Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с глюконовой кислотой .
Глюкуроновая кислота
Бета D-глюкуроновая кислота.svg
Бета-D-глюкуроновая кислота-3D-шары.png
Имена
Название ИЮПАК
(2 S , 3 S , 4 S , 5 R , 6 R ) -3,4,5,6-Тетрагидроксиоксан-2-карбоновая кислота
Другие названия
β- D- глюкопирануроновая кислота, GlcA
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard100.026.807 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
MeSHГлюкуроновая кислота + кислота
UNII
  • InChI = 1S / C6H10O7 / c7-1-2 (8) 4 (5 (10) 11) 13-6 (12) 3 (1) 9 / h1-4,6-9,12H, (H, 10,11 ) / t1-, 2-, 3 +, 4-, 6- / m0 / s1 контрольныйY
    Ключ: AEMOLEFTQBMNLQ-WAXACMCWSA-N контрольныйY
  • InChI = 1 / C6H10O7 / c7-1-2 (8) 4 (5 (10) 11) 13-6 (12) 3 (1) 9 / h1-4,6-9,12H, (H, 10,11 ) / t1-, 2-, 3 +, 4-, 6- / m0 / s1
    Ключ: AEMOLEFTQBMNLQ-WAXACMCWBB
  • O = C (O) [C @ H] 1O [C @ H] (O) [C @ H] (O) [C @@ H] (O) [C @@ H] 1O
Характеристики
С 6 Н 10 О 7
Молярная масса194,139  г · моль -1
Температура плавленияОт 159 до 161 ° C (от 318 до 322 ° F, от 432 до 434 K) [1]
Родственные соединения
Аллуроновая кислота , Альтруроновая кислота , Арабинуроновая кислота , Фруктуроновая кислота , Галактуроновая кислота , Гулуроновая кислота , Идуроновая кислота , Ликсуроновая кислота , Маннуроновая кислота , Псикуроновая кислота , Рибуроновая кислота , Рибулуроновая кислота , Сорбуроновая кислота , Тагатуроновая кислота , Талуроновая кислота , Ксилулуроновая кислота , Ксилулуроновая кислота
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?)контрольныйY☒N
Ссылки на инфобоксы

Глюкуроновая кислота (от греческого γλυκύς «сладкий» и οὖρον «моча») - уроновая кислота, которая была впервые выделена из мочи (отсюда и название). Он содержится во многих камедях, таких как гуммиарабик (около 18%), ксантан и чай Комбуча, и важен для метаболизма микроорганизмов, растений и животных.

Свойства [ править ]

Β - D - метил - гликозид глюкуроновой кислоты в низкой энергии 4 С 1 конформация D - глюкозы

Глюкуроновая кислота - это сахарная кислота, полученная из глюкозы , шестой атом углерода которой окислен до карбоновой кислоты. У живых существ это первичное окисление происходит с UDP-α- D- глюкозой (UDPG), а не со свободным сахаром.

Глюкуроновая кислота, как и ее предшественник глюкоза , может существовать как линейная (карбоксо-) альдогексоза (<1%) или как циклический полуацеталь ( фураноза или пираноза ). Альдогексозы, такие как D- глюкоза, способны образовывать две формы фуранозы (α и β) и две формы пиранозы (α и β). Согласно соглашению Фишера , глюкуроновая кислота имеет два стереоизомера ( энантиомера ), D- и L- глюкуроновую кислоту, в зависимости от ее конфигурации в C-5. Большинство физиологических сахаров относятся к группе D-конфигурация. Из-за замыкания кольца циклические сахара имеют еще один асимметричный атом углерода (C-1), в результате чего образуются еще два стереоизомера, названные аномерами . В зависимости от конфигурации в C-1 существует два аномера глюкуроновой кислоты, α- и β-формы. В β- D- глюкуроновой кислоте гидроксильная группа C-1 находится на той же стороне пиранозного кольца, что и карбоксильная группа. В свободной сахарной кислоте преобладает β-форма (~ 64%), тогда как в организме преобладает α-форма UDP-α- D- глюкуроновая кислота (UDPGA).

