Trimethylamin-N-oxid - Trimethylamine N-oxide
![]() | |
![]() | |
Jména | |
---|---|
Název IUPAC trimethylaminoxid | |
Preferovaný název IUPAC N,N-dimetylmethanamin N-kysličník | |
Ostatní jména trimethylaminoxid, TMAO, TMANO | |
Identifikátory | |
| |
3D model (JSmol ) | |
ChEBI | |
ChemSpider | |
Informační karta ECHA | 100.013.341 ![]() |
KEGG | |
PubChem CID | |
UNII | |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
Vlastnosti | |
C3H9NÓ | |
Molární hmotnost | 75.11 |
Vzhled | bezbarvá pevná látka |
Bod tání | 220 až 222 ° C (428 až 432 ° F; 493 až 495 K) (dihydrát: 96 ° C) |
dobrý | |
5.4 D | |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
![]() ![]() ![]() | |
Reference Infoboxu | |
Trimethylamin N-kysličník (TMAO) je organická sloučenina se vzorcem (CH3)3NE. Je ve třídě aminoxidy. I když je známá bezvodá sloučenina, trimethylamin N-oxid se obvykle vyskytuje jako dihydrát. Bezvodý i hydratovaný materiál jsou bílé pevné látky rozpustné ve vodě.
TMAO je produkt oxidace trimethylamin, běžný metabolit u zvířat. TMAO je biosyntetizován z trimethylamin, který je odvozen od cholin.[1]
Chemie
TMAO lze syntetizovat z trimethylaminu působením peroxidu vodíku:[2]
- H2Ó2 + (CH3)3N → H2O + (CH3)3NE
Dihydrát se dehydratuje azeotropickou destilací z dimethylformamid.[3]
Laboratorní aplikace
Trimethylaminoxid se používá v skládání bílkovin experimenty působící proti vyvíjejícím se účinkům močovina.[4]
V organokovová chemie reakce nukleofilní abstrakce, Mě3NO se používá jako dekarbonylační činidlo podle následující stechiometrie:
- M (CO)n + Já3NO + L → M (CO)n-1L + Me3N + CO2
Tato reakce se používá k rozkladu organických ligandů z kovů, např. z (dienu) Fe (CO)3.[2]
Používá se při určitých oxidačních reakcích, např. konverzi alkyljodidů na odpovídající aldehyd.[5]
Účinky na stabilitu bílkovin
Bylo zjištěno, že účinky TMAO na páteř a nabité zbytky peptidů stabilizují kompaktní konformace,[6] zatímco účinky TMAO na nepolární zbytky vedou k otoku peptidů. To naznačuje konkurenční mechanismy TMAO na proteinech, které představují hydrofobní bobtnání, kolaps páteře a stabilizaci interakcí náboj-náboj. Tyto mechanismy jsou pozorovány v Trp kleci.[7]
Mikrobiotická sdružení
Objednávka Clostridiales rod Ruminococcus a taxonu Lachnospiraceae jsou pozitivně spojeny s hladinami TMA a TMAO.[8] Naproti tomu proporce S24-7, bohaté rodiny z Bacteroidetes, jsou nepřímo spojeny s úrovněmi TMA a TMAO.[8]
Poruchy
Trimethylaminuria
Trimethylaminuria je vzácná porucha produkce enzymu monooxygenáza obsahující flavin 3 (FMO3).[9][10] Pacienti trpící trimethylaminurií nejsou schopni převést trimethylamin odvozený z cholinu na trimethylaminoxid. Trimethylamin se poté hromadí a uvolňuje se v potu, moči a dechu člověka a vydává silný rybí zápach.
