Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с BMAA )
Перейти к навигации Перейти к поиску
«BMAA» перенаправляет сюда. Для использования в других целях, см BMAA (значения) .
бета - -Methylamino- л аланина
Стерео, скелетная формула бета-метиламино-L-аланина (S)
Имена
Название ИЮПАК
(2 S ) -2-амино-3- (метиламино) пропановая кислота [1]
Другие имена
2-амино-3-метиламинопропановая кислота
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
КЕГГ
MeSHальфа-амино-бета-метиламинопропионат
UNII
  • InChI = 1S / C4H10N2O2 / c1-6-2-3 (5) 4 (7) 8 / h3,6H, 2,5H2,1H3, (H, 7,8) / t3- / m0 / s1 ☒N
    Ключ: UJVHVMNGOZXSOZ-VKHMYHEASA-N ☒N
  • ЧПУ [C @@ H] (C (= O) O) N
Характеристики
C 4 H 10 N 2 O 2
Молярная масса118,136  г · моль -1
журнал P-0,1
Кислотность (p K a )1,883
Основность (p K b )12,114
Родственные соединения
Родственные алкановые кислоты
Родственные соединения
Диметилацетамид
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

β-Метиламино- 1 -аланин , или BMAA , представляет собой непротеиногенную аминокислоту, продуцируемую цианобактериями . BMAA - нейротоксин, и его потенциальная роль при различных нейродегенеративных расстройствах является предметом научных исследований.

Структура и свойства [ править ]

BMAA является производным от аминокислоты аланина с метиламиной группой на боковой цепи . Эта непротеиногенная аминокислота классифицируется как полярное основание .

Источники и обнаружение [ править ]

BMAA продуцируется цианобактериями в морской, пресноводной и наземной среде. [2] [3] У культивируемых цианобактерий, не связывающих азот, продукция BMAA увеличивается в обедненной азотом среде. [4] BMAA был обнаружен в водных организмах и в растениях с цианобактериальными симбионтами, такими как некоторые лишайники , плавающий папоротник Azolla , черешки листьев тропического цветущего растения Gunnera , саговники, а также у животных, которые поедают мясистую оболочку семян саговника. , в том числе летучих лисиц . [5] [6] [7] [8]

В акульих плавниках присутствуют высокие концентрации BMAA. [9] Поскольку BMAA является нейротоксином, потребление супа из акульих плавников и таблеток для хрящей может представлять опасность для здоровья. [10] Токсин можно обнаружить с помощью нескольких лабораторных методов, включая жидкостную хроматографию , высокоэффективную жидкостную хроматографию , масс-спектрометрию , анализатор аминокислот , капиллярный электрофорез и ЯМР-спектроскопию . [11]

Нейротоксичность [ править ]

BMAA может преодолевать гематоэнцефалический барьер у крыс. Чтобы попасть в мозг, требуется больше времени, чем в другие органы, но попав туда, он захватывается белками, образуя резервуар для медленного высвобождения с течением времени. [12] [13]

Механизмы [ править ]

Хотя механизмы, с помощью которых BMAA вызывает дисфункцию и смерть мотонейронов, не совсем понятны, текущие исследования показывают, что существует несколько механизмов действия. Безусловно, BMAA может действовать как эксайтотоксин на рецепторы глутамата, такие как NMDA , кальций-зависимые AMPA и каинатные рецепторы. [14] [15] Считается, что активация метаботропного рецептора глутамата 5 вызывает окислительный стресс в нейроне за счет истощения глутатиона . [16]

BMAA может быть неправильно включенной в формирующиеся белки в месте л -serine , возможно , в результате чего белок неправильного сворачивание и агрегация, оба признака клубка заболеваний , в том числе болезни Альцгеймера , болезни Паркинсона , боковой амиотрофический склероз (БАС), прогрессивные супрануклеарный паралич (PSP), и Левите заболевание тела . Исследования in vitro показали, что белковая ассоциация BMAA может подавляться в присутствии избытка l- серина. [17]

Эффекты [ править ]

Исследование, проведенное в 2015 году с использованием верветок ( Chlorocebus sabaeus ) на Сент-Китсе, которые являются гомозиготными по гену apoE4 (состояние, которое у людей является фактором риска развития болезни Альцгеймера), показало, что у зеленых груш, которым вводили BMAA перорально, развилась отличительная гистопатология. особенности болезни Альцгеймера, включая бета-амилоидные бляшки и накопление нейрофибриллярных клубков . Было обнаружено, что у верветок, получавших меньшие дозы BMAA, эти патологические признаки коррелировали. Кроме того, груши, которым вводили BMAA совместно с серином было обнаружено, что бета-амилоидных бляшек и нейрофибриллярных клубков на 70% меньше, чем при введении только BMAA, что позволяет предположить, что серин может защищать от нейротоксических эффектов BMAA.

