckman záznamového spektrofotometru. Excitace protoporfyrinu ultrafialovým zářením (498-408) produkuje oranžovočervenou fluorescenci mezi 620-630 nm. Běžné filtry byly pak impregnovány (namočením) výše uvedeným roztokem a sušeny i
-----horkým.-vzduchem—( 25-35 α C) .-----------Alternativně se skanuje roztok 5 mg/ml transferinu v PBS pH 7,4 za použití Acta Beckman záznamového spektrofotometru, železitý transferin vykazuje charakteristické spektrum při 470 nm. Byly použity v současnosti běžně používané metody pro impregnaci běžných filtrů.
Alternativně se připraví roztok 5 mg/ml katalasy v PBS pH
7,4. Postupuje se dále podle výše uvedené metody pro přípravu biologického filtru.
Alternativně se připraví roztok 5 mg/ml cytochromu C v PBS pH 7,4. Postupuje se dále podle výše uvedené metody pro přípravu biologického filtru.
Alternativně se výše uvedené biologické substance umístí mezi dva běžné filtry v pevné formě tak, že veškerý cigaretový kouř procházející filtrem přichází do styku s aktivními skupinami molekul (Fe2+, Fe3+, -SH, -NH2).
Analýza výsledků
Různé biologické substance použité k obohacení běžných filtrů byly shledány zadržujícími toxické sloučeniny (NO, CO, volné radikály, H2O2, aldehydy a stopové prvky a nitrososloučeniny) z cigaretového kouře v různých stupních, jak je zřejmé z dále uvedené tabulky:
| Akre.D-tnr-----NG ....ΟΏ---vtrbné H-rG->-------alrtehvd.v_ | nit rasa- stopové - slouče- prvky niny | ||||||
| % | % | rádi- % kály % | % | ||||
| % | % | ||||||
| hemoglo- | |||||||
| bin | 90 | 90 | 90 | 80 | 90 | 90 | 95 |
| transferin 85 | 90 | 60 | 60 | 60 | 75 | 50 | |
| katalasa | 85 | 90 | 90 | 90 | 80 | 80 | 80 |
| protopor- | |||||||
| f yrin | 85 | 90 | 70 | 80 | 70 | 75 | 80 |
| cytoch- | |||||||
| rom C | 85 | 80 | 70 | 80 | 60 | 60 | 70 |
| chlorofyl | 15 | 10 | 40 | 15 | 10 | 10 | 80 |
| Bylo | dosaženo vysokého stupně | zadržení | vysoce | škodíivých | |||
| složek cigaretového | kouře | a kouř z | cigarety | (20 ml) | byl | ||
| f i 1trován | přes | biologický | filtr a | porovnáván | s kouřem, který |
byl filtrován přes běžný filtr (20 ml). Pouze 1 ml cigaretového kouře odebíraný přes běžný filtr byl porovnáván se 40 ml cigaretového kouře odebíraného přes biologický filtr Je zřejmé, že biologické filtry mají 40násobnou schopnost zadržení stopových prvků ve srovnání s běžnými filtry.
V následujícím podrobném popisu příkladů jsou reprezentativní výsledky uvedeny pro lepší pochopení aktivity těchto biologických substancí.
a) Identifikace NO obsaženého v cigaretovém kouři za použití metody cemiluminiscence:
NO byl identifikován za použití luminolem zesílené chemiluminiscenční metody jak je popsáno v příkladové části. Obr.3 a 4 ilustrují typický experiment identifikace a hodnoceni NO jakož i -jeho zachycenr po prúchodu^cigaretového--------------- !
a kouře přes biologický filtr. Zdá se, že více než 90 % NO je 'i zachyceno hemoglobinem. Účinnost biologického filtru je zřejmá ί ze zachycení a neutralizace NO, který byl zahrnut v toxických reakcích jak buněk plic tak v kapalinách plic, zejména byl-li |
I vytvořen silně oxidačním ONOO' |
b) Identifikace volných radikálů obsažených v cigaretovém - j kouři za použití chemiluminiscenční metody: ?
