Isocyanates can cause airway disfunction, such as e.g. asthma and allergy. Many studies have shown that isocyanic acid (ICA), produced in the body, can cause carbamylation of proteins when reacting with amino groups of amino acids in proteins. Carbamylation is an irreversible reaction that may lead to disfunction or loss of function of the protein. Methylisocyanate (MIC) is a substance that is very similar to ICA and has the same ability as ICA to react with amino groups and create carbamylation. The purpose of this study was to i) develop a methodology for generating atmospheres with controlled levels of ICA and MIC in an exposure chamber and ii) study if ICA and MIC could cause carbamylation of protein bound to glass fibre filters. Atmospheres with ICA and MIC were generated in the exposure chamber by using a syringe pump and transfer urea and dimethylurea out on a laboratory heating plate were the substances were decomposed into ICA and MIC. The levels of ICA and MIC were determined with LC-MS-MS. If ICA and MIC can cause carbamylation were investigated by drawing air from the exposure chamber through a protein-impregnated filter. The protein samples were hydrolysed before they were analysed with a HILIC-LC-MS-MS. The degree of carbamylation of lysine was expressed as the ratio of homocitrulline vs. lysine and MIC-lysine vs. lysine. The result show that it is possible to create atmospheres with controlled levels of ICA and MIC in the exposure chamber. Carbamylation was also found when proteins were exposed to ICA and MIC and that an increase in ICA and MIC levels causes an increased carbamylation.  The obtained results will be useful in further studies of the biological effect of protein carbamylation.

Isocyanater kan orsaka luftvägssjukdomar som till exempel astma och allergi. Ett antal studier har visat att isocyanatsyra (ICA) i kroppen kan orsaka karbamylering av protein genom att binda till aminogrupper i aminosyrornas sidokedjor. Karbamylering är en irreversibel reaktion som kan påverka eller göra så att proteinet helt förlorar sin funktion.

Syftet med denna studie var att i) ta fram en metodik för att generera atmosfärer med kontrollerade halter av ICA och MIC i en exponeringskammaren och ii) studera hur ICA och MIC orsakar karbamylering av protein bundet till glasfiberfilter.

Atmosfärer med ICA och MIC skapades i exponeringskammaren genom att urea och dimetylurea, via en sprutpump, leddes ut på en värmeplatta där de sönderdelades och förångades. Halten ICA och MIC kunde kontrolleras genom att ändra flödeshastigheteten på sprutpumpen, variera plattemperaturen eller variera koncentrationen av urea och dimetylurea i lösningen. Halten ICA och MIC bestämdes efter att ämnena bundits till dibutylimpregnerade glasfiberfilter och analyserats med LC-MS-MS.

För att undersöka om ICA och MIC orsakade karbamylering drogs luft från exponeringskammaren genom proteinimpregnerade glasfiberfilter. Inför exponering monterades proteinimpregnerade filter i en luftprovtagare, vilken sedan placerades i exponeringskammaren där atmosfär med ICA eller MIC genererats. I kammaren drogs luft genom filtret och på så vis exponerades proteinet för ICA och MIC. Proteinproven hydrolyserades därefter med HCl innan de slutligen analyserades med HILIC-LC-MS-MS. Graden av karbamylering av lysin detekterades genom att mäta andelen bildat homocitrullin och MIC-lysin, vilka är de karbamylerade formerna av lysin.

Resultaten visar att det är möjligt att skapa atmosfärer med kontrollerade halter av ICA och MIC i exponeringskammaren. Här visas också att karbamylering sker när protein exponeras för ICA och MIC samt att ett positivt dos-respons-samband finns mellan halten ICA och MIC i kammaren och halten homocitrullin och MIC-lysin i de exponerade proteinerna. 

De erhållna resultaten kommer kunna ligga till grund för vidare studier av den biologiska effekten av proteinkarbamylering.