Этот эксперимент представляет собой первую модель болезни Альцгеймера in vivo, в которой присутствуют как бета-амилоидные бляшки, так и гиперфосфорилированный тау-белок. Это исследование также демонстрирует, что BMAA, токсин окружающей среды, может вызывать нейродегенеративные заболевания в результате взаимодействия генов и окружающей среды. [18]

Дегенеративные заболевания опорно - двигательного аппарата, были описаны у животных пасутся на Cycad видов, подпитывает интерес к возможной связи между растением и этиологии БАС / PDC. Последующие лабораторные исследования обнаружили присутствие BMAA. BMAA вызывал тяжелую нейротоксичность у макак-резусов , в том числе. [19]

  • атрофия мышц конечностей
  • нереактивная дегенерация клеток переднего рога
  • вырождение и частичная утрата пирамидных нейронов в моторной коре
  • поведенческая дисфункция
  • нарушение проводимости в центральных двигательных путях
  • нейропатологические изменения клеток Беца моторной коры

Имеются сообщения о том, что низкие концентрации BMAA могут избирательно убивать культивируемые двигательные нейроны спинного мозга мыши и производить активные формы кислорода . [15] [20]

Ученые также обнаружили, что у новорожденных крыс, получавших BMAA, наблюдается прогрессирующая нейродегенерация в гиппокампе, включая внутриклеточные фибриллярные включения, а также нарушение обучения и памяти во взрослом возрасте. [21] [22] [23] Кроме того, сообщалось, что BMAA выделяется с грудным молоком грызунов и впоследствии передается грудному потомству, что позволяет предположить, что материнское и коровье молоко может быть другими возможными путями воздействия. [24]

Человеческие случаи [ править ]

Хронический диетическое воздействие BMAA теперь считается причиной бокового амиотрофического склероза / паркинсонизма - деменция комплекс (БАС / PDC) , которые имели чрезвычайно высокий уровень заболеваемости среди чаморро народа Гуам . [25] Чаморро называют это состояние литико-бодигным . [26] В 1950-х годах коэффициенты распространенности БАС / ППК и смертности среди жителей чаморро на Гуаме и Роте были в 50–100 раз выше, чем в развитых странах, включая США. [26] Нет очевидных наследственных или вирусныхбыли обнаружены факторы, вызывающие заболевание, и последующее снижение заболеваемости БАС / ППК после 1963 года на Гуаме привело к поиску ответственных факторов окружающей среды. [27] Использование муки из семян саговника ( Cycas micronesica [28] ) в традиционных продуктах питания уменьшилось, поскольку это растение стало более редким, а население чаморро стало более американизированным после Второй мировой войны. [29] Цикады содержат симбиотические цианобактерии рода Nostoc в специализированных корнях, которые проталкиваются сквозь опаду листьев на свет; эти цианобактерии продуцируют BMAA. [30]

Помимо употребления в пищу традиционных продуктов питания из саговниковой муки, BMAA может попадать в организм человека посредством биомагнификации . Летучие лисицы , деликатес чаморро , питаются мясистыми семенами, покрывающими семена цикадовых, и концентрируют токсин в своем организме. Двадцать четыре экземпляра летучих лисиц из музейных коллекций были протестированы на BMAA, который был обнаружен в больших концентрациях у летучих лисиц с Гуама. [31] В настоящее время [ когда? ] проводятся исследования, изучающие биомагнификацию BMAA в морских и устьевых системах и ее возможное влияние на здоровье человека за пределами Гуама. [ необходима цитата ]

Исследования тканей головного мозга человека при ALS / PDC, ALS, болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, болезни Хантингтона и неврологических контролях показали, что BMAA присутствует при негенетическом прогрессирующем нейродегенеративном заболевании, но не в контроле или генетической болезни Хантингтона. [32] [33] [34] [35]

В настоящее время продолжаются исследования роли BMAA как фактора окружающей среды при нейродегенеративных заболеваниях. [36] [37]

Клинические испытания [ править ]

Безопасные и эффективные способы лечения пациентов с БАС с помощью l- серина, который, как было установлено, защищает нечеловеческих приматов от нейродегенерации, вызванной BMAA, были целью клинических испытаний, проведенных Phoenix Neurological Associates и Forbes / Norris ALS / MND Clinic. и спонсируется Институтом этномедицины. [38] [39]

См. Также [ править ]