Стереоизомеры углеводов, которые различаются конфигурацией только одного (другого) асимметричного атома углерода, называются эпимерами . Например, D- маннуроновая (C-2), D -аллуроновая (C-3), D- галактуроновая (C-4) и L -идуроновая кислота (C-5) являются эпимерами глюкуроновой кислоты.

Непланарные пиранозные кольца могут принимать форму кресла (в 2 вариантах) или лодочки. Предпочтительная конформация зависит от пространственной интерференции или других взаимодействий заместителей. Пиранозная форма D- глюкозы и ее производное D- глюкуроновая кислота предпочитают кресло 4 C 1 .

Дополнительное окисление по C-1 до уровня карбоксила дает дикарбоновую глюкаровую кислоту . Глюкуронолактон - это сложный эфир ( лактон ) глюкуроновой кислоты.

Прямое окисление альдозы сначала влияет на альдегидную группу. Лабораторный синтез уроновой кислоты из альдозы требует защиты альдегидных и гидроксильных групп от окисления, например, путем преобразования в циклические ацетали (например, ацетониды ).

Глюкуронат натрия можно получить прямым окислением крахмала концентрированной азотной кислотой. В этом препарате низкая доступность воды удерживает полимеры крахмала от гидролиза и окисляет только свободные гидроксилы, почти так же, как диоксид азота окисляет крахмал. Как только эта реакция завершится и смесь крахмал / азотная кислота станет прозрачной (после выделения газообразного диоксида азота), раствор можно разбавить и гидролизовать другой минеральной кислотой. Затем окисление медленно гасили раствором гидроксида натрия (или бикарбонат натрия), образуя глюкуроновой натрия, который может быть кристаллизуют из переходных металлов solution.With, она образует комплексы , такие как железо (III) глюкуроната , железа (II) глюкуроната и меди (II) глюкуронат .

Функции [ править ]

Протеогликаны [ править ]

Глюкуроновая кислота - это обычный строительный блок протеогликанов и гликоглицеролипидов :

  • Гепарин является ингибитором свертывания крови и встречается в тучных клетках легких и печени.
  • Хондроитинсульфат в больших количествах содержится в хрящах, аорте, соединительной ткани, костях и коже.
  • Дерматансульфат является протеогликаном кожи, сердца и кровеносных сосудов.
  • Кератансульфат содержится в роговице, хрящах и костях.
  • Гиалуроновая кислота в больших количествах содержится в соединительных тканях, коже, хрящах и синовиальной жидкости.
  • Гликоглицеролипиды глюкуроновой или галактуроновой кислот образуют клеточные стенки бактерий.

Глюкуронизация [ править ]

Основная статья: глюкуронизация
Глюкуронирование 4-аминобифенила путем образования β- гликозидной связи .

UDP-α- D- глюкуроновая кислота (UDPGA) часто участвует во II фазе метаболизма ( конъюгации ) липофильных ксено- и эндобиотиков . Эти связи включают гликозидные связи с тиоловыми, аминогруппами и гидроксигруппами или этерификацию с карбоксильными и гидроксильными группами. Этот процесс связывания известен как глюкуронирование (или конъюгация глюкуронида). Глюкуронизация происходит в основном в печени, хотя ферменты, ответственные за ее катализ, UDP-глюкуронилтрансферазы (UDP-GT), были обнаружены во всех основных органах тела, например, в кишечнике, почках, головном мозге, надпочечниках, селезенке и тимусе. [2][3] Аналогичные реакции происходят с другими UDP - уроновыми кислотами (например, D -галактуроновой кислотой ).

Гликозиды, образующиеся в результате глюкуронирования, называются β- D- глюкуронидами, его соли и сложные эфиры - глюкуронатами. Организм человека использует глюкуронирование для производства спиртов , фенолов , карбоновых кислот , меркаптанов , первичных и вторичных алифатических аминов и карбаматов.более водорастворимы и, таким образом, позволяют их последующее выведение из организма с мочой или фекалиями (с желчью из печени) со значительно большей скоростью. Карбоксильная группа ионизируется при физиологическом pH, что делает конъюгированное соединение водорастворимым. Соединения с молекулярной массой> 60 000 слишком велики для почечной экскреции и выводятся с желчью в кишечник. У новорожденных отсутствует эта система конъюгирования, что делает их особенно уязвимыми для таких препаратов, как хлорамфеникол , который инактивируется добавлением глюкуроновой кислоты, что приводит к синдрому серого ребенка . Билирубин выводится с желчью в виде диглюкуронида билирубина (80%), глюкуронида билирубина.(20%) и неконъюгированный билирубин (<1%). При синдроме Криглера – Наджара и синдроме Гилберта активность UDPGT снижена или почти отсутствует из-за мутаций, приводящих к желтухе .