Kardiovaskulární onemocnění
Studie publikovaná v roce 2013 hodnotící 513 dospělých s anamnézou závažné nežádoucí kardiovaskulární příhody, průměrný věk 68 let a 69% z nich dříve nebo v současné době kouří, může naznačovat, že vysoké hladiny TMAO v krvi jsou spojeny se zvýšeným rizikem dalších kardiovaskulárních příhod.[11]
Pozadí
Koncentrace TMAO v krvi se zvyšuje po konzumaci potravin obsahujících karnitin[12] nebo lecitin[11] pokud jsou ve střevě přítomny bakterie, které přeměňují tyto látky na TMAO.[13] Vysoké koncentrace karnitinu se nacházejí v červeném masu, některé z nich energetické nápoje, a nějaký doplňky stravy. Některé typy normálních střevní bakterie (např. druhy Acinetobacter ) v člověku mikrobiom převést dietní karnitin na TMAO. TMAO mění metabolismus cholesterolu ve střevech, v játrech a ve stěnách tepen. V přítomnosti TMAO dochází ke zvýšené depozici cholesterolu a ke snížení odstraňování cholesterolu z periferních buněk, jako jsou buňky ve stěnách tepen.[14] Lecitin se nachází v sóji, vejcích,[13] jako přísada do zpracované potraviny, se prodává jako doplněk stravy, používá se jako emulgátor a používá se k zabránění ulpívání (například v nepřilnavém spreji na vaření).
Kontroverze
Souvislost mezi kardiovaskulárními chorobami a TMAO je sporná[15]. Clouatre a kol. tvrdí, že zdroje cholinu a dietní L-karnitin nepřispívají k významnému zvýšení hladiny TMAO v krvi. Hlavním zdrojem TMAO ve stravě jsou ryby.[16]
Dalším zdrojem TMAO je strava fosfatidylcholin, opět prostřednictvím bakteriálního působení ve střevě. Fosfatidylcholin je ve vysoké koncentraci přítomen ve vaječných žloutcích a některých druzích masa. Nejsilnějším důkazem, který je v rozporu se zjevnou příčinnou souvislostí mezi TMAO a kardiovaskulárními chorobami, je Mendelova randomizační studie, která nezjistila významnou souvislost mezi hladinami TMAO v oběhu a infarktem myokardu nebo ischemickou chorobou srdeční.[17]
Hypertenze a trombóza
Bylo navrženo, že TMAO může být zapojen do regulace arteriálního krevního tlaku a etiologie hypertenze[18] a trombóza (krevní sraženiny) u aterosklerotické choroby.[19] Metaanalýza z roku 2017 zjistila, že vyšší cirkulující TMAO byl spojen s 23% vyšším rizikem kardiovaskulárních příhod a o 55% vyšším rizikem úmrtnosti.[20]
Zejména toxické účinky TMA byly popsány v několika klinických a experimentálních dokumentech na počátku 20. století[21] a velmi nedávné studie ukazují škodlivý účinek TMA na oběhový systém. [22][23][24] Kromě toho jsou kvůli zjevné toxicitě a současně rozšířenému použití v průmyslu k dispozici různé pokyny pro limitní hodnoty expozice s podrobným popisem toxicity, například „Doporučení Vědeckého výboru pro mezní hodnoty expozice na pracovišti“ Evropské komise.[25]Proto se zdá, že je to TMA, ale ne TMAO, který může být markerem a mediátorem kardiovaskulárního rizika.
Správa zvýšených úrovní
- Vegan a vegetariánský Zdá se, že diety selektují proti střevní flóře, která metabolizuje karnitin (ve prospěch jiné střevní flóry koordinovanější s jejich přísunem potravy). Tento zjevný rozdíl v jejich mikrobiom je spojen s podstatně sníženým množstvím střevních bakterií schopných přeměnit karnitin na trimethylamin, který je později metabolizován v játrech na TMAO.[12]
- Molybden obsahující enzymy existují u savců. Bylo zjištěno, že takzvaná mitochondriální amidoxim redukující složka (mARC) existuje ve dvou izoformách, mARC1 a mARC2, přičemž obě jsou schopné redukovat různé N-okysličené sloučeniny, včetně nefyziologických N-oxidů.[26] Zelený hrášek a černé fazole jsou považovány za jeden z nejbohatších zdrojů potravy dietního molybdenu.