  • Оксалилдиаминопропионовая кислота , родственный токсин
  • Пол Алан Кокс , которого исследователи в научных публикациях обычно называют П.А. Кокс

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Альфа-амино-бета-метиламинопропионат - Резюме соединения» . PubChem Compound . США: Национальный центр биотехнологической информации. 19 августа 2005 г. Опознание . Проверено 25 апреля 2012 года .
  2. ^ Кокс, PA, Banack, SA, Марч, SJ, Расмуссен, U, Тиен, G, Bidigare, RR, Меткаф, JS, Morrison, LF, Кодда, Г.А. Бергман, B. (2005). «Различные таксоны цианобактерий производят bN-метиламино-L-аланин, нейротоксическую аминокислоту» . PNAS . 102 (14): 5074–5078. Bibcode : 2005PNAS..102.5074C . DOI : 10.1073 / pnas.0501526102 . PMC 555964 . PMID 15809446 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  3. ^ Esterhuizen, М, Даунинг, TG. (2008). «β-N-метиламино-L-аланин (BMAA) в новых южноафриканских изолятах цианобактерий». Экотоксикология и экологическая безопасность . 71 (2): 309–313. DOI : 10.1016 / j.ecoenv.2008.04.010 . PMID 18538391 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  4. ^ Даунинг, S, Banack, SA, Metcalf, JS, Cox, PA, Downing, TG. (2011). «Азотное голодание цианобактерий приводит к образованию β-N-метиламино-L-аланина». Токсикон . 58 (2): 187–194. DOI : 10.1016 / j.toxicon.2011.05.017 . PMID 21704054 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  5. ^ Вега, А; Белл, А. (1967). «a-амино-β-метиламинопропионовая кислота, новая аминокислота из семян cycas circinalis». Фитохимия . 6 (5): 759–762. DOI : 10.1016 / s0031-9422 (00) 86018-5 .
  6. ^ Banack, SA; Кокс, Пенсильвания (2003). «Биомагнификация нейротоксинов саговника у летучих лисиц: последствия для ALS-PDC на Гуаме». Неврология . 61 (3): 387–9. DOI : 10.1212 / 01.wnl.0000078320.18564.9f . PMID 12913204 . S2CID 38943437 .  
  7. ^ Masseret, Е, Banack, S, Boumediene, Ж, Абади, Е, Brient, L, Пернет, F, Juntas-Моралес, R, Pageot, N, Меткаф, J Кокс, Р, Камю, В. (2013) . «Диетическое воздействие BMAA в кластере бокового амиотрофического склероза из Южной Франции» . PLOS ONE . 8 (12): e83406. Bibcode : 2013PLoSO ... 883406M . DOI : 10.1371 / journal.pone.0083406 . PMC 3862759 . PMID 24349504 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  8. ^ Филд, Северная Каролина, Меткалф, JS, Caller, TA, Banack, SA, Cox, PA, Stommel, EW. (2013). «Связь воздействия β-метиламино-L-аланина со спорадическим боковым амиотрофическим склерозом в Аннаполисе, Мэриленд». Токсикон . 70 : 179–183. DOI : 10.1016 / j.toxicon.2013.04.010 . PMID 23660330 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  9. ^ Киё Мондо; Нил Хаммершлаг; Маргарет Базиль; Джон Пабло; Сандра А. Банак; Дебора С. Маш (2012). «Цианобактериальный нейротоксин β-N-метиламино-L-аланин (BMAA) в акульих плавниках» . Морские препараты . 10 (2): 509–520. DOI : 10.3390 / md10020509 . PMC 3297012 . PMID 22412816 .  
  10. ^ «Нейротоксины в плавниках акулы: проблема здоровья человека» . Science Daily . 23 февраля 2012 г.
  11. Перейти ↑ Cohen, SA (2012). «Аналитические методы обнаружения a-амино-β-метиламинопропионовой кислоты». Аналитик . 137 (9): 1991–2005. DOI : 10.1039 / c2an16250d . PMID 22421821 . 
  12. ^ Маш D и др. Нейротоксичная небелковая аминокислота BMAA в головном мозге пациентов, умирающих от БАС и болезни Альцгеймера [ постоянная мертвая ссылка ], плакат, представленный на Ежегодном собрании Американской академии неврологии, Чикаго, Иллинойс, 17 апреля 2008 г. Неврология 2008; 70 (приложение 1): A329 .
  13. ^ Xie X и др. Отслеживание поглощения мозгом и включения цианобактериального токсина в белок BMAA [ постоянная мертвая ссылка ] аннотация, представленная на 22-м ежегодном симпозиуме по БАС / БДН, Сидней, Австралия, 1 декабря 2011 г.
