Benzo[a]pyrene, cho thấy các vòng pyren cơ bản và số và địa điểm tổng hợp vòng theo danh mục IUPAC hóa học hữu cơ.

Hệ thần kinh

Thí nghiệm với chuột cho thấy sự phơi nhiễm BaP ảnh hưởng đến việc học hỏi và trí nhớ. Những con chuột mang thai ăn phải BaP có ảnh hưởng tiêu cực đến chức năng não trong cuối cuộc đời của đời con; tại một thời điểm khi các khớp thần kinh được hình thành và điều chỉnh về độ mạnh do hoạt động BaP làm giảm hoạt động của tế bào thần kinh phụ thuộc vào thụ thể NMDA được đo như sự thể hiện mRNA của tiểu đơn vị thụ thể NMDA NR2B.[8]

Hệ thống miễn dịch

BaP có ảnh hưởng đến số lượng bạch cầu, ức chế một số trong số chúng từ việc phân biệt thành các đại thực bào, dòng đầu tiên của cơ thể để chống lại nhiễm trùng. Năm 2016, cơ chế phân tử đã được phát hiện như là thiệt hại cho sự toàn vẹn lipid của màng tế bào macrophage bằng cách giảm màng cholesterol ở 25%. Điều này có nghĩa là ít bịnh hưởng miễn dịch hơn CD32 (một thành viên của nhóm Fc của thụ thể miễn dịch) có thể liên kết với IgG và biến bạch cầu thành đại thực bào. Do đó, màng macrophage trở nên dễ bị nhiễm khuẩn.[9]

Hệ thống sinh sản

Trong thử nghiệm với chuột cống đực, tiếp xúc bán mãn tính, hít BaP đã được thấy nói chung làm giảm chức năng tinh hoàn và mào tinh hoàn làm giảm khả năng sản xuất steroid / testosterone và tinh trùng.[10]

Gây ung thư

Các chất chuyển hoá của BaP là chất gây ung thư và là chất gây ung thư nhóm IARC. Các đại lý hoá học và các nghề có liên quan, Volume 100F, các chất gây ung thư người, IARC Monographs, Lyon France 2012

Tháng 6 năm 2016, BaP được thêm vào Danh mục REACH danh sách các chất có mối quan tâm rất cao đối với sự cho phép.[11]

Nhiều nghiên cứu từ những năm 1970 đã ghi nhận mối liên hệ giữa BaP và ung thư.[12] Việc liên kết các bệnh ung thư với các nguồn BaP cụ thể, đặc biệt là ở người, rất khó khăn và khó xác định được các rủi ro do các phương pháp tiếp xúc khác nhau (hít hoặc nuốt phải). Mối liên quan giữa thiếu hụt vitamin A và bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính ở người hút thuốc đã được mô tả trong năm 2005 là do BaP, gây ra sự thiếu hụt Vitamin A ở chuột.[13]

Một nghiên cứu năm 1996 cung cấp bằng chứng phân tử liên kết các thành phần trong khói thuốc lá với ung thư phổi. BaP đã được hiển thị gây ra thiệt hại di truyền trong tế bào phổi mà là giống hệt với thiệt hại quan sát thấy trong DNA của hầu hết các khối u phổi ác tính.[14]

Thường xuyên tiêu thụ thịt nấu chín đã được dịch tễ học liên quan đến tăng mức độ ung thư đại trực tràng[15] (mặc dù bản thân nó không là tác nhân gây ung thư).[16] Một nghiên cứu NCI năm 2005 cho thấy tăng nguy cơ u đại trực tràng có liên quan đến lượng BaP, và mạnh hơn với lượng BaP từ tất cả các loại thực phẩm.[17]

Tương tác với DNA

Chuyển hóa benzo[a]pyrene sản sinh ra chất gây ung thư benzo[a]pyren-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxit.Một chất gắn kết ADN (ở giữa) benzo[a]pyrene, gây đột biến chính trong khói thuốc lá.[18]

Nói đúng là BaP là một tác nhân gây ung thư, có nghĩa là cơ chế sinh ra các chất sinh ung thư phụ thuộc vào quá trình chuyển hóa enzyme của nó thành BaP diol epoxit. Nó thêm vào trong DNA, liên kết cộng hóa trị với các nucleophilic guanine cơ bản. Các nghiên cứu cấu trúc cộng hưởng từ hạt nhân và tinh thể học tia X đã cho thấy sự liên kết này bóp méo DNA như thế nào.[19] bằng cách xáo trộn cấu trúc DNA xoắn kép. Điều này làm gián đoạn quá trình sao chép DNA bình thường và gây đột biến, điều này giải thích sự xuất hiện của bệnh ung thư sau khi phơi nhiễm. Cơ chế hoạt động này tương tự như aflatoxin gắn với vị trí N7 của guanine.[20]

Có những dấu hiệu cho thấy benzo(a)pyrene diol epoxit đặc biệt nhắm tới bảo vệ gen p53.[21] Gen này là một nhân tố phiên mã điều chỉnh chu kỳ tế bào và do đó chức năng như là một gen đè nén bướu. Bằng cách tạo ra sự chuyển đổi G (guanine) sang T (thymidine) trong các điểm nóng chuyển đổi trong p53, có một khả năng benzo[a]pyrene diol epoxit khử khả năng ức chế khối u ở một số tế bào, dẫn đến ung thư.

Benzo[a]pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxit là sản phẩm gây ung thư của ba phản ứng enzyme:[22]

1. Benzo[a]pyrene được oxi hóa đầu tiên bởi cytochrome P450 1A1 để tạo thành một loạt các sản phẩm, bao gồm (+)benzo[a]pyrene-7,8-epoxit.[23]
2. Sản phẩm này được chuyển hóa bởi epoxit hydrolase, mở vòng epoxit để tạo ra (-)benzo[a]pyrene-7,8-dihydrodiol.
3. Chất gây ung thư cuối cùng được hình thành sau một phản ứng khác với cytochrome P450 1A1 để tạo ra (+) (+)benzo[a]pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxit. Chính epoxit diol này liên kết cộng hóa trị với DNA.

BaP tạo ra cytochrome P4501A1 (CYP1A1) bằng cách liên kết với AHR (thụ thể aryl hydrocacbon) trong cytosol.[24]