Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с оксида триметиламина )
Перейти к навигации Перейти к поиску
N- оксид триметиламина
Структурная формула
Шариковая модель
Имена
Название ИЮПАК
оксид триметиламина
Предпочтительное название IUPAC
N , N -dimethylmethanamine N -оксид
Другие имена
оксид триметиламина, TMAO, TMANO
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.013.341 Отредактируйте это в Викиданных
КЕГГ
UNII
  • InChI = 1S / C3H9NO / c1-4 (2,3) 5 / h1-3H3 проверитьY
    Ключ: UYPYRKYUKCHHIB-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • InChI = 1 / C3H9NO / c1-4 (2,3) 5 / h1-3H3
    Ключ: UYPYRKYUKCHHIB-UHFFFAOYAU
  • C [N +] (C) (C) [O-]
Характеристики
C 3 H 9 N O
Молярная масса75,11
Внешностьбесцветное твердое вещество
Температура плавления От 220 до 222 ° C (от 428 до 432 ° F, от 493 до 495 K) (дигидрат: 96 ° C)
хороший
5,4 D
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверить  ( что есть   ?)проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

N- оксид триметиламина ( TMAO ) представляет собой органическое соединение с формулой (CH 3 ) 3 NO. Он относится к классу аминоксидов . Хотя безводное соединение известно, N- оксид триметиламина обычно встречается в виде дигидрата . И безводные, и гидратированные материалы представляют собой белые водорастворимые твердые вещества.

ТМАО содержится в тканях морских ракообразных и морских рыб, где он предотвращает искажение белков под давлением воды и, таким образом, гибель животных. Концентрация ТМАО увеличивается с глубиной обитания животного; ТМАО обнаружен в высоких концентрациях у наиболее глубоко живущих из описанных видов, Pseudoliparis swirei , который был обнаружен в Марианской впадине на зарегистрированной глубине 8 076 м (26 496 футов). [1] [2]

ТМАО является продуктом окисления триметиламина , обычного метаболита у животных. ТМАО биосинтезируется из триметиламина , который получают из холина . [3]

Морские животные [ править ]

Триметиламин N - оксид является осмолита найдены у моллюсков, ракообразных и всех морских рыб. Это стабилизатор протеина, который противодействует дестабилизирующему протеину воздействию давления. В целом, тела животных, живущих на больших глубинах, адаптированы к средам с высоким давлением, поскольку в их клетках присутствуют устойчивые к давлению биомолекулы и небольшие органические молекулы, известные как пьезолиты, из которых ТМАО является наиболее распространенным. Эти пьезолиты придают белкам гибкость, необходимую для правильного функционирования под большим давлением. [1] [2] [4] [5] [6]

ТМАО разлагается до триметиламина (ТМА), который является основным запахом , характерным для разлагающихся морепродуктов.

Химия [ править ]

ТМАО можно синтезировать из триметиламина обработкой перекисью водорода: [7]

H 2 O 2 + (CH 3 ) 3 N → H 2 O + (CH 3 ) 3 NO

Дигидрат обезвоживают азеотропной перегонкой из диметилформамида . [8]

Лабораторные приложения [ править ]

Оксид триметиламина используется в экспериментах по сворачиванию белков, чтобы противодействовать разворачивающим эффектам мочевины . [9]

В металлоорганической реакции нуклеофильного отрыва Me 3 NO используется в качестве агента декарбонилирования в соответствии со следующей стехиометрией:

M (CO) n + Me 3 NO + L → M (CO) n-1 L + Me 3 N + CO 2

Эта реакция используется для разложения органических лигандов из металлов, например, из (диен) Fe (CO) 3 . [7]

Он используется в некоторых реакциях окисления, например, при превращении алкилйодидов в соответствующий альдегид . [10]

Влияние на стабильность белка [ править ]