Можно исчерпать запасы глюкуроновой кислоты в организме, комбинируя несколько лекарств / веществ, метаболизм и выведение которых в основном или полностью зависят от глюкуронизации. Хотя у большинства таких веществ есть вторичные метаболические пути, которые становятся заметными после истощения ГКА, скорость метаболизма снижается достаточно, чтобы вызвать заметное накопление всех субстратов ГКА в системе; это часто увеличивает концентрацию лекарства в крови на медицински значимое количество. Известно, что в наиболее тяжелых случаях происходит необратимое и изнурительное повреждение органов (особенно печени, почек, сердца и мозга) и даже смерть. Этанол , морфин , парацетамол (ацетаминофен) , ингибиторы циклооксигеназы ( НПВП ),эндогенные стероиды и некоторые бензодиазепины могут способствовать истощению ГКА, причем этанол и ацетаминофен являются наиболее частыми веществами, участвующими в случаях случайных передозировок, которые положительно связывают с истощением глюкуроновой кислоты.

Избыточные количества GCA также могут быть опасны для здоровья [ необходима цитата ] , табачный дым, большинство барбитуратов., а некоторые карбаматы, как известно, действительно стимулируют выработку ГКА. Повышенная активность ГКА приводит к снижению концентрации и метаболическому периоду полужизни субстратов глюкуроновой кислоты, в результате чего уровни глюкуронидированных препаратов в плазме крови опускаются ниже их терапевтического порога. Чрезмерная глюкуронизация субстратов может привести к неадекватному ответу на традиционные дозы пораженных лекарств и, если лекарство не имеет очень широкого терапевтического индекса, обычно приводит к острой неэффективности фармакотерапии и требует перехода одного или нескольких соответствующих лекарств на эквивалентный режим неглюкуронидированных альтернатив.Выбранное количество антидепрессантов и широкий спектр антипсихотических средств являются лигандами глюкуронизации, но из-за их замедленного механизма действия и фармакокинетических свойств снижение их концентрации в плазме может быть не сразу очевидным и имеет тенденцию проявляться как внезапный и интенсивный рецидив болезни. симптомы вместо постепенной регрессии к поведению и образцам мышления, проявленным пациентом до начала его фармакологического лечения.

Глюкуронид могут быть гидролизованы с помощью β-глюкуронидаза , присутствующей в кишечной микрофлоре к соответствующему агликону, которые могут быть поглощаемой из кишечника и транслоцируются обратно в печень с кровью. Возникающий цикл называется энтерогепатической циркуляцией . Соединения, которые подвергаются энтерогепатической циркуляции, выводятся из организма только медленно и обычно имеют более длительный период полураспада в организме.

Некоторые глюкурониды электрофильны и могут участвовать в процессах отравления . Известно, что ковалентное связывание агликоновых частей нескольких глюкуронидов (сложных эфиров) карбоновых кислот происходит с нуклеофильными участками сывороточного альбумина, например, посредством реакций трансацилирования . [4]

Фенолы , являющиеся количественно важными производными P450 метаболитов ароматических углеводородов, являются субстратами как для UDP-GT, так и для сульфотрансфераз . Глюкурониды преобладают с фенолом или предшественником фенола ( бензолом ) у млекопитающих, потому что образование сульфатов - это система с высоким сродством и низкой производительностью (из-за истощения сульфатов), тогда как глюкуронизация - это система с низким сродством, с высокой производительностью (хотя все еще исчерпываемая). . [4]

Роль в болезни [ править ]

