МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧНІ ТА МЕТАБОЛІЧНІ ЕФЕКТИ КАНЦЕРОГЕННИХ ПРОДУКТІВ РОЗПАДУ АМОНІЙНИХ СПОЛУК
DOI:
https://doi.org/10.15407/oncology.2026.01.005Ключові слова:
амонійвмісні речовини; оксиди азоту; нітрити; нітрати; N-нітрозосполуки; нітрозативно-оксидативний стрес; геномна нестабільність; епігенетичні зміни; канцерогенезАнотація
У статті узагальнено сучасні уявлення про молекулярно-генетичні та метаболічні ефекти канцерогенно небезпечних продуктів розпаду амонійвмісних і нітроорганічних речовин в умовах забруднення довкілля, зумовленого техногенними чинниками та воєнними діями. Показано, що детонація й постдетонаційна деградація високоенергетичних матеріалів супроводжуються утворенням оксидів азоту, нітритів, нітратів та вторинних N-нітрозосполук, які здатні тривалий час персистувати в ґрунті, воді та повітрі й формувати хронічну низькодозову експозицію населення. Проаналізовано основні маршрути надходження цих сполук в організм, особливості їх токсикокінетики, а також механізми включення екзогенного пулу азотовмісних дериватів у ендогенні NO-залежні сигнальні мережі. Особливу увагу приділено синергії реактивних форм азоту й кисню, формуванню нітрозативно-оксидативного стресу, утворенню пероксинітриту, індукції ДНК-ушкоджень, геномної нестабільності, епігенетичних змін і метаболічної дезадаптації клітин. Обґрунтовано, що вторинне нітрозування є ключовим механістичним містком між екологічною контамінацією вибуховими дериватами та їх потенційною канцерогенністю. Зроблено висновок, що хронічна експозиція продуктів розпаду амонійних вибухових сполук може розглядатися як важливий фактор довготривалого біомедичного ризику, який потребує подальших міждисциплінарних досліджень на стику молекулярної токсикології, екології та експериментальної онкології.
Посилання
Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). Toxicological Profile for RDX. Atlanta (GA): U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service; 2012. https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp78.pdf.
Chong S, Long B, Maddry JK, et al. Acute C4 ingestion and toxicity: presentation and management. Cureus 2020; 12 (3): e7294. https://doi.org/10.7759/cureus.7294.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological profile for 2,4,6-trinitrotoluene (TNT). Atlanta (GA): U.S. Department of Health and Human Services; 1995. https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp81-p.pdf.
Liao HY, Kao CM, Yao CL, et al. 2,4,6-Trinitrotoluene induces apoptosis via ROS-regulated mitochondrial dysfunction and endoplasmic reticulum stress in HepG2 and Hep3B cells. Sci Reports 2017; 7 (1): 8148. https://doi.org/10.1038/s41598-017-08308-z.
Adomako-Bonsu AG, Jacobsen J, Maser E. Metabolic activation of 2,4,6-trinitrotoluene; a case for ROS-induced cell damage. Redox Biol 2024; 72: 103082. https://doi.org/10.1016/j.redox.2024.103082.
Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Toxicological profile for HMX (octogen). Atlanta (GA): U.S. Department of Health and Human Services; 1997. URL: https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp98.pdf.
U.S. Environmental Protection Agency. Provisional Peer-Reviewed Toxicity Values for Pentaerythritol Tetranitrate (PETN) (CASRN 78-11-5). EPA/690/R-21/002F. Cincinnati (OH): U.S. EPA Office of Research and Development; 2021. https://ordspub.epa.gov/ords/eims/eimscomm.getfile?p_download_id=543320.
Office of Environmental Health Hazard Assessment (OEHHA). Evidence on the carcinogenicity of 2,4,6-trinitrotoluene. California Environmental Protection Agency; 2008. https://oehha.ca.gov/sites/default/files/media/downloads/proposition-65/chemicals/tnthid080110.pdf.
Deng Y, Johnson DR, Guan X, et al. In vitro gene regulatory networks predict in vivo function of liver. BMC Systems Biol 2010; 4: 153. https://doi.org/10.1186/1752-0509-4-153.
