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Evidence of variations of endogenous halogenated volatile organic compounds in alveolar breath after mental exercise-induced oxidative stress - 01/12/19

Caractérisation des variations d’alcanes halogénés organiques volatils dans l’air alvéolaire après un exercice mental induisant un stress oxydatif

Doi : 10.1016/j.pharma.2019.10.004 
C. Sarbach a, B. Dugas b, 1, E. Postaire c,
a Ar2i, 20/22 avenue Edouard Herriot, 92350, Le Plessis Robinson, France 
b Inserm, U 511, Hôpital Pitié-Salpétière, Boulevard de l’Hôpital, 75013, Paris, France 
c Académie des sciences, 23, quai Conti, 75006, Paris, France 

Corresponding author.
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le dimanche 01 décembre 2019

Highlights

After mental exercice the halogenated alkanes are measured and increased in the alveolar air breath.
Trichlorotrifluoroethane, tetrafluoroethane, dichlorodifluoromethane were identified in alveolar breath of healthy volunteers after mental exercise-induced oxidative stress.
The halogenoalkanes impaired the NADH oxidation suggesting an inhibition of the complex I (NADH: ubiquinone oxidoreductase) of the electron transport chain.
One of the lowest detection limits without impairing the sample throughout or using toxic chemicals.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Summary

Background

The effect of oxygen on markers of oxidative stress has not been totally elucidated because previous studies have yielded conflicting results.

Methods

A method for the collection and gas chromatography-mass spectrometry of the halogenated volatile organic compounds in human alveolar breath is described. A transportable apparatus sampled specifically alveolar breath; the volatile organic compounds were captured in a thermal desorption tube, Carbotrap 200®. The sample was thermally desorbed from the trap in an automated gas chromatography with mass spectrometry detection and peak fragmentation. Compounds were identified by reference to a computer-based library of mass spectra.

Results

Trichlorotrifluoroethane, tetrafluoroethane, dichlorodifluoromethane were identified in alveolar breath of healthy volunteers after mental exercise-induced oxidative stress. The effects of halogenated alkanes were investigated on electron transport chain activity. These agents impaired the NADH oxidation suggesting an inhibition of the complex I (NADH: ubiquinone oxidoreductase) of the electron transport chain. These inhibitory effects are suspected likely to fight against oxidative stress deleterious reactions.

Conclusion

Chemical inhibition of the oxidative burst in human body trough these halogenated inhibitors is a new concept of significant practical, medical, biological and scientific interest.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Contexte

L’effet de l’oxygène sur les marqueurs du stress oxydatif n’a pas été totalement élucidé car des études antérieures ont donné des résultats contradictoires.

Méthodes

Une méthode de collecte et de chromatographie en phase gazeuse et de spectrométrie de masse des composés organiques volatils halogénés dans l’air alvéolaire humaine est décrite. Un appareil transportable a prélevé un échantillon d’haleine spécifiquement alvéolaire; les composés organiques volatils ont été piégés dans un tube de désorption thermique, Carbotrap 200®. L’échantillon a été désorbé thermiquement du piège par chromatographie en phase gazeuse automatisée avec détection par spectrométrie de masse et fragmentation des pics. Les composés ont été identifiés par référence à une bibliothèque informatisée de spectres de masse.

Résultats

Le trichlorotrifluoroéthane, le tétrafluoroéthane, le dichlorodifluorométhane ont été identifiés dans l’air alvéolaire de volontaires sains après un stress oxydatif provoqué par l’exercice mental. Les effets des alcanes halogénés sur l’activité de la chaîne mitochondriale de transport d’électrons ont été étudiés. Ces agents ont altéré l’oxydation du NADH suggérant une inhibition du complexe I (NADH : ubiquinone oxydoréductase) de la chaîne de transport électronique. Ces effets inhibiteurs sont supposer lutter contre les réactions délétères du stress oxydatif.

Conclusion

L’inhibition chimique de l’explosion oxydative dans le corps humain par ces inhibiteurs halogénés est un nouveau concept d’intérêt pratique, médical, biologique et scientifique significatif.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Volatile organic compounds, Alveolar breath, Halogenated alkanes, Gas chromatography-mass spectrometry, Mental exercise, Oxidative stress

Mots clés : Composés organiques volatiles, Air alvéolaire, Alcanes halogens, Chormatographie en phase gazeuse et Spectrométrie de masse, Exercice mental, Stress oxydatif

Abbreviations : AUC, BAA, BHA, BMAC, Δ ψm: Mitochondrial transmembrane potential RF, ROS, SIM, TIC, VOCs


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