Protein adducts of hexahydrophthalic anhydride- chemical structures and biomarkers

Abstract: Popular Abstract in Swedish Organiska syraanhydrider (OSA) är reaktiva kemikalier med låg molekylvikt som används industriellt vid produktion av olika plaster, främst så kallade polyestrar och epoxiplaster. Där används de bland annat för att tvärbinda polymerer, det vill säga molekyler bestående av långa kedjor där små enheter av samma struktur upprepas. Det har visat sig att personer som exponeras för de organiska syraanhydriderna under tillverkningsprocessen i många fall utvecklar besvär från ögon, näsa och lungor i form av ögoninflammation, hösnuva och i vissa fall astma. Mekanismerna som liggare bakom uppkomsten av dessa symptom är fortfarande till stor del okända. Dock har tidigare studier visat att immunoglobulin E (IgE) antikroppar specifika för anhydriden förekommer i blodet hos en del arbetare med symptom. I de fall där IgE antikropparna påträffas betyder det att symptomen kan orsakas av en så kallad allergisk typ-1 reaktion. Lågmolekylära ämnen som OSA är för små för att själva utlösa immunologiska reaktioner. Det är därför troligt att ett viktig steg i processen sker då anhydriden reagerar med kroppsegna proteiner. Den nya förändrade strukturen känns igen av kroppen som främmande som svarar med att producera antikroppar till försvar. På grund av sina allergiframkallande egenskaper kan man med fördel använda OSA som modellsubstanser för att studera kemiska strukturer som ger upphov till allergi. Dessa strukturer är viktiga att studera som en del i att utöka förståelsen för de bakomliggande mekanismerna till allergins uppkomst samt för att använda som grund för metoder att mäta exponering för dessa ämnen. I den här avhandlingen har en mycket allergiframkallande anhydrid, hexahydroftalsyraanhydrid (HHPA), studerats. I det första skedet studerades reaktioner mellan HHPA och utvalda aminosyror, vilka är byggstenar i proteinerna, med förmåga att reagera med anhydrider för att få kunskap om vilka så kallade addukter som bildas samt deras stabilitet. Reaktionerna studerades vid olika pH-värden som skulle representera hudens pH samt blodets pH. Vidare i avhandlingen studerades strukturförändringar hos två olika proteiner, hemoglobin i de röda blodkropparna och humant serum albumin (HSA), som uppstår vid reaktion med anhydriden. Hemoglobinet valdes som ett modellprotein för metodutveckling och HSA valdes eftersom tidigare försök har visat att modifiering av just det proteinet gör det immunologiskt relevant. Strukturförändringarna studerades genom att kartlägga inbindningen av HHPA till proteinernas primärstruktur det vill säga aminosyrasekvensen hos proteinet i fråga. Studierna har genomförts på konjugat mellan HHPA och protein som syntetiserats i buffertlösning vid pH 7.4. Det visade sig att hos hemoglobinet band HHPA i första hand in till aminogruppen i början på proteinkedjan, samt till flera lysiner. I HSA kunde tre olika lysiner identifieras som band HHPA i högre grad. Fortsatta studier kommer att genomföras för att undersöka de allergena egenskaperna hos just dessa strukturer. Det är också viktigt att ta fram metoder för att mäta exponering samt för att ta fram så kallade dos-responssamband, det vill säga information om vid vilken exponering som sjukdom uppstår. I vissa fall kan ämnen som tagits upp i kroppen och brutits ner eller bundit in till andra ämnen användas som biomarkörer, som ett mått på om och i vilken utsträckningen person har utsatts för ett visst ämne. I avhandlingen utvärderas en metod baserad på resultaten från karakteriseringen av inbindningen av HHPA till HSA. Näsan hos försökspersoner utsatta för HHPA sköljdes med koksaltlösning och ur denna lösning spjälkades HSA ner till peptider, det vill säga mindre delar av proteinet. Peptider som i de tidigare försöken visats binda HHPA valdes ut för analys. Halterna av dessa peptider överensstämde väl med lufthalterna av HHPA och peptiderna kan användas för att mäta exponeringen.