- 3,3-dimethyl-l-butanol (DMB), strukturní analog cholin, inhibuje mikrobiální tvorbu TMA u myší a ve lidských výkalech, čímž snižuje plazmatické hladiny TMAO po suplementaci cholinem nebo karnitinem.[8] Nachází se v některých balzamikových octech, červených vínech a některých za studena lisovaných extra panenských olivové oleje a oleje z hroznových semen.[8]
- Resveratrol Bylo prokázáno, že snižuje TMAO u myší remodelací střevní mikrobioty.[27]
Ostatní zvířata
Trimethylamin N-oxid je osmolyt nalezený v měkkýši, korýši a rybách, jako jsou žraloci a paprsky. Je považován za stabilizátor bílkovin, který může působit proti močovina, hlavní osmolyt z žraloci brusle a paprsky. Koncentrace je větší u hlubinných ryb a korýšů, kde může působit proti účinkům tlaku destabilizujícím bílkoviny.[28][29] TMAO se rozkládá na trimethylamin (TMA), což je hlavní odorant což je charakteristické pro degradaci mořských plodů.
Reference
- ^ Baker, J. R.; Chaykin, S. (1. dubna 1962). „Biosyntéza trimethylamin-N-kysličník". J. Biol. Chem. 237 (4): 1309–13. PMID 13864146.
- ^ A b A. J. Pearson "Trimethylamin N-Oxid" v Encyklopedie činidel pro organickou syntézu„John Wiley & Sons, 2001: New York. doi:10.1002 / 047084289X.rt268
- ^ Soderquist, J. A .; Anderson, C. L. (1986). "Krystalický bezvodý trimethylamin N-oxid". Tetrahedron Lett. 27 (34): 3961–3962. doi:10.1016 / S0040-4039 (00) 84884-4.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
- ^ Zou, Q .; et al. (2002). „Molekulární mechanismus stabilizace proteinů pomocí TMAO a jeho schopnost působit proti účinkům močoviny“. J. Am. Chem. Soc. 124 (7): 1192–1202. doi:10.1021 / ja004206b. PMID 11841287.
- ^ Volker Franzen (1973). „Octanal“. Organické syntézy.; Kolektivní objem, 5, str. 872
- ^ Shea, Joan-Emma; Feinstein, Stuart C .; Lapointe, Nichole E .; Larini, Luca; Levine, Zachary A. (03.03.2015). „Regulace a agregace peptidů s vnitřní poruchou“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 112 (9): 2758–2763. Bibcode:2015PNAS..112.2758L. doi:10.1073 / pnas.1418155112. PMC 4352815. PMID 25691742.
- ^ Su, Zhaoqian; Mahmoudinobar, Farbod; Dias, Cristiano L. (2017). "Účinky trimethylamin-N-oxidu na konformaci peptidů a její důsledky pro proteiny". Dopisy o fyzické kontrole. 119 (10): 108102. Bibcode:2017PhRvL.119j8102S. doi:10.1103 / physrevlett.119.108102. PMID 28949191.
- ^ A b C d Wang, Zeneng; Roberts, Adam B .; Buffa, Jennifer A .; Levison, Bruce S .; Zhu, Weifei; Org, Elin; Gu, Xiaodong; Huang, Ying; Zamanian-Daryoush, Maryam; Culley, Miranda K .; DiDonato, Anthony J .; Fu, Xiaoming; Hazen, Jennie E .; Krajčík, Daniel; DiDonato, Joseph A .; Lusis, Aldons J .; Hazen, Stanley L. (prosinec 2015). „Nesmrtelná inhibice produkce mikrobiálních trimethylaminů ve střevě pro léčbu aterosklerózy“. Buňka. 163 (7): 1585–1595. doi:10.1016 / j.cell.2015.11.055. PMC 4871610. PMID 26687352.
• Ukázalo se, že strukturní analog cholinu, 3,3-dimethyl-1-butanol (DMB), neletálně inhibuje tvorbu TMA z kultivovaných mikrobů, inhibuje odlišné mikrobiální TMA lyázy a oba inhibuje produkci TMA z fyziologických polymikrobiálních kultur (např. střevní obsah, lidské výkaly) a snižují hladiny TMAO u myší krmených stravou s vysokým obsahem cholinu nebo L-karnitinu.
• DMB byl detekován v některých balzamikových octech, v červených vínech a v některých za studena lisovaných extra panenských olivových olejích a olejích z hroznových semen - ^ Treacy, E.P .; Akerman, BR; et al. (1998). „Mutace genu monooxygenázy obsahujícího flavin (FMO3) způsobují trimethylaminurii, poruchu detoxikace “. Lidská molekulární genetika. 7 (5): 839–45. doi:10,1093 / hmg / 7,5,839. PMID 9536088.
