Anthantreno

El antantreno (dibenzo[def,mno]criseno) es un hidrocarburo aromático policíclico (HAP) que se forma principalmente durante la combustión incompleta de materiales orgánicos como combustibles fósiles, madera y tabaco. Es un sólido inodoro de color amarillo dorado y a menudo se libera como material particulado sólido adherido al hollín o a aerosoles. ^{[ 1 ]} A diferencia de otras moléculas de HAP, carece de una "región bahía", una cavidad estructural que aumenta la reactividad de la molécula. Debido a su alta lipofilicidad, el antantreno tiene baja solubilidad en agua y tiende a acumularse en ambientes ricos en lípidos. ^{[ 2 ]}

El antratreno se utiliza principalmente como sustancia química de investigación y es un candidato prometedor para diodos orgánicos emisores de luz (OLED). ^{[ 3 ]} Sin embargo, se ha demostrado que contribuye a la formación de radicales libres y a la inducción de roturas de la cadena de ADN, incluso antes de la activación metabólica externa, ^{[ 4 ] [ 5 ]} lo que sugiere riesgos carcinogénicos y mutagénicos .

Los HAP suelen incluir regiones de bahía, fiordo, K y L, todas las cuales desempeñan un papel importante en la reactividad de estos compuestos. Sin embargo, el antantreno no contiene regiones de bahía, fiordo ni L, y solo contiene una región K reactiva en los carbonos 4 y 5 ^{[ 6 ].} La región AK es una región donde el enlace carbono-carbono tiene un carácter de doble enlace ordinario y, por lo tanto, puede participar en reacciones de adición . ^{[ 7 ]}

Además de las condiciones estructurales, la reactividad también depende de las condiciones químicas. Para la conversión química a sus metabolitos (tóxicos) , la región K necesita estar en contacto con una enzima P450 . Las regiones L pueden interferir con la conversión de la región K al iniciar otros tipos de reacciones; por lo tanto, para que se formen metabolitos, la región K debe ser suficientemente activa y no debe verse obstaculizada por una región L activa. Dado que el antantreno no posee esta región L, la región K puede, en teoría, reaccionar sin impedimentos, formando epóxidos carcinogénicos junto con otros productos metabólicos. ^{[ 8 ]}

Aunque hay evidencia limitada de que el antantreno cause cáncer en humanos, se ha demostrado que la exposición repetida causa cáncer de piel en ratones. ^{[ 9 ]} Otros dos estudios encontraron que el antantreno es mutagénico para las células humanas y capaz de causar daño al ADN. ^{[ 8 ] [ 10 ]} Sin embargo, existe cierto debate sobre si el antantreno es realmente carcinógeno. ^{[ 11 ]} Un estudio encontró que el compuesto es biológicamente inactivo, a pesar de que cumple con los criterios que los investigadores establecieron para la carcinogenicidad en HAP. ^{[ 6 ]} La investigación plantea la hipótesis de que la inactividad es causada por dos carbonos muy reactivos (11 y 12) que interfieren con la formación de epóxido en la región K, pero sugiere que se necesita más investigación. Actualmente, no se conoce ningún antídoto para la exposición al antantreno, y la exposición a HAP generalmente se maneja con tratamiento sintomático . ^{[ 12 ]}

Cuando los individuos rara vez están expuestos al antrantreno aislado, sino más bien a una mezcla compleja de varios HAP, incluido el antrantreno. ^{[ 12 ]} El antrantreno y otros HAP se liberan a la atmósfera por la combustión incompleta de materiales orgánicos por parte de los humanos, ^{[ 2 ]} tales como emisiones industriales, gases de escape de vehículos y humo de cigarrillos , así como por fuentes no humanas como incendios forestales y erupciones volcánicas . La exposición al antrantreno ocurre principalmente por inhalación de aire contaminado, humo de cigarrillos o ingestión de alimentos. ^{[ 1 ]}

Algunas profesiones están expuestas a niveles más altos de HAP, incluido el antrantreno. Las profesiones con mayor exposición (>10 μg/m³ ⁾ incluyen trabajos con aluminio, fabricación de electrodos de carbono, manipulación de alquitrán o brea fundidos, limpieza de chimeneas e impregnación de madera. ^{[ 13 ]} Actualmente, no existen límites de exposición específicos establecidos para el antrantreno. Sin embargo, los organismos reguladores suelen establecer límites para los HAP en su conjunto. ^{[ 14 ]}

Debido a que los HAP, como el antratreno, tienen estructuras muy apolares , pueden ser fuertemente adsorbidos a compuestos orgánicos en suelos y sedimentos , lo que dificulta su biodegradación por microorganismos . Sin embargo, los HAP pueden desaparecer del suelo por arrastre hacia las aguas subterráneas, adsorción irreversible a la materia orgánica del suelo, volatilización , fotooxidación , pérdidas abióticas, absorción por plantas o degradación microbiana. ^{[ 15 ]}