Vorn R, Naunheim R, Lai C, et al. Elevated axonal protein markers following repetitive blast exposure in military personnel. Front Neurosci 2022; 16: 853616. https://doi.org/10.3389/fnins.2022.853616.
Wang Z, Wilson CM, Mendelev N, et al. Acute and chronic molecular signatures and associated symptoms of blast exposure in military breachers. J Neurotrauma 2020; 37 (10): 1221–32. https://doi.org/10.1089/neu.2019.6742.
Pressly B, Lee RD, Singh V, et al. The seizure-inducing plastic explosive RDX inhibits the α1β2γ2 GABAA receptor. Ann Clin Transl Neurol 2022; 9 (5): 600–9. https://doi.org/10.1002/acn3.51536.
Lee WL, Alias A, Lim MS. Case report and literature review: a severe case of blast-related traumatic brain injury. Asian J Neurosurg 2024; 19 (4): 816–24. https://doi.org/10.1055/s-0044-1791582.
Araujo ANM, Leroux IN, Furtado DZS, et al. Integration of proteomic and metabolomic analyses: New insights for mapping informal workers exposed to potentially toxic elements. Front Public Health 2023; 10: 899638. https://doi.org/10.3389/fpubh.2022.899638.
Svetlov SI, Larner SF, Kirk DR, et al. Biomarkers of blast-induced neurotrauma: profiling molecular and cellular mechanisms of blast brain injury. J Neurotrauma 2009; 26(6): 913–921. https://doi.org/10.1089/neu.2008.0609.
Biloshytsky VV, Zavaliy YV, Pachevska AV, et al. Post-concussion syndrome: Part 1. Overview of the epidemiology and pathophysiology of mild blast-related traumatic brain injury. Ukr Neurosurg J 2025; 31 (4): 20–5. https://doi.org/10.25305/unj.333267.
Rodriguez UA, Zeng Y, Deyo D, et al. Effects of mild blast traumatic brain injury on cerebral vascular, histopathological, and behavioral outcomes in rats. J Neurotrauma 2018; 35 (2): 375–92. https://doi.org/10.1089/neu.2017.5256.
Miller RJS, Rosenfeld JV. Blast injuries and brain trauma: An overview. J Pioneer Med Sci 2014; 4(3): 94–9. https://jpmsonline.com/article/jpms-volume-4-issue-3-pages94-99-ra/.
Kobeissy F, Mondello S, Tümer N, et al. Assessing neuro-systemic & behavioral components in the pathophysiology of blast-related brain injury. Front Neurol 2013; 4: 186. https://doi.org/10.3389/fneur.2013.00186.
Jackson M, Chen S, Liu P, et al. Quantitative proteomic profiling in brain subregions of mice exposed to open-field low-intensity blast reveals position-dependent blast effects. Shock Waves 2024; 34: 381–98. https://doi.org/10.1007/s00193-024-01169-2.
Di Pietro V, Yakoub KM, Scarpa U, et al. MicroRNA signature of traumatic brain injury: from the biomarker discovery to the point-of-care. Front Neurol 2018; 9: 429. https://doi.org/10.3389/fneur.2018.00429.
Wang Z, Cheng F, Shi X, et al. Advance on blast-induced traumatic brain injury. World Neurosurg 2025; 199: 124115. https://doi.org/10.1016/j.wneu.2025.124115.
Yazdani A. Effect of blast exposure on gene-gene interactions. New York: Icahn School of Medicine at Mount Sinai; 2019 (preprint). https://doi.org/10.48550/arXiv.1809.05095.
Boutté AM, Thangavelu B, LaValle CR, et al. Brain-related proteins as serum biomarkers of acute, subconcussive blast overpressure exposure: A cohort study of military personnel. PLoS One 2019; 14 (8): e0221036. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0221036.
Wang Z, Wilson CM, Ge Y, et al. DNA methylation patterns of chronic explosive breaching in U.S. military warfighters. Front Neurol 2020; 11: 1010. https://doi.org/10.3389/fneur.2020.01010.