- ^ Zschocke J, Kohlmueller D, Quak E, Meissner T, Hoffmann GF, Mayatepek E (1999). "Mírná trimethylaminurie způsobená běžnými variantami v genu FMO3". Lanceta. 354 (9181): 834–5. doi:10.1016 / S0140-6736 (99) 80019-1. PMID 10485731. S2CID 9555588.
- ^ A b Tang, W.H. Wilson; Zeneng Wang; Bruce S. Levison; Robert A. Koeth; Earl B. Britt; Xiaoming Fu; Yuping Wu; Stanley L. Hazen (25. dubna 2013). "Střevní mikrobiální metabolismus fosfatidylcholinu a kardiovaskulární riziko". The New England Journal of Medicine. 368 (17): 1575–1584. doi:10.1056 / NEJMoa1109400. PMC 3701945. PMID 23614584.
Produkce TMAO z potravinového fosfatidylcholinu závisí na metabolismu střevní mikrobioty. Zvýšené hladiny TMAO jsou spojeny se zvýšeným rizikem výskytu závažných nežádoucích kardiovaskulárních příhod
- ^ A b Koeth, Robert A; Wang, Zeneng; Levison, Bruce S; Buffa, Jennifer A; Org, Elin; Sheehy, Brendan T; Britt, hrabě B; Fu, Xiaoming; Wu, Yuping; Li, Lin; Smith, Jonathan D; DiDonato, Joseph A; Chen, červen; Li, Hongzhe; Wu, Gary D; Lewis, James D; Warrier, Manya; Brown, J Mark; Krauss, Ronald M; Tang, WH Wilson; Bushman, Frederic D; Lusis, Aldons J; Hazen, Stanley L (7. dubna 2013). „Metabolismus střevní mikroflóry l-karnitinu, živiny v červeném mase, podporuje aterosklerózu“. Přírodní medicína. 19 (5): 576–85. doi:10,1038 / nm. 3145. PMC 3650111. PMID 23563705.
- ^ A b Gina Kolata (24. dubna 2013). „Také vejce mohou vyvolat bakterie ke zvýšení rizika srdce“. The New York Times. Citováno 25. dubna 2013.
- ^ Hazen, Stanley. „Nový výzkum červeného masa a srdečních chorob“. Diane Rehm Show (přepis). WAMU 88,5 American University Radio. Citováno 10. dubna 2013.
- ^ Collins, Heidi L .; Drazul-Schrader, Denise; Sulpizio, Anthony C .; Koster, Paul D .; Williamson, Yuping; Adelman, Steven J .; Owen, Kevin; Sanli, Toran; Bellamine, Aouatef (2016). „Příjem L-karnitinu a vysoké plazmatické hladiny trimethylamin-N-oxidu korelují s nízkými aortálními lézemi u ApoE - / - transgenních myší exprimujících CETP“. Ateroskleróza. 244: 29–37. doi:10.1016 / j.atherosclerosis.2015.10.10.108. ISSN 0021-9150. PMID 26584136.
- ^ Johri, A.M .; Heyland, D.K .; Hétu, M.-F .; Crawford, B .; Spence, J.D. (2014). „Karnitinová terapie pro léčbu metabolického syndromu a kardiovaskulárních onemocnění: důkazy a diskuse“. Výživa, metabolismus a kardiovaskulární choroby. 24 (8): 808–814. doi:10.1016 / j.numecd.2014.03.007. ISSN 0939-4753. PMID 24837277.
- ^ Jia, Jinzhu; Dou, Pan; Gao, Meng; Kong, Xuejun; Li, Changwei; Liu, Zhonghua; Huang, Tao (01.09.2019). „Hodnocení příčinného směru mezi střevními mikrobioty - závislými metabolity a kardiometabolickým zdravím: obousměrná Mendelovská randomizační analýza“. Cukrovka. 68 (9): 1747–1755. doi:10 2337 / db19-0153. ISSN 0012-1797. PMID 31167879.