Было обнаружено, что эффекты ТМАО на скелет и заряженные остатки пептидов стабилизируют компактные конформации [11], тогда как эффекты ТМАО на неполярные остатки приводят к набуханию пептидов. Это предполагает наличие конкурирующих механизмов ТМАО на белках, что объясняет гидрофобное набухание, коллапс основной цепи и стабилизацию зарядно-зарядовых взаимодействий. Эти механизмы наблюдаются в клетке Trp. [12]

Ассоциации микробиотиков [ править ]

Порядок Clostridiales , род Ruminococcus и таксон Lachnospiraceae положительно связаны с уровнями ТМА и ТМАО. [13] Напротив, пропорции S24-7, многочисленного семейства из Bacteroidetes , обратно пропорциональны уровням ТМА и ТМАО. [13]

Заболевания [ править ]

Триметиламинурия [ править ]

Основная статья: Триметиламинурия

Триметиламинурия - редкий дефект в производстве фермента флавин-содержащей монооксигеназы 3 ( FMO3 ). [14] [15] Те, кто страдает триметиламинурией, не могут преобразовать триметиламин холина в оксид триметиламина. Затем триметиламин накапливается и выделяется с потом, мочой и дыханием человека, выделяя сильный рыбный запах.

Сердечно-сосудистые заболевания [ править ]

Исследование, опубликованное в 2013 году, в котором участвовали 513 взрослых с серьезными сердечно-сосудистыми событиями в анамнезе , средний возраст 68 лет и 69% из которых курили ранее или в настоящее время, может указывать на то, что высокие уровни ТМАО в крови связаны с повышенным риском. дополнительных сердечно-сосудистых событий. [16]

Фон [ править ]

Концентрация ТМАО в крови увеличивается после употребления продуктов, содержащих карнитин [17] или лецитин [16], если в кишечнике присутствуют бактерии, которые превращают эти вещества в ТМАО. [18] Высокие концентрации карнитина содержатся в красном мясе, некоторых энергетических напитках и некоторых пищевых добавках . Некоторые типы нормальных кишечных бактерий (например, виды Acinetobacter ) в микробиоме человекапреобразовать диетический карнитин в ТМАО. ТМАО изменяет метаболизм холестерина в кишечнике, печени и стенках артерий. В присутствии ТМАО увеличивается отложение холестерина в периферических клетках, например, в стенках артерий, и снижается его удаление из периферических клеток. [19] Лецитин содержится в сое, яйцах, [18] как ингредиент в обработанных пищевых продуктах , продается как пищевая добавка, используется в качестве эмульгатора и используется для предотвращения прилипания (например, в антипригарном кулинарном спрее) .

Противоречие [ править ]

Связь между сердечно-сосудистыми заболеваниями и ТМАО оспаривается. [20] Clouatre et al. утверждают, что источники холина и диетический L-карнитин не способствуют значительному повышению уровня ТМАО в крови. Тем не менее, исследование, использованное для поднятия этого спора, спонсировалось Lonza, Inc., которая производит и продает добавку L-карнитина, поэтому их спор следует считать необъективным. Вместо этого основным источником ТМАО в рационе является рыба. [21]

Другой источник ТМАО - пищевой фосфатидилхолин , опять же за счет бактериального воздействия на кишечник. Фосфатидилхолин присутствует в высоких концентрациях в яичных желтках и некоторых видах мяса. Наиболее убедительные доказательства, противоречащие очевидной причинно-следственной связи между ТМАО и сердечно-сосудистыми заболеваниями, получены из исследования методом менделевской рандомизации, в котором не удалось обнаружить значимой связи между уровнями циркулирующего ТМАО и инфарктом миокарда или ишемической болезнью сердца. [22]

Гипертония и тромбоз [ править ]

Было высказано предположение, что ТМАО может участвовать в регуляции артериального давления и этиологии гипертонии [23] и тромбоза (сгустков крови) при атеросклеротическом заболевании. [24] Метаанализ 2017 года показал, что более высокий уровень циркулирующего ТМАО был связан с повышением риска сердечно-сосудистых событий на 23% и повышением риска смерти на 55%. [25]

