Immediate Consequences of Cigarette Smoking: Rapid Formation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Diol Epoxides - Chemical Research in Toxicology (ACS Publications)

Immediate Consequences of Cigarette Smoking: Rapid Formation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Diol Epoxides

Yan Zhong, Steven G. Carmella, Pramod Upadhyaya, J. Bradley Hochalter, Diane Rauch, Andrew Oliver, Joni Jensen, Dorothy Hatsukami, Jing Wang, Cheryl Zimmerman, and Stephen S. Hecht*

Masonic Cancer Center and Department of Pharmacology, University of Minnesota, MMC 806, 420 Delaware Street S.E., Minneapolis, Minnesota 55455, United States

Chem. Res. Toxicol., Article ASAP
DOI: 10.1021/tx100345x
Publication Date (Web): December 27, 2010
Copyright © 2010 American Chemical Society

*Address correspondence to this author at the Masonic Cancer Center, University of Minnesota, MMC 806, 420 Delaware St, S.E., Minneapolis, MN 55455 [phone (612) 624-7604; fax (612) 626-5135; e-mail hecht002@umn.edu].


Funding Statement

This study was supported by Grant CA-92025 from the National Cancer Institute. Gas chromatography−mass spectrometry was carried out in core facilities of the Masonic Cancer Center, University of Minnesota, supported in part by National Cancer Institute Grant CA-77598.


Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) are among the likely major causative agents for lung cancer in smokers. PAH require metabolic activation to exert their carcinogenic effects, and one important pathway proceeds through a three-step sequence resulting in the formation of diol epoxides, which react with DNA to produce adducts that can cause mutations and initiate the carcinogenic process. However, no previous published studies have examined this critical pathway in humans specifically exposed to PAH by inhalation of cigarette smoke. This study used a unique approach employing a stable isotope derivative of phenanthrene, the simplest PAH with a bay region, a feature closely associated with PAH carcinogenicity. Twelve subjects each smoked a cigarette to which [D10]phenanthrene had been added. Plasma was analyzed for [D10]r-1,t-2,3,c-4-tetrahydroxy-1,2,3,4-tetrahydrophenanthrene ([D10]PheT), the major end product of the diol epoxide metabolism pathway of phenanthrene. The analysis was performed by gas chromatography−negative ion chemical ionization−tandem mass spectrometry, using [13C6]PheT as internal standard. The results demonstrated that the three-step pathway resulting in the formation of diol epoxides, as monitored by [D10]PheT, occurred with remarkable rapidity. Levels of [D10]PheT in plasma of all subjects were maximal at the earliest time points examined, 15−30 min after smoking the cigarette containing [D10]phenanthrene, and decreased thereafter. These results demonstrate that the formation of a PAH diol epoxide occurs rapidly in smokers. Because PAH diol epoxides are mutagenic and carcinogenic, the results clearly demonstrate immediate negative health consequences of smoking, which should serve as a major warning to anyone contemplating initiating tobacco use.
Immediate Consequences of Cigarette Smoking: Rapid Formation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Diol Epoxides - Chemical Research in Toxicology (ACS Publications)





GENÉTICA
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El humo de tabaco produce daños en el ADN minutos después de su inhalación

JANO.es y agencias · 17 Enero 2011 12:53

Un estudio norteamericano detalla, por primera vez, la forma en la que ciertas sustancias del tabaco causan daños en el ADN vinculados al cáncer.


El humo de los cigarrillos comienza a producir daños genéticos en los siguientes minutos, y no años, a la inhalación en los pulmones, según un estudio de la Universidad de Minnesota en Estados Unidos que se publica en la revista Chemical Research in Toxicology.

El estudio es el primero en detallar la forma en la que ciertas sustancias del tabaco causan daños en el ADN vinculados al cáncer. Los científicos, dirigidos por Stephen S. Hecht, apuntan que el cáncer de pulmón es el responsable de la desaparición diaria de 3.000 vidas en todo el mundo, en gran medida como resultado del tabaquismo, que se vincula con al menos 18 tipos de cáncer.

La evidencia indica que las sustancias dañinas del humo de tabaco, denominadas hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP), están entre los principales culpables del cáncer de pulmón. Sin embargo, hasta ahora los científicos no habían determinado la forma en la que los HAP del humo de tabaco causan los daños en el ADN humano.

Los científicos añadieron un HAP marcado, el fenantreno, a cigarrillos y siguieron su recorrido en 12 voluntarios que fumaban. Descubrieron que el fenantreno forma rápidamente una sustancia tóxica en la sangre conocida por arrasar el ADN, causando mutaciones que pueden provocar cáncer.

Los fumadores desarrollaron los niveles máximos de la sustancia en un espacio de tiempo que sorprendió incluso a los investigadores: sólo entre 15 y 30 min después de que los sujetos dejaran de fumar. Los autores señalan que el efecto es tan rápido que equivale al de inyectar una sustancia directamente en la sangre.

Según explica Hecht, "el estudio es único, es el primero que investiga el metabolismo humano de un HAP específicamente administrado por inhalación en el humo de tabaco sin interferencia de otras fuentes de exposición, como el aire contaminado o la dieta. Los resultados deberían servir como una grave advertencia para quienes están considerando comenzar a fumar".


► Chem. Res. Toxicol. (2011); doi: 10.1021/tx100345x
Immediate Consequences of Cigarette Smoking: Rapid Formation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Diol Epoxides - Chemical Research in Toxicology (ACS Publications)

► Universidad de Minnesota
University of Minnesota

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