Глюкуроновая кислота, а также глюкуронидированный метаболит этанола , этилглюкуронид (ETG), действуют на толл-подобный рецептор 4, усугубляя как острые, так и хронические воспалительные состояния, а также увеличивая воспринимаемую тяжесть боли у пациентов с хроническими болевыми состояниями, посредством усиление выработки и высвобождения эндогенных воспалительных сигнальных молекул в организме. Долгосрочный агонизм рецептора TLR4 (например, тот, который возникает из GCA, ETG и опиатов) приводит к тому, что хронически болезненные состояния воспринимаются как значительно более тяжелые, чем они были ранее, в то время как ранее существовавшие терпимые, но иногда болезненные действия могут стать более болезненными, чем раньше, и начнут усугубляться более короткими и менее требовательными с физической точки зрения действиями. Он также может вызывать столь же болезненные реакции на все менее вредные (раздражающие) стимулы, что в конечном итоге приводит к значительной агонии от стимулов, которые не причинят никакой боли большинству людей. [5]

Используйте [ редактировать ]

Определение стероидов в моче и стероидных конъюгатов в крови. Этилглюкуронид и этилсульфат выводятся с мочой в виде метаболитов этанола и используются для мониторинга употребления алкоголя или зависимости.

Глюкуроновая кислота и глюконовая кислота являются продуктами ферментации чая Комбуча . [6]

Глюкуроновая кислота является предшественником аскорбиновой кислоты ( витамин С , ранее называвшийся L-гексуроновой кислотой). Аскорбат может быть биосинтезирован высшими растениями, водорослями, дрожжами и большинством животных. Взрослый козел производит ~ 13 г витамина С в день. Эта способность отсутствует у некоторых млекопитающих (включая людей и морских свинок), а также у насекомых, беспозвоночных и большинства рыб. Этим видам требуется внешнее поступление аскорбата, поскольку у них отсутствует биосинтетический фермент L - гулонолактоноксидаза . [7]

Глюкуронид 4-метилумбеллиферил-β- D- глюкуронид (MUG) используется для проверки наличия Escherichia coli . E. coli продуцирует фермент β-глюкуронидазу, который гидролизует молекулу MUG до флуоресцентного продукта, обнаруживаемого в ультрафиолетовом свете .

См. Также [ править ]

  • Глюконовая кислота
  • Изосахариновая кислота
  • Уроновая кислота

Ссылки [ править ]

  1. ^ D-глюкуроновая кислота в Sigma-Aldrich
  2. ^ Оно, Сюдзи; Накадзин, Шизуо (2008-10-06). «Определение экспрессии мРНК человеческих UDP-глюкуронозилтрансфераз и применение для локализации в различных тканях человека с помощью цепной реакции обратной транскриптазы-полимеразы в реальном времени» . Метаболизм и диспозиция лекарств . Американское общество фармакологии и экспериментальной терапии . 37 (1): 32–40. DOI : 10,1124 / dmd.108.023598 . PMID  18838504 . S2CID  5150289 . Проверено 7 ноября 2010 .
  3. ^ Bock K, Köhle C (2005). «UDP-глюкуронозилтрансфераза 1A6: структурные, функциональные и регуляторные аспекты». Методы Энзимол . Методы в энзимологии. 400 : 57–75. DOI : 10.1016 / S0076-6879 (05) 00004-2 . ISBN 9780121828059. PMID  16399343 .
  4. ^ a b Таня С Маккарти; Кристофер Дж. Синаль (2005), «Биотрансформация», Энциклопедия токсикологии , 1 (2-е изд.), Elsevier, стр. 299–312, ISBN 0-12-745354-7
  5. ^ Льюис СС, Хатчинсон М.Р., Чжан У, Хунд ДК, Майер С.Ф., Райс KC, Воткинс LR (2013). «Глюкуроновая кислота и метаболит этанола этил-глюкуронид вызывают активацию толл-подобного рецептора 4 и усиление боли» . Мозг, поведение и иммунитет . 30 : 24–32. DOI : 10.1016 / j.bbi.2013.01.005 . PMC 3641160 . PMID 23348028 .  
  6. ↑ Blanc, PJ (февраль 1996 г.). «Характеристика метаболитов чайного гриба». Письма о биотехнологии . 18 (2): 139–142. DOI : 10.1007 / BF00128667 . S2CID 34822312 . 
  7. ^ Герхард Михал; Дитмар Шомбург (2012), Биохимические пути: Атлас биохимии и молекулярной биологии (2-е изд.), Wiley, стр. 145а, ISBN 978-0-470-14684-2