Volné radikály byly identifikovány chemiluminiscenční !
odezvouvyvolanou systémem lucigenin/DAMCO po jeho reakci s !
| volnými radikály. Obr.5 představuje charakteristický pík ve 2 I sekundách chemi luminiscenční odezvy, která byla inhibitována ze 100 % po průchodu cigaretového kouře biologickým filtrem. 1
Zachycení volných radikálů biologickými filtry naznačuje, že | i
zde dojde ke snížení oxidačního stresu v alveolárních !
| makrofázích, které je působeno běžným cigaretovým kouřem. | i
I
S
c) Identifikace H2O2 obsaženého v cigaretovém kouři za použití b chemiluminiscenční metody
H2O2 byl hodnocen chemiluminiscenční odezvou produkovanou systémem isoluminol/mikroperoxidasa. Obr. 6 ukazuje charakteristický pík chemiluminiscence způsobené přítomností H2O2 v cigaretovém kouři. Za přítomnosti katalasy (100 jednotek/ml) byla chemiluminiscenční odezva inhibována přibližné z 90 %. Jestliže cigaretový kouř prošel biologickým filtrem, byla pozorována 80% redukce chemiluminiscence. Systém isoluminol/mikroperoxidasa je specifický pro identifikaci H2O2. Volné radikály obsažené v cigaretovém kouři evokují okamžitou chemiluminiscenci po své reakci s isoluminolem. Tato okamžitá chemiluminiscence se jeví jako 10 % celkové c he m ilum iscencevyvoTáně“''H2O2~ ra-píftomno s t i-- vetnýc hr adř káhú, protože katalása inhibuje maximální chemiluminiscenční odezvu až asi 90 %. Retence H2O2 zjevně redukuje jak oxidační stres tak produkci NO alveolárními makrofágy.
d) Identifikace stopových prvků a aldehydů obsažených v cigaretovém kouři za použití enzymatického systému lucifeřin/luciferasa.
Stopové prvky obsažené v cigaretovém kouři byly identifikovány jejich schopností stimulovat luciferasovou aktivitu. Obr. 7 představuje:
1) chemiluminiscenční odezvu vyvolanou oxidací luciferinu za přítomnosti ATP,
2) zvýšenou chemiluniniscenční odezvu za přítomnosti Cd2+ iontů (0,5 mg),
3) zvýšenou chemi luminiscenční odezvu za přítomnosti Cu2·*· iontů (0,5 mg),
4) zvýšenou chemiluminiscenční odezvu způsobenou cigaretovým kouřem (1 ml) a
5) inhibici chemiluminiscenční odpovědi (s ohledem na odpověď způsobenou cigaretovým kouřem) vyvolané 40 ml cigaretového kouře po jeho průchodu biologickým cigaretovým filtrem. Je zřejmé, že chemiluminiscenční odezvy způsobené stopovými prvky obsaženými v běžném cigaretovém kouři jsou více než 40krát vyšší než u kouřů, které procházejí biologickým filtrem. Odstranění stopových prvků biologickými filtry může mít jak krátkodobé tak dlouhodobé účinky. Krátkodobé účinky mohou vyvolat inhibici poškození složek a substancí v krvi (Cd).
Aldehydy obsažené v cigaretovém kouři byly identifikovány a hodnoceny za použití stejného enzymatického systému luciferin/luciferasa za nepřítomnosti ATP. Aldehydy jsou schopny^xpúsobitoxidacilucifěrinu.Obrů S^řeďs tavuj-e-—charakteristickou chemiluminiscenční odezvu, která by měla být nejméně větší než hodina. Chemiluminiscenční odezva byla inhibována ze 100 %, jestliže použitý cigaretový kouř procházel biologickým filtrem, což znamená. Ze účinnost biologického filtru pro odstranění toxických aldehydů je podstatná.
e) Identifikace nitiřosos loučenin v cigaretovém kouři.