Примечательно, что токсические эффекты ТМА были описаны в нескольких клинических и экспериментальных работах в начале 20-го века [26], а недавние исследования показывают пагубное влияние ТМА на систему кровообращения. [27] [28] [29] Кроме того, из-за очевидной токсичности и, в то же время, широкого использования в промышленности, доступны различные руководящие принципы пределов воздействия с подробным описанием токсичности, такие как «Рекомендация Научного комитета по профессиональным вопросам. Пределы воздействия »Комиссии Европейского Союза. [30] Таким образом, похоже, что именно ТМА, а не ТМАО, может быть маркером и медиатором сердечно-сосудистого риска.

Управление повышенными уровнями [ править ]

  • Vegan и вегетарианские диеты появляются , чтобы выбрать против кишечной флоры , которые усваивают карнитин (в пользу другой кишечной флоры более согласовывался с их продуктами питания). Это очевидное различие в их микробиоме связано со значительным сокращением количества кишечных бактерий, способных превращать карнитин в триметиламин, который позже метаболизируется в печени до ТМАО. [17]
  • Ферменты, содержащие молибден, существуют у млекопитающих. Так называемый митохондриальный восстанавливающий амидоксим компонент (mARC), как было обнаружено, существует в двух изоформах, mARC1 и mARC2, обе из которых способны восстанавливать различные N-оксигенированные соединения, включая нефизиологические N-оксиды. [31] Зеленый горошек и черная фасоль считаются одними из самых богатых пищевых источников молибдена.
  • 3,3-Диметил-1-бутанол (DMB), структурный аналог холина , ингибирует микробное образование ТМА у мышей и в кале человека, тем самым снижая уровни ТМАО в плазме после приема холина или карнитина. [13] Он встречается в некоторых бальзамический уксус, красные вина, а также некоторых холодных отжима экстра целинных оливкового масла и виноградных семян масла . [13]
  • Было показано, что ресвератрол снижает ТМАО у мышей за счет ремоделирования кишечной микробиоты. [32]