- ^ Ufnal, Marcin; Jazwiec, Radoslaw; Dadlez, Michal; Drapala, Adrian; Sikora, Mariusz; Skrzypecki, Janusz (2014). „Trimethylamin-N-oxid: metabolit odvozený od karnitinu, který prodlužuje hypertenzní účinek angiotenzinu II u potkanů“. Canadian Journal of Cardiology. 30 (12): 1700–1705. doi:10.1016 / j.cjca.2014.09.010. PMID 25475471.
- ^ Tilg, Herbert (2016-06-22). "Střevo se cítí o trombóze". New England Journal of Medicine. 374 (25): 2494–2496. doi:10.1056 / nejmcibr1604458. PMID 27332910.
- ^ Qi, Jiaqian; Ty, Tao; Li, Jing; Pan, Tingting; Xiang, Li; Han, Yue; Zhu, Li (2018). „Cirkulující trimethylamin-N-oxid a riziko kardiovaskulárních onemocnění: systematický přehled a metaanalýza 11 prospektivních kohortních studií“. Journal of Cellular and Molecular Medicine. 22 (1): 185–194. doi:10,1111 / jcmm.13307. ISSN 1582-4934. PMC 5742728. PMID 28782886.
- ^ Brieger, H .; Hodes, W.A. Toxické účinky expozice parám alifatických aminů. Oblouk. Ind. Hyg. Okupovat Med. 1951, 3, 287–291
- ^ TMA (trimethylamin), ale ne jeho oxid TMAO (trimethylamin-oxid), má hemodynamické účinky - důsledky pro interpretaci kardiovaskulárních účinků střevního mikrobiomu. K Jaworska, K Bielinska, M Gawrys-Kopczynska, M UfnalCard kardiovaskulární výzkum, https://doi.org/10.1093/cvr/cvz231
- ^ Kinga Jaworska, Marek Konop, Tomasz Hutsch, Karol Perlejewski, Marek Radkowski, Marta Grochowska, Anna Bielak-Zmijewska, Grażyna Mosieniak, Ewa Sikora, Marcin Ufnal, TMA, ale ne TMAO, se zvyšuje s věkem v plazmě potkanů a ovlivňuje životaschopnost buněk hladkého svalstva, Journals of Gerontology: Series A`` glz181`` https://doi.org/10.1093/gerona/glz181
- ^ Toxins 2019, 11 (9), 490; https://doi.org/10.3390/toxins11090490
- ^ Pospischil, E .; Johanson, G .; Nielsen, G .; Papameletiou, D .; Klein, C. SCOEL / REC / 179 trimethylamin. Publ. Sci. Comm. Okupovat Expo. Lim. Eur. Unie 2017.
- ^ https://www.imoa.info/HSE/environmental_data/biology/reviews-of-molybdoenzymes/10-1-mitochondrial-amidoxime.php
- ^ Dimitrov D, Thiele I, Ferguson LR (2016). „Editorial: The Human Gutome: Nutrigenomics of Host-Microbiome Interactions“. Frontiers in Genetics. 7: 158. doi:10.3389 / fgene.2016.00158. PMC 5012120. PMID 27656194.
Nedávné poznatky ukázaly, že resveratrol snižuje hladiny trimethylamin-N-oxidu (TMAO), o kterém je známo, že je faktorem přispívajícím k rozvoji aterosklerózy (Chen et al., 2016). To bylo částečně zprostředkováno down-regulací osy enterohepatálního farnesoidního receptoru-fibroblastového růstového faktoru (FXR) a naznačuje, že střevní mikrobiota se může stát zajímavým cílem farmakologických a výživových intervencí zaměřených na přesnou medicínu, aby se snížilo riziko rozvoje metabolických onemocnění.
- ^ Yancey, P. (2005). „Organické osmolyty jako kompatibilní, metabolické a působící proti cytoprotektorům při vysoké osmolaritě a jiných stresech“. J. Exp. Biol. 208 (15): 2819–2830. doi:10.1242 / jeb.01730. PMID 16043587.
- ^ Velasquez, M. T.; Ramezani, A .; Manal, A .; Raj, D.S. (8. listopadu 2016). „Trimethylamin-N-Oxid: Dobrý, špatný a neznámý“. Toxiny. 8 (11): 326. doi:10,3390 / toxiny8110326. PMC 5127123. PMID 27834801.