Identifikace nitrososloučenin obsažených v cigaretovém kouři byla dosažena hodnocením pomalého uvolňování NO z nitrososloučenin po jejich zpracování s H2O2. Jak je znázorněno na obr. 9 byl pík chemiluminiscenční odpovědi získán za přibližně 900 sekund. Průchod cigaretového kouře biologickým filtrem ukazuje 90% inhibici v pozorované chemiluminiscenční odpovědi a její pík se objevuje za přibližně 1200 sekund. Pomalé uvolnění NO nitroprusidem sodným (SNP) po jeho zpracování s H2O2 je rovněž znázorněno. Obr. 10 představuje pomalé uvolňování NO jak z nitrosloučenin diethylnitrosaminu a dimethylnitrosaminu tak z hemoglobinem obohacených nitrososloučenin z cigaretového kouře zpracovaného s H2O2. Je zřejmé, že NO uvolněný nitrososloučeninami z cigaretového kouře, které vytvořily adukty s hemoglobinem, probíhá stejně jako uvolnění NO u nitrososloučenin diethylnitrosaminu a dimethylnitrosaminu. Obr. 11 představuje uvolnění NO nitrososloučeninarai cigaretového kouře, které vytvořily adukty s hemoglobinem po té, co byly adukty hemoglobin-nitrososloučenina ozářeny UVB (100 mJ/cm2) po jednu minutu. Uvolnění no bylo hodnoceno za přítomnosti H2O2 a poskytlo chemiluminiscenční odpověd za 1 sekundu. Postupné zvyšování pozorované na obr. 11 je způsobeno působením H2O2 na hemoglobin.
(E ent on re akc e) i-----------------------------------f) Produkce NO plicními makrofágy:
Byly provedeny pokusy in vitro za pomoci speciální komory, která byla vytvořena v naší laboratoři a která je uvedena na obr. 1. Teflonová membrána, oddělující dva prostory v komoře, je propustná pro plynný NO a nepropustná pro NOz a ONOO.K1idové plicní makrofágy izolované jak popsáno v příkladové části, byly suspendovány v HBSS pufrovém roztoku (1 x 1%6 buněk/ml) a umístěny do prostoru A komory. Do prostoru B komory se umístí 2,5 ml Griessova činidla nebo činidla sulfaniamid/scopoletin. NO uvolněný makrofágy v prostoru A difunduje přes teflonovou membránu do prostoru B a váže se s Griessovým a/nebo sulfamid/scopoletin činidlem, ve kterých se zachytí. Toto znamená, že plicní makrofágy produkují plynný NO. Množství NO aktuálně přítomného v prostoru B se pak stanoví spektrofotometricky nebo fluorofotometricky. Množství ONOO- a NO2 obsažená v prostoru A komory se také stanoví za použití Griessova a/nebo sulfamid/scopoletin činidla. Výše uvedené pokusy byly opakovány po podnětu makrofágú cigaretovým kouřem před jejich umístěním do prostoru A. Výsledky, jak je znázorněno na obr.12, ukazují,že cigaretový kouř snižuje množství produkovaného NO, zatímco se zvyšuje produkce ONOO- v plicních makrofázích, což nepřímo indikuje obrovskou produkci jak NO tak 02, které interagují za vzniku ONOO.
Opakování výše uvedených pokusů za použití biologických filtrů (tj. ve kterých byl cigaretový kouř odebírán přes biologický filtr) ukazuje, že jsou-li použity biologické substance, jsou produkována stejná množství NO2 a 0N00~ v prostoru A a podobná množství NO v prostoru B, jako by makrofágy nebyly podníceny cigaretovým kouřem. V této souvislost i bylyt ak é--s lo žkyGríešVovááí ihíd[á~póllž ity “p ro hodnocení kinetik nitrosace meziproduktem(y) generovaným během NO/Oz reakce ve vodném roztoku při fyziologickém pH. Přídavek cigaretového kouře (50 mi) ke 100 mM fosfátovému roztoku pH
7,4, obsahujícímu 25 mM sulfanilamidu a 2,5 mM
N-(l-naftylethylendiamin dihydrochlorid (NEDD) generuje absorpci při lambdaaax=496 indikující charakteristiku azoproduktu vzniklého z nitrace. Za uvážení stojí důsledky těchto pozorování vis-a-vis k očekávaným reaktivitám NO za podmínek, odpovídajících fyziologickým,kde maximální koncentrace NO v buněčném mikroprostředí jsou předpokládány v rozmezí 0,5 až 10 μΜ. NO koncentrace jsou výrazně zvýšeny během kouření cigarety se škodlivými vlivy na buňky plic.