La absorción de HAP por las plantas depende del tipo de planta, las condiciones ambientales y la solubilidad del HAP. Los HAP más pequeños serán menos hidrofóbicos y más solubles en agua, lo que facilita su absorción y translocación por las raíces. ^{[ 16 ]} Los HAP también pueden ingresar a las plantas en estado gaseoso a través de la absorción foliar . Una planta con un alto contenido de lípidos tiene una mayor tendencia a unirse a los HAP. Los HAP pueden adsorberse en la superficie lipofílica de la cera de la hoja y pueden ingresar a los componentes internos de la hoja, por lo que las plantas que tienen una gran superficie foliar tienen un mayor potencial de absorción y acumulación de HAP. Los HAP tienen un efecto negativo en el crecimiento y desarrollo de la planta. ^{[ 17 ]}

Los organismos acuáticos son sensibles a la contaminación por HAP mediante la exposición directa a agua, sedimentos y plantas contaminadas. Los HAP se acumulan principalmente en sus tejidos cutáneos, restringiendo el metabolismo del organismo y provocando su biotransformación a través de las cadenas alimentarias . ^{[ 15 ]} La persistencia de HAP en suelos y sedimentos conlleva una contaminación constante de organismos acuáticos y plantas, así como bioacumulación y biomagnificación . ^{[ 15 ]}

Se han identificado tres vías diferentes para la biotransformación del antantreno en bacterias: vía I, II y III. Estas vías dan lugar a distintos tipos de metabolitos . Aunque estos metabolitos suelen excretarse sin más , aún representan un riesgo de toxicidad . ^{[ 8 ]}

Moléculas como el benzo[a]pireno y el criseno, químicamente similares al antantreno, tienen afinidad de unión a la proteína sanguínea albúmina, lo que permite su transporte a través del cuerpo. ^{[ 18 ]} Esto sugiere que el antantreno también podría transportarse a través del cuerpo mediado por la albúmina, aunque no existe evidencia experimental de ello. ^{[ 8 ]} Se sospecha que el antantreno se metaboliza principalmente en el hígado. ^{[ 19 ]}

Las investigaciones sugieren que el 4,5-epóxido de antantreno y el 3-hidroxiantantreno son los metabolitos del antantreno que son más mutagénicos. ^{[ 8 ]}

Mediante biotransformación , el antantreno se convierte en varios metabolitos . En ratas, se ha descubierto que estos son principalmente 3-hidroxiantantreno y antantreno 3,6-quinona. ^{[ 22 ]} Un procesamiento metabólico posterior produce metabolitos adicionales que ya se han descrito, con una solubilidad en agua significativamente mayor que la del compuesto original. Esto permite su excreción a través de tres vías: bilis , heces y orina . ^{[ 23 ]}

Los HAP, en general, se excretan principalmente a través de la bilis, y en menor medida en las heces y la orina. Por ejemplo, estudios sobre el benzo[a]pireno mostraron que la bilis "representa [la excreción de] aproximadamente el 60% de una dosis intravenosa, mientras que la excreción urinaria representó solo alrededor del 3%". ^{[ 23 ]} Este patrón es generalmente cierto para los HAP de mayor peso molecular, como el antantreno y el benzo[a]pireno. ^{[ 23 ]} Desafortunadamente, los estudios que se centran específicamente en la excreción de antantreno son limitados.

Estudios sobre otros HAP han mostrado porcentajes de excreción urinaria variables, con eficiencias de excreción urinaria del 40,4%, 11,4% y 6,3% para el fenantreno , el pireno y el benzo[a]pireno, respectivamente. Es probable que la tasa de excreción urinaria del antantreno sea baja, al igual que la del benzo[a]pireno, debido a su alto peso molecular . ^{[ 24 ]}

Los conjugados de ácido glucurónico de los metabolitos de HAP en el tracto gastrointestinal pueden ser degradados por microorganismos. Estos metabolitos se liberan y pueden reabsorberse en un proceso llamado circulación enterohepática . ^{[ 23 ]} Esto también podría estar ocurriendo con los metabolitos del antantreno, lo que permitiría tiempos de exposición más prolongados en el cuerpo. No se dispone de datos de vida media para el antantreno, pero otros estudios sobre HAP muestran una excreción relativamente rápida. La investigación sobre los metabolitos urinarios de HAP ha demostrado que entre el 58 % y el 79 % de los OH-HAP urinarios se excretan a menudo en las primeras 12 horas después de la exposición. ^{[ 25 ]} Se espera que los HAP más pequeños se excreten más rápido que los HAP más grandes, como el antantreno.