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Линли, Т. Д.; М. Е. Герринджер; PH Янси; JC Drazen; CL Weinstock; Эй Джей Джеймисон (2016). «Рыбы хадальной зоны, включая новые виды, натурные наблюдения и глубинные данные Liparidae» . Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers . 114 : 99–110. Bibcode : 2016DSRI..114 ... 99L . DOI : 10.1016 / j.dsr.2016.05.003 .
  2. ^ a b Герринджер, Мэн; TD Linley; PH Янси; Эй Джей Джеймисон; Э. Гетце; JC Drazen (2016). «Pseudoliparis swirei sp. Nov .: недавно обнаруженная рыба-улитка-хадал (Scorpaeniformes: Liparidae) из Марианской впадины» . Zootaxa . 4358 (1): 161–177. DOI : 10.11646 / zootaxa.4358.1.7 . PMID 29245485 . 
  3. ^ Бейкер, младший; Чайкин, С. (1 апреля 1962 г.). «Биосинтез триметиламин- N- оксида» . J. Biol. Chem. 237 (4): 1309–13. PMID 13864146 .  
  4. ^ Янси, П. (2005). «Органические осмолиты как совместимые, метаболические и противодействующие цитопротекторам при высокой осмолярности и других стрессах» . J. Exp. Биол. 208 (15): 2819–2830. DOI : 10,1242 / jeb.01730 . PMID 16043587 .  
  5. ^ Веласкес, MT; Рамезани, А .; Manal, A .; Радж, Д.С. (8 ноября 2016 г.). «N-оксид триметиламина: хорошее, плохое и неизвестное» . Токсины . 8 (11): 326. DOI : 10,3390 / toxins8110326 . PMC 5127123 . PMID 27834801 .  
  6. ^ "Что нужно, чтобы жить на дне океана?" . BBC Earth. 2016. Архивировано 13 мая 2016 года . Дата обращения 19 мая 2016 .
  7. ^ a b А. Дж. Пирсон «N-оксид триметиламина» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза , John Wiley & Sons, 2001: Нью-Йорк. DOI : 10.1002 / 047084289X.rt268
  8. ^ Содерквист, JA; Андерсон, CL (1986). «Кристаллический безводный N-оксид триметиламина». Tetrahedron Lett . 27 (34): 3961–3962. DOI : 10.1016 / S0040-4039 (00) 84884-4 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  9. ^ Zou, Q .; и другие. (2002). «Молекулярный механизм стабилизации белков с помощью ТМАО и его способность противодействовать действию мочевины». Варенье. Chem. Soc. 124 (7): 1192–1202. DOI : 10.1021 / ja004206b . PMID 11841287 .  
  10. ^ Volker Фрэнзен (1973). «Октанал» . Органический синтез .; Сборник , 5 , с. 872
  11. ^ Ши, Джоан-Эмма; Файнштейн, Стюарт С.; Lapointe, Nichole E .; Ларини, Лука; Левин, Захари А. (2015-03-03). «Регуляция и агрегация внутренне неупорядоченных пептидов» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (9): 2758–2763. Bibcode : 2015PNAS..112.2758L . DOI : 10.1073 / pnas.1418155112 . PMC 4352815 . PMID 25691742 .  
  12. ^ Су, Чжаоцянь; Махмудинобар, Фарбод; Диас, Криштиану Л. (2017). «Влияние триметиламин-N-оксида на конформацию пептидов и его значение для белков». Письма с физическим обзором . 119 (10): 108102. Bibcode : 2017PhRvL.119j8102S . DOI : 10.1103 / physrevlett.119.108102 . PMID 28949191 . 
  13. ^ a b c d Ван, Зененг; Робертс, Адам Б .; Buffa, Jennifer A .; Левисон, Брюс С .; Чжу, Вэйфэй; Орг, Элин; Гу, Сяодун; Хуанг, Инь; Заманян-Дарюш, Марьям; Калли, Миранда К .; ДиДонато, Энтони Дж .; Фу, Сяомин; Hazen, Jennie E .; Крайчик, Даниэль; ДиДонато, Джозеф А .; Lusis, Aldons J .; Хейзен, Стэнли Л. (декабрь 2015 г.). «Несмертельное ингибирование производства триметиламина кишечными микробами для лечения атеросклероза» . Cell . 163 (7): 1585–1595. DOI : 10.1016 / j.cell.2015.11.055 . PMC 4871610 . PMID 26687352 .  