g) Oxidační stres plicních makrofágů:
Výsledky účinků cigaretového kouře na oxidační stres plicních makrofágů jsou ilustrovány na obr. 13. Hodnocení oxidačního stresu za použití t-BHP, ukazují, že cigaretový kouř působí dvojnásobný oxidační stres, než probíhá u nevystavených makrofágů. Jestliže cigaretový kouř prošel biologickým filtrem, byl pozorován oxidační stres podobný stresu u nevystavených plicních makrofágů. Je tak jasně indikována eliminace oxidačního stresu indukovaného cigaretovým kouřem u makrofágů. Cigaretový kouř je nyní prostý substancí, které působí oxidační stres u plicních makrofágů.
h) H2O2 produkovaný plicními makrofágy:
H2O2 podukovaný makrofágy vystavenými cigaretovému kouři vykazuje více než lOnásobnou produkci než je tomu u nevystavených makrofágů. Použití biologického filtru ukazuje snížení produkce H2O2 o 90 % (obr.14) ve srovnání s běžnými ____filtry zřejmé,--ž^ jak ctgarétOážy~lčOK^ř-vyvatává-o-x-tďaén-t—— stres u makrofágú, zvyšuje se produkce toxického H2Q2 v těchto buňkách.
i) Rekonsti tuční pokusy:
Množství cyklické GMP produkované NO uvolněným alveolárními makrofágy bylo stanoveno za použití komory uvedené na obr. 1, kde byla rozpustná guanylát cyklása umístěna do prostoru A a alveolární makrofágy byly umístěny do prostoru B. Množství NO produkovaného makrofágy byla stanovena během 50 minut s a bez buněk vystavených cigaretovému kouři. Makrogágy vystavené cigaretovému kouři (10 ml) uvolňují přibližně desetkrát menší množství NO vzhledem k neošetřeným buňkám což představuje lOkrát menší produkci cyklického GMP. Výše uvedený postup byl opakován za použití cigaretového kouře procházejícího biologickým filtrem.Ukazuje se statisticky nevýznamný rozdíl vzhledem k nevystaveným makrofágúm (kotrola)(obr.15). Akumulace NO v prostoru B byla zvýšena více než 5krát, jestliže alveolární makrofágy byly zpracovány s H2O2 (5 mM) obr.6. Toto potvrzuje, že H2O2 zvyšuje produkci NO mechanismem pozitivní zpětné vazby. Dráha L-arginin/NO v makrofázích je v souladu s myšlenkou, že cigaretový kouř působí uvolnění NO/ONOO.
k) Identifikace oxidu uhelnatého (CO) v cigaretovém kouři:
Přítomnost CO v cigaretovém kouři byla stanovena za použití biologické metody založené na stimulaci rozpustné guanylát cyklasy pomocí CO.
Zavedení HBSS nasyceného cigaretovým kouřem do prostoru A komory, za přítomnosti superoxidu tak, že neutralizuje NO a
-za-veden-í--ruzpust né guanylá t e-ykr 1 asy“do~prdTfóríFB Je d e ke zvýšení produkce cyklické GMP způsobené difúzí CO z prostoru A do prostoru B. Průchod cigaretového kouře biologickým filtrem 1 redukuje množství produkovaného cyklického GMP přibližně o 80 j % (obr. 17). Výše uvedené údaje naznačují, že jsou škodlivé | složky NOx a CO obsažené v cigaretovém kouři zadrženy a ' 1 neutralizovány biologickými filtry.
A I
In vivo pokusy
a) Nejprve byla potvrzena přítomnost NO a ONOO“ v exhalovaném j l
cigaretovém kouři. NO byl identifikován v exhalovaném I cigaretovém kouři u lidských dobrovolníků, kouřících cigaretu nesoucí běžný filtr, po zavedení exhalovaného kouře do E kyselého roztoku (50ml) pH 4. NO koncentrace byla hodnocena j luminolem zvýšenou chemiluminiscenční metodou popsanou v pokusné sekci, za použití standardních křivek připravených s !
i komerčním NO. Byla zjištěna NO koncentrace 0,045 mM. Pokusy j( byly opakovány za použití biologických filtrů a NO koncentrace v inhalovaném kouři byla přibližně o 70 % nižší ve srovnání s běžným filtrem (obr. 18). Koncentrace ONOO“ byla stanovena za j použití roztoku NaOH l,2M,a ukazuje zvýšení v absorpci při 303 nm (obr. 19)(e3 0 3m= 1670 M_1cm“1). Naše pokusy ukazují, že během kouření obsahuje exhalovaný kouř velká množství ONOO“ I (průchod 50 ml exhalovaného kouře do 5 ml NaOH 1,2M poskytne roztok 0,9 mM ONOO)-. Poměr NO/ONOO“ v exhalovaném kouři byl stanoven 1:20.
