Nervová soustavaEdit
Je známo, že prenatální expozice BaP u potkanů ovlivňuje učení a paměť na modelech hlodavců. U březích potkanů konzumujících BaP byl prokázán negativní vliv na funkci mozku v pozdním věku jejich potomků. V době, kdy se poprvé vytvářejí synapse a jejich síla se upravuje podle aktivity, BaP snižoval aktivitu nervových buněk závislou na NMDA receptorech měřenou jako exprese mRNA podjednotky NMDA NR2B receptoru.
Imunitní systémEdit
BaP má vliv na počet bílých krvinek a brání některým z nich v diferenciaci na makrofágy, první linii obrany organismu v boji proti infekcím. V roce 2016 byl molekulární mechanismus odhalen jako poškození integrity lipidových raftů membrány makrofágů snížením membránového cholesterolu na 25 %. To znamená, že méně imunoreceptorů CD32 (člen rodiny Fc imunoreceptorů) se mohlo vázat na IgG a přeměnit bílou krvinku na makrofág. Membrány makrofágů se proto stávají náchylnější k bakteriálním infekcím.
Reprodukční systémEdit
V pokusech se samci potkanů bylo prokázáno, že subchronická expozice inhalovanému BaP obecně snižuje funkci varlat a nadvarlat s nižší produkcí pohlavních steroidů/testosteronu a spermií.
KarcinogenitaEdit
Metabolity BaP jsou mutagenní a vysoce karcinogenní a IARC jej řadí do skupiny 1 karcinogenů. Chemical agents and related occupations, Volume 10, A review of Human Carcinogens, IARC Monographs, Lyon France 2009
V červnu 2016 byl BaP přidán jako benzochrysen na Kandidátský seznam látek vzbuzujících mimořádné obavy pro povolení podle nařízení REACH.
Mnoho studií od 70. let 20. století dokumentuje souvislosti mezi BaP a rakovinou. Bylo obtížnější spojit rakovinu s konkrétními zdroji BaP, zejména u lidí, a obtížné kvantifikovat rizika, která představují různé způsoby expozice (vdechování nebo požití). V roce 2005 byla popsána souvislost mezi nedostatkem vitaminu A a rozedmou plic u kuřáků, která měla být způsobena BaP, jenž vyvolává nedostatek vitaminu A u potkanů.
Studie z roku 1996 poskytla molekulární důkazy spojující složky tabákového kouře s rakovinou plic. Bylo prokázáno, že BaP způsobuje v plicních buňkách genetické poškození, které je totožné s poškozením pozorovaným v DNA většiny zhoubných plicních nádorů.
Pravidelná konzumace vařeného masa byla epidemiologicky spojena se zvýšeným výskytem rakoviny tlustého střeva (i když to samo o sobě neprokazuje karcinogenitu),Studie NCI z roku 2005 zjistila, že zvýšené riziko vzniku adenomů tlustého střeva souvisí s příjmem BaP, a to silněji s příjmem BaP ze všech potravin. Potraviny samotné však nemusí být nutně karcinogenní, i když obsahují stopová množství karcinogenů, protože trávicí trakt se proti karcinomům chrání tím, že se průběžně zbavuje své vnější vrstvy. Navíc detoxikační enzymy, jako jsou cytochromy P450, mají ve střevě zvýšenou aktivitu na ochranu před toxiny z potravin. Ve většině případů jsou tedy malá množství BaP metabolizována dříve, než se dostanou do krve. Plíce nejsou chráněny ani jedním z těchto způsobů.
Detoxikační enzymy cytochrom P450 1A1 (CYP1A1) a cytochrom P450 1B1 (CYP1B1) jsou ochranné a nezbytné pro toxicitu benzopyrenu. Pokusy s kmeny myší upravenými tak, aby odstranily (knockoutovaly) CYP1A1 a CYP1B1, ukazují, že CYP1A1 působí především jako ochrana savců před nízkými dávkami BaP a že odstranění této ochrany vede ke kumulaci velkých koncentrací BaP. Pokud není vyřazen také CYP1B1, vzniká toxicita v důsledku bioaktivace BaP na benzopyren -7,8-dihydrodiol-9,10-epoxid, což je konečná toxická sloučenina.
Interakce s DNAEdit
Správně řečeno, BaP je prokarcinogen, což znamená, že mechanismus jeho karcinogeneze závisí na jeho enzymatickém metabolismu na BaP diol epoxid. Interkaluje se v DNA a elektrofilní epoxid je atakován nukleofilními guaninovými bázemi za vzniku objemného guaninového aduktu.
Studie rentgenové krystalografie a jaderné magnetické rezonance ukázaly, jak tato vazba narušuje DNA tím, že mate dvoušroubovicovou strukturu DNA. To narušuje normální proces kopírování DNA a způsobuje mutace, což vysvětluje výskyt rakoviny po expozici. Tento mechanismus účinku je podobný mechanismu aflatoxinu, který se váže na pozici N7 guaninu.
Existují náznaky, že benzopyren diol epoxid se specificky zaměřuje na ochranný gen p53. Tento gen je transkripční faktor, který reguluje buněčný cyklus, a funguje tedy jako nádorový supresor. Tím, že indukuje transverze G (guanin) na T (thymidin) v transverzních horkých bodech uvnitř p53, existuje pravděpodobnost, že benzopyren diol epoxid deaktivuje schopnost potlačovat nádory v určitých buňkách, což vede ke vzniku rakoviny.
Benzopyren-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxid je karcinogenní produkt tří enzymatických reakcí:
- Benzopyren je nejprve oxidován cytochromem P450 1A1 za vzniku různých produktů, včetně (+)benzopyren-7,8-epoxidu.
- Tento produkt je metabolizován epoxidhydrolázou, která otevírá epoxidový kruh za vzniku (-)benzopyren-7,8-dihydrodiolu.
- Konečný karcinogen vzniká po další reakci s cytochromem P450 1A1 za vzniku (+)benzopyren-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxidu. Právě tento diol epoxid se kovalentně váže na DNA.
BaP indukuje cytochrom P4501A1 (CYP1A1) vazbou na AHR (aryl uhlovodíkový receptor) v cytosolu. Po navázání se transformovaný receptor přemístí do jádra, kde dimerizuje s ARNT (jaderný translokátor arylhydrokarbonového receptoru) a poté váže elementy xenobiotické odpovědi (XRE) v DNA umístěné před určitými geny. Tento proces zvyšuje transkripci určitých genů, zejména CYP1A1, a následně zvyšuje produkci proteinu CYP1A1. Tento proces je podobný indukci CYP1A1 některými polychlorovanými bifenyly a dioxiny. Zdá se, že aktivita CYP1A1 ve střevní sliznici zabraňuje tomu, aby se větší množství požitého benzopyrenu dostalo do portální krve a systémového oběhu. Střevní, ale nikoli jaterní exprese CYP1A1 závisí na receptoru 2 podobném TOLL (TLR2), což je eukaryotický receptor pro povrchové struktury bakterií, jako je kyselina lipoteichoová.
Bylo navíc zjištěno, že BaP u lidí aktivuje transpozon LINE1.
.