  14. ↑ Weiss, JH, Koh, J, Choi. Д. (1989). «Нейротоксичность β-N-метиламино-L-аланина (BMAA) и β-N-оксалиламино-L-аланина (BOAA) на культивируемых корковых нейронах». Исследование мозга . 497 (1): 64–71. DOI : 10.1016 / 0006-8993 (89) 90970-0 . PMID 2551452 . S2CID 140209787 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  15. ^ a b Лобнер, Д., Пиана, П.М., Салус, А.К., Пиплс, Р.В. (2007). «β-N-метиламино-L-аланин усиливает нейротоксичность через несколько механизмов» . Нейробиология болезней . 25 (2): 360–366. DOI : 10.1016 / j.nbd.2006.10.002 . PMC 3959771 . PMID 17098435 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  16. ^ Пик, Т, Лю, X, Lobner, D. (2012). «Синергетическая токсичность экологических нейротоксинов метилртути и β-N-метиламино-L-аланина». Нейрофармакология и нейротоксикология . 23 (4): 216–219. DOI : 10.1097 / WNR.0b013e32834fe6d6 . PMID 22314682 . S2CID 27441543 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  17. Перейти ↑ Dunlop, RA, Cox, PA, Banack, SA, Rodgers, JK (2013). «Небелковая аминокислота BMAA неправильно включена в человеческие белки вместо l-серина, вызывающего неправильную укладку и агрегацию белка» . PLOS ONE . 8 (9): e75376. Bibcode : 2013PLoSO ... 875376D . DOI : 10.1371 / journal.pone.0075376 . PMC 3783393 . PMID 24086518 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  18. Перейти ↑ Cox, PA, Davis, DA, Mash, DC, Metcalf, JS, Banack, SA. (2015). «Диетическое воздействие токсина окружающей среды вызывает нейрофибриллярные сплетения и отложения амилоида в головном мозге» . Труды Королевского общества B . 283 (1823): 20152397. дои : 10.1098 / rspb.2015.2397 . PMC 4795023 . PMID 26791617 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  19. ^ Спенсер, PS, Хьюгон, J, Людольф, A, Нанн, PB, Росс, SM, Рой, Д.Н., Шаумбург, HH. (1987). «Открытие и частичная характеристика токсинов двигательной системы приматов». Симпозиум Фонда Ciba . Симпозиумы Фонда Новартис. 126 : 221–38. DOI : 10.1002 / 9780470513422.ch14 . ISBN 9780470513422. PMID  3107939 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  20. ^ Рао, SD, Banack, SA, Кокс, PA, Weiss, JH. (2006). «BMAA избирательно повреждает двигательные нейроны посредством активации рецепторов AMPA / каината». Экспериментальная неврология . 201 (1): 244–52. DOI : 10.1016 / j.expneurol.2006.04.017 . PMID 16764863 . S2CID 24543858 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  21. ^ Карлссон, Оскар; Берг, Анна-Лена; Ханридер, Йорг; Арнеруп, Гуннель; Линдстрем, Анна-Карин; Бриттебо, Ева Б. (2014). «Формирование внутриклеточных фибрилл, кальцификация и обогащение шаперонов, цитоскелета и белков промежуточных филаментов в СА1 гиппокампа взрослых после неонатального воздействия небелковой аминокислоты BMAA» . Архив токсикологии . 89 (3): 423–436. DOI : 10.1007 / s00204-014-1262-2 . ISSN 0340-5761 . PMC 4335130 . PMID 24798087 .   
  22. ^ Karlsson, O .; Роман, Э .; Бриттебо, Е.Б. (2009). «Долгосрочные когнитивные нарушения у взрослых крыс, неонатально получавших -N-метиламино-L-аланин» . Токсикологические науки . 112 (1): 185–195. DOI : 10.1093 / toxsci / kfp196 . ISSN 1096-6080 . PMID 19692667 .  
  23. Перейти ↑ Karlsson, O. (2011). Распространение и долгосрочные эффекты экологического нейротоксина β-N-метиламино-L-аланина (BMAA): изменения мозга и нарушения поведения после воздействия на развитие. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-140785
  24. ^ Андерссон, Мари; Карлссон, Оскар; Бергстрём, Ульрика; Бриттебо, Ева Б .; Брандт, Ингвар (2013). «Материнская передача цианобактериального нейротоксина ²-N-метиламино-L-аланина (BMAA) через молоко грудному потомству» . PLOS ONE . 8 (10): e78133. DOI : 10.1371 / journal.pone.0078133 . ISSN 1932-6203 . PMC 3806833 . PMID 24194910 .   