Proto se zdá, že NOx je v plicích transformován na ONOOpři reakci se superoxidem v plících. Superoxid je uvolňován z obou makrofágů a redox reakce se ojevují v plících během kouření. Cigaretový kouř odebíraný pumpu neobsahuje ONOO-, nicméně mnoho NOx reaguje se superoxidem nebo kyslíkem za vznikunitri tovýchiontů(N02).^ONOO~setvóřípouze^tehdy,— když cigaretový kouř vstupuje do plic. Použití biologických filtrů redukuje exhalovaná množství NO a ONOO“ o 70 %
b) ONOO reaguje s hydrogenuhličitanovými ionty lidských erythrocytů podle rovnice
ONOO- + HCO3- —---> HCO3 + NO2 + OH“
Hydrogenuhličitanové ionty oxidují luminol jakož i aromatické a heterocyklické molekuly. Alternativně může ONOO“ peroxidovat hydrogenuhličitan na peroxyhydrogenuhličitan další silně oxidační druh. Na druhé straně superoxid dismutasa (SOD) katalyzuje nitraci ONOO“ a široký okruh fenolických sloučenin včetně tyrosinu v proteinech.
Je zde tedy několik potenciálních mechanismů, kterými hydrogenuhličitan a SOD by mohly ovlivňovat celkovou reaktivitu ONOO“ v buňkách. Přítomnost ONOO vytvořeného v plících inhalací cigaretového kouře, vykazuje výrazné zvýšení oxidačního stresu u erythrocytů, který byl detegován chemiluminiscenční odezvou, objevující se během 5 sekund. Stejný pokus provedený za použití biologického filtru vede většinou ke 100% inhibici oxidačního stresu u lidských erythrocytů (obr. 2). Hemoglobin nebo erythrocytové lyzáty vystavené ONOO“ (obsažený v exhalovaném cigaretovém kouři) vyvolává odstranění dvou píků při 540 a 575 nm, normálně pozorovaných u hemoglobinu. Výsledky podobné jako jsou výše popsány byly dosaženy u 12 dobrovolníků a jsou uvedeny na obr.
21. Jestliže hemoglobin a/nebo lyzát byly vystaveny malému množství exhalovaného kouře (10 ml) byl pozorován posun píků z 540 a 575 na 525 a 555 nm v souladu se tvorbou nitrosylhemoglobinu. Pokusy byly opakovány za použití
-bio4og i-ckých-f il trú...Pozar-Qvané-pí kys t-zachovává jT~své - — | i
charakteristické vlnové délky. i
d) Aldehydy byly identifikovány v exhalovaném kouři lidských dobrovolníků pomocí jejich charakteristických chemiluminiscenčních píků. Pokusy byly opakovány za použiti !
j biologických filtrů a byla pozorována 90 redukce | i
chemiluminiscenční odpovědi pozorované při použití běžného i
filtru (obr. 22). Je zřejmé, že biologické f i 1 try. ods traňuj í a - !
neutralizují aldehydy v cigaretovém kouři protože zadržují oxidanty a tak zjevně inhibují iniciaci redox reakce, probíhajících v plicích, které by mohly vést k produkci !
