Erhöhtes Alzheimer-Risiko durch Exposition gegenüber polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen, schlägt Studie vor

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sind typische organische Verbindungen, die in Zigarettenrauch und Fahrzeugabgasen vorkommen. Darüber hinaus entstehen PAKs bei der unvollständigen Verbrennung von organischem Material und beim Kochen. Die höchsten Konzentrationen an PM-gebundenen PAKs lagen zwischen 550 ng/m3 und 39.000 ng/m3 und wurden in chinesischen Küchen, Feuerwachen und Schiffen beobachtet.

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe können sich mit ultrafeinen Partikeln (UFPs) in der Luft verbinden, um partikelgebundene PAKs zu bilden. PM0.1 kann große Mengen toxischer organischer Verbindungen adsorbieren, und die langfristige Exposition gegenüber UFPs in Innenräumen durch Kochen hat zu nervösen Reaktionen des menschlichen Gehirns geführt. PAKs wurden im venösen Blut von Menschen nachgewiesen, die in ländlichen Gebieten Chinas Verbrennungsnebenprodukten in Konzentrationen von bis zu 762 ng/ml ausgesetzt waren.

Das Aβ-Peptid enthält verschiedene Isoformen mit 42 Aminosäuren in seiner Struktur. Es ist häufiger in der menschlichen Zerebrospinalflüssigkeit enthalten. Es wurde gezeigt, dass eine chronische Exposition von Fischen gegenüber Benzo[a]Pyren (B[a]P) führte zu erhöhten Konzentrationen des Aβ42-Peptids im Gehirn, was zu einer Abnahme ihres kognitiven Verhaltens, ihrer Gedächtnis-, Bewegungs- und motorischen Aktivität führte. Aβ-Oligomere können zur Entwicklung der Alzheimer-Krankheit (AD) beitragen, indem sie Neuronen schädigen und elektrochemische Signale stören.

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe einschließlich Phenanthren, Pyren und B[a]P haben die Aggregationskinetik des Aβ-Peptids erhöht. Obwohl die Aggregation von Aβ-Peptiden und die Bildung von Oligomeren in Gegenwart von PAKs verstärkt werden, welche molekularen Wechselwirkungen zwischen Aβ-Polypeptiden und PAKs bestehen?

Um diese Frage zu beantworten, arbeiteten Forscher der Nasarbajew-Universität, der Tokyo University of Science und ihrer Teams zusammen, um die Wirkung polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe als Hauptbestandteile von Kochpartikeln auf die Struktur des Aβ42-Peptids zu untersuchen und aufzudecken. Ihre Studie zeigt, dass Aβ-Polypeptide stark mit polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen unterschiedlicher Eigenschaften interagieren und dass diese organischen Schadstoffe die Struktur von Aβ42 verändern und das Fortschreiten der Alzheimer-Krankheit fördern. Diese Studie mit dem Titel „Effect of Ambient Polycyclo Aromatic Hydrocarbons and Nicotine on the Structure of Aβ42 Protein“ ist online in veröffentlicht Grenzen der Umweltwissenschaften und -technik.

In dieser Studie fand das Forschungsteam heraus, dass die Struktur des Aβ42-Peptidmonomers durch Benzo beeinflusst wurde[a]Pyren-, Nikotin- und Phenanthrenmoleküle, abhängig von ihrer Hydrophobizität, Größe und H-Bindungskapazität. Die Sekundärstruktur des Aβ42-Peptids wurde durch organische Schadstoffe verändert, wobei die α-Helix um fast 50 % abnahm und die β-Faltblätter des Peptids um 2–10 % zunahmen. Die Ergebnisse des Teams deuteten auch darauf hin, dass Benzo[a]Pyren, Nikotin und Phenanthren könnten das Fortschreiten der Alzheimer-Krankheit beeinflussen.

Diese Studie führte erfolgreich Atom- und Molekulardynamikstudien unter Verwendung von GROMACS durch, um die Struktur des Aβ42-Peptidmonomers in Gegenwart von Benzo zu untersuchen[a]Pyren, Nikotin und Phenanthren. Diese Arbeit analysierte nicht nur die Auswirkungen organischer Schadstoffe auf die Ergebnisse des Aβ-Peptid-Monomers auf molekularer Ebene, sondern liefert auch Leitlinien für die Behandlung der Alzheimer-Krankheit und lenkt die Aufmerksamkeit auf die durch Luftverschmutzung verursachten neurodegenerativen Erkrankungen.