    • Показано, что структурный аналог холина, 3,3-диметил-1-бутанол (DMB), нелетально ингибирует образование ТМА из культивируемых микробов, ингибирует различные микробные лиазы ТМА и оба ингибируют продукцию ТМА из физиологических полимикробных культур. (например, содержимое кишечника, человеческие фекалии) и снизить уровень ТМАО у мышей, получавших диету с высоким содержанием холина или L-карнитина.
    • DMB был обнаружен в некоторых бальзамических уксусах, в красных винах, а также в некоторых оливковых маслах холодного отжима и маслах из виноградных косточек.
  14. ^ Treacy, EP; Акерман БР; и другие. (1998). «Мутации гена флавинсодержащей монооксигеназы ( FMO3 ) вызывают триметиламинурию, нарушение детоксикации» . Молекулярная генетика человека . 7 (5): 839–45. DOI : 10.1093 / HMG / 7.5.839 . PMID 9536088 . 
  15. ^ Zschocke Дж, Kohlmueller D, Quak Е, мейсснеровский Т, Хоффман Г.Ф., Mayatepek Е (1999). «Легкая триметиламинурия, вызванная общими вариантами гена FMO3». Ланцет . 354 (9181): 834–5. DOI : 10.1016 / S0140-6736 (99) 80019-1 . PMID 10485731 . S2CID 9555588 .  
  16. ^ a b Тан, У. Уилсон; Зененг Ван; Брюс С. Левисон; Роберт А. Коэт; Эрл Б. Бритт; Сяомин Фу; Юпин Ву; Стэнли Л. Хейзен (25 апреля 2013 г.). «Кишечный микробный метаболизм фосфатидилхолина и сердечно-сосудистый риск» . Медицинский журнал Новой Англии . 368 (17): 1575–1584. DOI : 10.1056 / NEJMoa1109400 . PMC 3701945 . PMID 23614584 . Производство ТМАО из пищевого фосфатидилхолина зависит от метаболизма кишечной микробиоты. Повышенные уровни ТМАО связаны с повышенным риском возникновения серьезных сердечно-сосудистых событий.  
  17. ^ a b Коэт, Роберт А; Ван, Зененг; Левисон, Брюс С; Буффа, Дженнифер А; Орг, Элин; Шихи, Брендан Т; Бритт, граф Б; Фу, Сяомин; Ву, Юпин; Ли, Линь; Смит, Джонатан Д; ДиДонато, Джозеф А; Чен, Цзюнь; Ли, Хунчжэ; Ву, Гэри Д.; Льюис, Джеймс Д; Варриер, Маня; Браун, Дж. Марк; Краусс, Рональд М; Тан, У. Уилсон; Бушмен, Фредерик Д.; Lusis, Aldons J; Хазен, Стэнли Л. (7 апреля 2013 г.). «Метаболизм l-карнитина, питательного вещества в красном мясе, в кишечной микробиоте способствует развитию атеросклероза» . Природная медицина . 19 (5): 576–85. DOI : 10.1038 / nm.3145 . PMC 3650111 . PMID 23563705 .  
  18. ^ a b Джина Колата (24 апреля 2013 г.). «Яйца тоже могут спровоцировать появление бактерий, чтобы повысить риск сердечного приступа» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 25 апреля 2013 года .
  19. ^ Хейзен, Стэнли. «Новое исследование красного мяса и болезней сердца» . Шоу Дайан Рем (стенограмма) . WAMU 88,5 Радио американского университета . Проверено 10 апреля 2013 года .
  20. ^ Коллинз, Хайди Л .; Дразул-Шрадер, Дениз; Sulpizio, Anthony C .; Koster, Paul D .; Уильямсон, Юпин; Адельман, Стивен Дж .; Оуэн, Кевин; Шанли, Торан; Белламин, Aouatef (2016). «Потребление L-карнитина и высокие уровни N-оксида триметиламина в плазме коррелируют с низкими поражениями аорты у трансгенных мышей ApoE - / -, экспрессирующих CETP» . Атеросклероз . 244 : 29–37. DOI : 10.1016 / j.atherosclerosis.2015.10.108 . ISSN 0021-9150 . PMID 26584136 .  
  21. ^ Johri, AM; Хейланд, Дания; Hétu, M.-F .; Crawford, B .; Спенс, Дж. Д. (2014). «Карнитиновая терапия для лечения метаболического синдрома и сердечно-сосудистых заболеваний: доказательства и противоречия». Питание, обмен веществ и сердечно-сосудистые заболевания . 24 (8): 808–814. DOI : 10.1016 / j.numecd.2014.03.007 . ISSN 0939-4753 . PMID 24837277 .  