endogenních aldehydů. í i
i i
e) Volné radikály byly identifikovány v cigaretovém kouři od j lidských dobrovolníků, pomocí charakteristických i chemiluminiscenčních píků těchto látek. Dobrovolníci použili cigarety s běžnými a biologickými filtry. Byli požádáni o | vyfukování kouře (50 ml) do kyselého roztoku (0.01N HCl)(50 1 ml) pH:6 a po 5 min a 60 min byla stanovena chemiluminiscenční j i
odezva. Při pH 6 se vydechovaný ONOO- spontánně rozkládá. |
Během 5 min vznikne 160% zvýšení chemiluminiscenční odezvy ve | vydechovaném kouři prošlém přes běžný filtr ve srovnání s I i
cigaretovým kouřem prošlým přes bilogický filtr (obr. 23). a
Jestliže nasycení vydechovaným kouřem bylo ponecháno jedno hodinu, zvýšil se rozdíl v chemiluminiscenční odezvě ze 160 % na 250 % (obr. 24). Toto je v souladu s myšlenkou, že redoc j reakce probíhají kontinuálně v cigaretovém kouři přes chinonové radikály a produkují serie aktivovaných druhů kyslíku, které působí biologické poškození.
Komentář
Naše studie ukázaly, že alveolární makrofágy umožňují endogenníNOsyntézu.podobnéjaRoj inébúňky^a^jsOU-schopny— uvolňování NO/ONOO“ po prodlouženou dobu po vystavení cigaretovému kouři. Dále jakmile se těmito buňkami začne uvolňovat NO, stává se produkce NO samostatnou i po odstranění stimulu. Taková reakce je přičítána schopnosti NO z cigaretového kouře stimulovat alveolární makrofágy pro uvolnění NO a ONOO po dobu několika hodin po odstranění stimulu. Reakce může být iniciována produkcí H2O2 v plících po stimulaci alveolárních makrofágu cigaretovým kouřem. H2O2 stimuluje NO syntásovou aktivitu plicnxch buněk za vzniku NO a ONOO“ po dobu více než jedné hodiny po odstranění stimulu.
Naše pokusy skutečně ukázaly, že průchod cigaretového kouře přes biologický filtr vede k 90% redukci (ve srovnání s běžným filtrem) oxidačního stresu v krysích alveolárních makrofázích. ONOO“ radikál vytvořený v plících může umožnit atak a inaktivovat al-proteinasainhibitor (alPI). Inhibice alPI v lidských plících často působí emphysem,při kterém je snížena kapacita plic. Statictické údaje naznačují, že kouření je předpokladem pro vývoj emphysemu (Southon P.A., Pwis G., Free Radicals in Medicine, Involment in human Disease. Mayo Clin.Proc. 63:390-408, 1988). V in vivo pokusech provedených na 12 dobrovolnících kuřácích bylo prokázáno 90% snížení exhalovaného NO/ONOO“, jestliže inhalovaný cigaretový kouř prošel biologickým filtrem.
Kyslíkové volné radikály byly také zahrnuty v patogenezi IgA imunitním komplexem vyvolané alveolitis. Předcházející ošetření zvířat superoxid dismutasou, katalasou, chelátorem železa desferioxaminem, nebo akceptorem hydroxylových radikálů DMSO, potlačuje vývoj poškození pli-c. Naopak jsou plíce neošetřených pozitivních kontrolních zvířat charakterizovány přítomností zvýšeného počtu alveolárních makrofágů.
Intersticiální edém a hemoragie jsou rovněž přítomny. Dále v tomto-fnodelu poškození plic ie také^L-argihTn vysoce' “ ~ jj protektivní jak je demonstrováno redukcí: vaskulární |
permeabi1 i ty; vaskulárního krvácení; a poškození vaskuárních andotheliálních a alveolárních epitheliálních buněk. Tato zjištění naznačují, že makrofágy jsou zdrojem nebezpečí vyvolávaného NO, 02, H2O2 a OH sloučeninami (Mullingan M.S., J
Jonhson K.J., Ward P.A., v Biological Oxidants: Generation j and Injurious Consequences (vyd. Cochrane C.G., a Gilbrone .
