Furanokumariinit

Furokumariinit pääsevät esimerkiksi ihokosketuksessa sisään ihon pinnan solujen tumiin, joissa ne sitoutuvat UVA-säteilyn (kuten Auringon valon) aktivoimana DNA:n juosteiden väliin. Psoraleeneihin kuuluvat furokumariinit voivat sitoa juosteet yhteen estäen siten solua lukemasta ja kopioimasta DNA:ta. Tällöin solu ei voi jatkaa normaalia toimintaansa tai jakautua ja tuhoaa itsensä ohjelmoidusti. Myös angelisiini ja sen johdannaiset sitoutuvat DNA:han ja ovat haitallisia soluille, mutta näiden sitoutuminen tapahtuu lähinnä vain yhteen juosteeseen. DNA-sitoutumisen aiheuttama laaja solutuho näkyy esimerkiksi altistusalueella nesterakkuloita sisältävänä vakavana palovammamaisena ihovaurioina.[5] Jos aineelle on altistuttu kasvin kautta, voidaan vauriosta käyttää termiä fytofotodermatiitti[13] ja muuten kattavampaa termiä fotodermatiitti eli valoihottuma.

Limettimehun furokumariinien ja UVA-säteilyn[14] aiheuttaman fytofotodermatiitin kehittyminen 10 päivän aikana.

Furokumariinien aiheuttamassa fytofotodermatiitissa välittömät oireet alkavat 15 minuutin kuluttua altistuksesta ja ovat voimakkaimmillaan 30–60 minuutin kuluttua. Vuorokauden kuluttua iho alkaa punertaa ja siihen kertyy turvottavia nesteitä.[15] Nämä jälkioireet ovat pahimmillaan parin päivän kuluttua,[8] ja 3–5 päivän jälkeen voi ilmetä altistusalueen ihon tummentumista (hyperpigmentaatiota). Alue voi pysyä tummana kuukausia tai jopa kuusi vuotta.[16] Alue voi olla altistuksen jälkeen vuosienkin ajan yliherkkä UV-valolle.[15] Furokumariinit vaurioittavat DNA:ta ja ovat siksi mutaatioita ja syöpää aiheuttavia, joten altistuneelle alueelle on suurentunut riski saada syöpä.[1][11]

Angelisiini sitoutuneena DNA:n tymidiiniin furaanirenkaastaan.

Furokumariinit keräävät eli absorboivat helposti aallonpituusalueella 320–400 nm olevan fotonin energian, mikä johtuu aineiden rengasrakenteista, jotka ovat elektronirakenteeltaan energeettisesti otollisia tälle UVA-säteilyn absorptiolle. Energian avulla renkaiden elektronit virittyvät ja ne kiinnittyvät additioreaktiolla kovalenttisesti johonkin solun DNA-juosteiden pyrimidiiniemäksistä. Aineet kiinnittyvät lähinnä tymiinien 5,6-kaksoissidoksiin omien furaanirenkaidensa 4',5'-kaksoissidoksista tai vaihtoehtoisesti mutta vähäisemmässä määrin pyronirenkaidensa 3,4-kaksoissidoksista. Furokumariinit voivat myös kiinnittyä hyvin vähäisissä määrin sytosiiniin. RNA:ssa urasiili korvaa tymiinin, joten furokumariinit sitoutuvat RNA:ssa tymiinin sijaan helposti urasiiliin samalla tavoin.[6]

Psoraleenin (punainen) muodostama kahden tymidiinin välinen verkkosidos. Pyronisidos on vasemmalla ja furaanisidos oikealla. DNA:ssa tymidiinit eivät pariudu normaalisti keskenään, kuten kuvassa.

DNA:ssa kiinni olevat furokumariinit absorboivat herkästi toisenkin UVA-fotonin. Tällöin jotkin niistä kiinnittyvät vielä vapaana olevan pyroni- tai furaaniryhmänsä kaksoissidoksesta DNA-juosteen vastinemäksen kanssa. Emäs on yleensä adeniini (A), koska aineet sitoutuvat ensimmäisessä valoreaktiossaan helpoimmin tymiiniin (T). Aineet muodostavat siis kovalenttisia verkkosidoksia juosteiden välille lähinnä AT-emäsparien kohdalta. Sidokset estävät solua erottamasta DNA-juosteita toisistaan, jolloin solu ei voi lukea DNA:ta ja tuottaa sen pohjalta itselleen elintärkeitä proteiineja ja muita geenituotteita päätyen siten apoptoosiin.[17] Myös vain yhteen DNA-juosteeseen sitoutuneet furokumariinit saavat aikaan apoptoosin, mutta kahden juosteen väliset sidokset saavat tämän aikaan helpommin. Jos kuitenkin esimerkiksi solusykliä säätelevät geenit kuten p53 vaurioituvat, voi solu apoptoosin sijaan ruveta jakautumaan holtittomasti muuttuen siten syöpäsoluksi.[5]

Angelisiini ja vastaavat aineet ulottuvat sitoutumaan DNA:han lähinnä vain yhdestä kohdasta taipuneiden rakenteidensa vuoksi, toisin kuin suoran rakenteen omaavat psoraleenit. Angelisiinin johdannaiset voivat kuitenkin sitoutua samanaikaisesti molempiin juosteisiin, mutta psoraleeneja paljon vähäisemmässä määrin.[17]

Furokumariinit aiheuttavat melanosyyteissä lisääntyneen melaniinin tuotannon, joten aineille altistunut ihoalue voi värjäytyä tummaksi[18] viikoiksi tai kuukausiksi. Tummentuminen alkaa pian furokumariinien aiheuttaman ihovaurion parantumisen jälkeen.[19]

Jotkin furokumariinit vaikuttavat ihmisten aineenvaihduntaan estämällä maksan sytokromi P450 tyyppisten entsyymien toimintaa. Esimerkiksi greippimehussa olevat bergamottiini ja erityisesti 6',7'-dihydroksibergamottiini estävät muiden mehun aineiden ohella CYP3A4 toimintaa,[20] jolloin esimerkiksi runsaasti greippimehua juotaessa tällä entsyymillä toimimattomaksi hajoavien lääkeaineiden vaikutukset pitenevät tai entsyymillä toimiviksi muuttuvien lääkkeiden vaikutus heikkenee.[21]

• 
  Bergamottiini
• 
  6',7'-Dihydroksibergamottiini