  22. ^ Цзя, Цзиньчжу; Доу, Пан; Гао, Мэн; Конг, Сюэцзюнь; Ли, Чанвэй; Лю, Чжунхуа; Хуан, Тао (2019-09-01). «Оценка причинно-следственной связи между кишечной микробиотой метаболитов и кардиометаболическим здоровьем: двунаправленный менделевский рандомизационный анализ» . Диабет . 68 (9): 1747–1755. DOI : 10,2337 / db19-0153 . ISSN 0012-1797 . PMID 31167879 .  
  23. ^ Уфнал, Марцин; Язвец, Радослав; Дадлез, Михал; Драпала, Адриан; Сикора, Мариуш; Скжипецкий, Януш (2014). «Триметиламин-N-оксид: производный карнитина метаболит, который продлевает гипертензивный эффект ангиотензина II у крыс» . Канадский кардиологический журнал . 30 (12): 1700–1705. DOI : 10.1016 / j.cjca.2014.09.010 . PMID 25475471 . 
  24. ^ Тилг, Герберт (2016-06-22). «Чувство кишки по поводу тромбоза». Медицинский журнал Новой Англии . 374 (25): 2494–2496. DOI : 10.1056 / nejmcibr1604458 . PMID 27332910 . 
  25. ^ Ци, Цзяцянь; Ты, Дао; Ли, Цзин; Пан, звон; Сян, Ли; Хан, Юэ; Чжу, Ли (2018). «Циркулирующий N-оксид триметиламина и риск сердечно-сосудистых заболеваний: систематический обзор и метаанализ 11 проспективных когортных исследований» . Журнал клеточной и молекулярной медицины . 22 (1): 185–194. DOI : 10.1111 / jcmm.13307 . ISSN 1582-4934 . PMC 5742728 . PMID 28782886 .   
  26. ^ Brieger, H .; Ходес, В.А. Токсические эффекты воздействия паров алифатических аминов. Arch. Ind. Hyg. Ок. Med. 1951, 3, 287–291
  27. ^ ТМА (триметиламин), но не его оксид ТМАО (триметиламиноксид), оказывает влияние на гемодинамику для интерпретации сердечно-сосудистых воздействий микробиома кишечника. К. Яворска, К. Белинска, М. Гаврис-Копчинска, М. УФнал, исследование сердечно-сосудистой системы, https://doi.org/10.1093/cvr/cvz231
  28. ^ Kinga Jaworska, Марек Konop, Томаш Hutsch, Karol Perlejewski, Marek Radkowski, Марта Grochowska, Анна Bielak-Zmijewska, Гражина Mosieniak, Эва Сикора, Marcin Ufnal, TMAно не TMAO увеличивается с возрастом в плазме крыс и влияетжизнеспособность клеток гладких мышц, Журналы геронтологии: серия A`` glz181, https://doi.org/10.1093/gerona/glz181
  29. ^ Токсины 2019, 11 (9), 490; https://doi.org/10.3390/toxins11090490
  30. ^ Pospischil, E .; Johanson, G .; Nielsen, G .; Papameletiou, D .; Klein, C. SCOEL / REC / 179 Триметиламин. Publ. Sci. Comm. Ок. Экспо. Lim. Евро. Союз 2017.
  31. ^ https://www.imoa.info/HSE/environmental_data/biology/reviews-of-molybdoenzymes/10-1-mitochondrial-amidoxime.php
  32. Перейти ↑ Dimitrov D, Thiele I, Ferguson LR (2016). "От редакции: Человеческий гутом: нутригеномика взаимодействия хозяина и микробиома" . Границы генетики . 7 : 158. DOI : 10,3389 / fgene.2016.00158 . PMC 5012120 . PMID 27656194 .  Недавние открытия показали, что ресвератрол снижает уровень триметиламин-N-оксида (ТМАО), который, как известно, является фактором, способствующим развитию атеросклероза (Chen et al., 2016). Это было частично опосредовано подавлением оси энтерогепатического рецептора фарнезоида X-фактора роста фибробластов (FXR) и указывает на то, что микробиота кишечника может стать интересной мишенью для фармакологических и диетологических вмешательств, направленных на снижение риска развития метаболических заболеваний.

См. Также [ править ]

  • Гренландская акула