^M.A., Jr.Academie Press 157-172, 1992). j
Retence a neutralizace oxidantů obsažených v cigaretovém kouři biologickými filtry může hrát podstatnou roli ve snížení j aktivity redox enzymů, které jsou v přímém vztahu k oxidačnímu j stresu v plicních buňkách. Biologické filtry drasticky redukují I oxidační stres způsobený inhalovaným cigaretovým kouřem. j
Oxidační stres v plicních makrofázích a endotheliálních buňkách plicních cév může být vyvolán NO, NOx kyslíkovými radikály a/nebo aldehydy obsaženými v cigaretovém kouři. Dále jj retence aldehydů a stopových prvků (zejména Cd) biologickými I
I filtry může mít žádoucí dlouhodobé účinky při ochraně plasmových I §
• i antioxidantů a při inhibici vývoje atherosklerosy. Hemoglobin | obsahuje několik neutrofilních center, která podléhají S kovalentním reakcím s elektrofily. Tato centra indukují 1
N-koncové valinové zbytky na a- a 0-řetězci, NI a n3 atomy histidinových zbytků a sulfhydry 1ové skupiny cysteinových zbytků. Karcinogenní sloučenina
4-(methylnitrosoamin)-l-(3-pyridyl)-l-butanon (NNK) přítomná v tabáku je transferována do kouře během hoření cigarety a její hladiny v hlavním proudu kouře se mohou měnit od 4 do 1700 ng na cigaretu. NNK může tvořit adukty s hemoglobinem (Hecht S.S., Karan S., a Carmella S.G., v Human carcinogen expose vyd. Garmer R.C., Farmer P.B., Steel G.I. a Wricht A.S) IRL Press str. 267-274, 1991). Je jasné, že jedinou cestou k vvloučenítabákem vyvolávanýchchorobjezdržet sežvýkání------tabáku a kouření. Nicméně statistiky současných kuřáků naznačují, že je třeba udělat mnoho pro snížení vystavení tabákovým karcinogenům a pro modifikaci jejich způsobu působení. Základní přiblížení k tomuto cíli představují: 1) modifikace tabákových produktu, 2) inhibice raetabolické aktivace tabákových karcinogenú a jejich endogenní tvorby určitými mikro- a makroživinami a chemopreventivními činidly a 3) zadržení tabákových karcinogenú použitím specifických filtrů, které budou obsaženy v tabáku cigaret. Náš vynález použitím biologických substancí pro výrobu biologických filtrů konečně zahrnuje objev, že nitrososloučeniny přítomné v inhalovaném cigaretovém kouři jsou odstraněny biologickými substancemi, což chrání zdraví nejen kuřáků, ale i nekuřáků.
''Tť změněný list
Claims (14)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Filtr pro filtraci tabákového kouře, který obsahuje vláknitou matrici obohacenou biologickou substancí, vybranou z jedné nebo více substancí, zahrnujících železo, měd a/nebo hořčík, komplexovanou s porfyrinovým kruhem a železa navázaného stereospecificky v proteinových molekulách.ia
- 2. Filtr podle nároku 1,vyznačuj ící se t í m, že obsahuje aktivní uhlí obohacené biologickou subs tane í.
- 3. Filtr podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se t í m, že k uvedené obohacené vláknité matrici přiléhá vláknitá matrice, která není obohacena uvedenou biologickou substancí.
- 4. Filtr podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že biologická substance zahrnuje hemoglobin a/nebo lyzát erythrocytů.
- 5. Filtr podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že biologické substance jsou vybrány ze železnatých Fe2 + iontů navázaných stereospecificky k jednomu nebo více z transferinu, katalasy, protoporfyrinu, cytochromu C a chlorofylu.
- 6. Filtr podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že biologická substance je v pevné formě.změněný list _
- 7Cigareta, v .jl.z. n a -c u--j—ř—c—i----------s e---1- í mže- -je------------ .opatřena filtrem podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6.
- 8. Způsob výroby filtru tabákového kouře podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6, zahrnující impregnaci běžného filtru tabákového kouře jednou nebo více uvedenými biologickými substancemi.
- 9. Způsob podle nároku 8,vyznačuj icí se t í m, že filtr obsahuje aktivní uhlí.
- 10. Způsob podle nároku 8 nebo 9, vyznačuj ící s e t í m, že biologická substance zahrnuje hemoglobin a/nebo kyzát erythrocytů.
- 11. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 8 až 10, vyznačující se tím, že biologická substance je poskytnuta jako 1-10 mg/ml roztok ve fosfátem pufrovaném salinickém roztoku, majícím pH 7,4.
- 12. Způsob filtrace tabákového kouře, zahrnující poskytnutí filtru podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 a průchod tabákového kouře tímto filtrem.