  25. Перейти ↑ Cox, PA, Sacks, OW. (2002). «Нейротоксины Cycad, потребление летучих лисиц и болезнь БАС-PDC на Гуаме». Неврология . 58 (6): 956–9. DOI : 10,1212 / wnl.58.6.956 . PMID 11914415 . S2CID 12044484 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  26. ^ а б Курляндия, ЛК; Малдер, DW (1954). «Эпидемиологические исследования бокового амиотрофического склероза». Неврология . 4 (5): 355–78. DOI : 10,1212 / wnl.4.5.355 . PMID 13185376 . S2CID 44801930 .  
  27. ^ Galasko, D, Salmon, DP, Craig, Великобритания, Тал, LJ, Шелленберг, G, Wiederholt, W. (2002). «Клинические особенности и изменяющиеся модели нейродегенеративных заболеваний на Гуаме, 1997-2000 годы». Неврология . 58 (1): 90–7. DOI : 10,1212 / wnl.58.1.90 . PMID 11781411 . S2CID 24248686 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  28. ^ Хилл, KD (1994). «Комплекс cycas rumphii (Cycadeceae) в Новой Гвинее и Западной части Тихого океана». Австралийская систематическая ботаника . 7 (6): 543–567. DOI : 10.1071 / sb9940543 .
  29. ^ Уайтинг, MG (1963). «Токсичность саговников». Экономическая ботаника . 17 (4): 270–302. DOI : 10.1007 / bf02860136 . S2CID 31799259 . 
  30. ^ Рай, АН; Soderback, E .; Бергман, B. (2000), "Tansley Обзор № 116. цианобактерии-завод симбиоз", The New Phytologist , 147 (3): 449-481, DOI : 10,1046 / j.1469-8137.2000.00720.x , JSTOR 2588831 CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  31. ^ Banack, SA, Марч, SJ, Кокс, PA. (2006). «Нейротоксичные летучие лисицы в качестве продуктов питания для народа чаморро, Марианские острова». Этнофармакология . 106 (1): 97–104. DOI : 10.1016 / j.jep.2005.12.032 . PMID 16457975 . CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  32. ^ Марч, SJ, Кокс, PA, Banack, SA. (2004). «Механизм медленного высвобождения биомагнифицированных цианобактериальных нейротоксинов и нейродегенеративных заболеваний на Гуаме» . PNAS . 101 (33): 12228–12231. Bibcode : 2004PNAS..10112228M . DOI : 10.1073 / pnas.0404926101 . PMC 514403 . PMID 15295100 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  33. ^ Марч, SJ, Кокс, PA, Banack, SA, Стил, JC, Сакс, OW. (2004). «Возникновение b-метиламино-L-аланина (BMAA) у пациентов с БАС / PDC из Гуама». Acta Neurologica Scandinavica . 110 (4): 267–9. DOI : 10.1111 / j.1600-0404.2004.00320.x . PMID 15355492 . S2CID 32474959 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  34. ^ Пабло, J, Banack, SA, Кокс, PA, Johnson, TE, Papapetropoulos, Брэдли, WG, Buck, A, Маш, DC. (2009). «Цианобактериальный нейротоксин BMAA при БАС и болезни Альцгеймера». Acta Neurologica Scandinavica . 120 (4): 215–225. DOI : 10.1111 / j.1600-0404.2008.01150.x . PMID 19254284 . S2CID 25385417 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  35. ^ Брэдли, WG; Маш, округ Колумбия (2009). «За пределами Гуама: гипотеза цианобактерий / BMAA о причине БАС и других нейродегенеративных заболеваний». ALS . 10 : 7–20. DOI : 10.3109 / 17482960903286009 . PMID 19929726 . S2CID 41622254 .  
  36. ^ Banack, SA, Caller, TA, Стоммел, EW. (2010). «Цианобактерии, производные токсина бета-н-метиламино-L-аланина и бокового амиотрофического склероза» . Токсины . 2 (12): 2837–2850. DOI : 10,3390 / toxins2122837 . PMC 3153186 . PMID 22069578 .  CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  37. ^ Holtcamp, W. (2012). «Возникающая наука о BMAA: способствуют ли цианобактерии нейродегенеративным заболеваниям?» . Перспективы гигиены окружающей среды . 120 (3): a110 – a116. DOI : 10.1289 / ehp.120-A110 . PMC 3295368 . PMID 22382274 .  
  38. ^ Определение безопасности L-серина при БАС.
  39. ^ Исследование безопасности высоких доз цинка у пациентов с БАС (завершено).