Agoston DV, Elsayed M. Serum-based protein biomarkers in blast-induced traumatic brain injury spectrum disorder. Front Neurol 2012; 3: 107. https://doi.org/10.3389/fneur.2012.00107.
Siedhoff HR, Chen S, Song H, et al. Perspectives on primary blast injury of the brain: translational insights into non-inertial low-intensity blast injury. Front Neurol 2022; 12: 818169. https://doi.org/10.3389/fneur.2021.818169.
Heyburn L, Sajja VSSS, Long JB, et al. Repeated low-level blast overpressure exposure induces chronic neuroinflammation, microglial activation, and synaptic alterations. Front Cell Neurosci 2019; 13: 138. https://doi.org/10.3390/ijms26051808.
Heyburn L, Abutarboush R, Goodrich S, et al. Repeated low-level blast acutely alters brain cytokines, neurovascular proteins, mechanotransduction, and neurodegenerative markers in a rat model. Front Cell Neurosci 2021; 15: 636707. https://doi.org/10.3389/fncel.2021.636707.
Lashkari MH, Koohian A, Kangarlou K. Biomechanical analysis of blast-induced traumatic brain injury. Ann Mil Health Sci Res 2014; 12 (2): 50–7. URL: https://brieflands.com/journals/amhsr/articles/63365/.
Chen M, Song H, Cui J, et al. Proteomic profiling of mouse brains exposed to blast-induced mild traumatic brain injury reveals changes in axonal proteins and phosphorylated tau. J Alzheimers Dis 2018; 66 (2): 751–73. https://doi.org/10.3233/JAD-180726.
Vorn R, Edwards KA, Hentig J, et al. A pilot study of whole-blood transcriptomic analysis to identify genes associated with repetitive low-level blast exposure in career breachers. Biomed 2022; 10 (3): 690. https://doi.org/10.3390/biomedicines10030690.
Huber BR, Meabon JS, Martin TJ, et al. Blast exposure causes early and persistent aberrant phospho- and cleaved-tau expression in a murine model of mild blast-induced traumatic brain injury. J Alzheimer’s Dis 2013; 37: 309–23. https://doi.org/10.3233/JAD-130182.
Orel S, Durach V, Naumko M. Environmental risk assessment of explosive residues toxicological impact on humans on the former combat area. Environmental Problems 2022; 7 (1): 14–7. https://doi.org/10.23939/ep2022.01.014.
Sharma K, Sharma P, Celin SM, et al. Degradation of high energetic material hexahydro-1,3,5-trinitro-1,3,5-triazine (RDX) by a microbial consortium using response surface methodological approach. SN Applied Sci 2021; 3: 12. https://doi.org/10.1007/s42452-020-04021-1.
Heyburn L, Batuure A, Wilder D, et al. Neuroinflammation profiling of brain cytokines following repeated blast exposure. Int J Mol Sci 2023; 24: 12564. https://doi.org/10.3390/ijms241612564.
Belding JN, Englert R, Bonkowski J, et al. Occupational risk of low-level blast exposure and TBI-related medical diagnoses: a population-based epidemiological investigation (2005–2015). Int J Environ Res Public Health 2021; 18: 12925. https://doi.org/10.3390/ijerph182412925.
Balakathiresan N, Bhomia M, Chandran R, et al. MicroRNA let-7i is a promising serum biomarker for blast-induced traumatic brain injury. J Neurotrauma 2012; 29 (7): 1379–87. https://doi.org/10.1089/neu.2011.2146.
Logsdon AF, Meabon JS, Cernak I, et al. Blast exposure induces chronic cerebrovascular dysfunction and disrupts neurovascular coupling. J Cereb Blood Flow Metab 2018; 38 (10): 1731–44. https://doi.org/10.1038/s41598-018-29341-6.
Rhind SG, Shiu MY, Tenn C, et al. Repetitive low-level blast exposure alters circulating myeloperoxidase, matrix metalloproteinases, and neurovascular endothelial molecules in experienced military breachers. Int J Mol Sci 2025; 26 (5): 1808. https://doi.org/10.3390/ijms26051808.