- 13. Způsob podle nároku 12, vyznačující se t i m, že filtr zadržuje od 15 do 90 % NO, 10 až 90 % CO, 40 až 90 % volných radikálů, 10 až 90 % aldehydů, 10 až 90 % karcinogenních nitrososloučenin, 15 až 90 % H2O2 a 50 až 95 % stopových prvků přítomných v tabákovém kouři před průchodem f i 1 třem.
- 14. Způsob podle nároku 13, vyznačující se t í m, že filtr zadržuje od 85 do 90 % NO, 80 až 90 % CO, 60 až 90 % volných radikálů, 60 až 90 % aldehydů, 60 až 90 % změněný list karcinagenních nitrososloučenin, -60 až 90 % H2O2 a 70 až 95 stopových prvků přítomných v tabákovém kouři před průchodem f i 1 trém.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ96589A CZ58996A3 (cs) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | Způsob odstraňování škodlivých oxidačních a karcinogenních těkavých nitrososloučenin z cigaretového kouře za použití biologických látek |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ96589A CZ58996A3 (cs) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | Způsob odstraňování škodlivých oxidačních a karcinogenních těkavých nitrososloučenin z cigaretového kouře za použití biologických látek |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ58996A3 true CZ58996A3 (cs) | 1996-08-14 |
Family
ID=5461946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ96589A CZ58996A3 (cs) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | Způsob odstraňování škodlivých oxidačních a karcinogenních těkavých nitrososloučenin z cigaretového kouře za použití biologických látek |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ58996A3 (cs) |
-
1994
- 1994-06-27 CZ CZ96589A patent/CZ58996A3/cs unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5909736A (en) | Removal of noxious oxidants and carcinogenic volatile nitrosocompounds from cigarette smoke using biological substances | |
| Muller et al. | Evidence for peroxynitrite as an oxidative stress-inducing compound of aqueous cigarette smoke fractions. | |
| Yoshie et al. | Synergistic induction of DNA strand breakage by cigarette tar and nitric oxide. | |
| US6470894B2 (en) | Glutathione, green tea, grape seed extract to neutralize tobacco free radicals | |
| US6615843B2 (en) | Tobacco smoke filter and relative composition made of antioxidant and mineral substances | |
| Church et al. | Free-radical chemistry of cigarette smoke and its toxicological implications | |
| US6415798B1 (en) | Antioxidants to neutralize tobacco free radicals | |
| AU8784098A (en) | Smoking products containing antioxidants | |
| FR2646325A1 (fr) | Filtre a haute efficacite pour fumee de tabac | |
| US6119701A (en) | Methods, agents and devices for removing nucleophilic toxins from tobacco and tobacco smoke | |
| Weiner et al. | Inhibition of salivary amylase activity by cigarette smoke aldehydes | |
| US20040045566A1 (en) | Tobacco smoke filter and relative composition made of antioxidant and mineral substances | |
| US5083579A (en) | Composition for absorbing nitrogen oxide from tobacco smoke, method for absorbing nitrogen oxide using said composition, filter for purifying tobacco smoke using said composition, and method for impregnating the base of a filter with said composition | |
| EP1309253B1 (en) | Methods and devices for removing nucleophilic toxins from tobacco and tobacco smoke | |
| CN1133550A (zh) | 利用生物物质从香烟烟气中除去有害的氧化剂和致癌的挥发性亚硝基化合物 | |
| HUT74956A (en) | Methodology for the with holding of noxious oxidants and carcinogenic volatile nitrosocompounds from cigarette smoke using biological substances | |
| Mehlhorn | Increased vulnerability of human erythrocytes to hydroperoxide damage after exposure to cigarette smoke or 1-chloro-2, 4-dinitrobenzene in vitro | |
| Constatin et al. | Sodium nitrite-stimulated metabolic activation of benzo [a] pyrene 7, 8-dihydrodiol in human polymorphonuclear leukocytes | |
| Pasupathi et al. | Effect Of Cigarette Smoking On Lipid Peroxidation And Protective Role Of Antioxidants: A Review | |
| JPS63137716A (ja) | 酸素ラジカル除去フイルタ− | |
| MXPA00002772A (en) | Smoking products containing antioxidants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD00 | Pending as of 2000-06-30 in czech republic |