stringtranslate.com

кислота Бонгкрек

Бонгкрековая кислота (также известная как бонгкрековая кислота [1] ) — это респираторный токсин, вырабатываемый в ферментированном кокосе или кукурузе , зараженных бактерией Burkholderia gladioli pathovar cocovenenans . [2] [3] [4] Это высокотоксичная, термостабильная, бесцветная, не имеющая запаха и высоконенасыщенная трикарбоновая кислота , которая ингибирует транслоказу АДФ/АТФ , также называемую митохондриальным переносчиком АДФ/АТФ, не давая АТФ покидать митохондрии для обеспечения метаболической энергии остальной части клетки. [4] [5] Бонгкрековая кислота при употреблении через зараженные продукты питания в основном поражает печень, мозг и почки, а также вызывает такие симптомы, как рвота, диарея, задержка мочи , боли в животе и чрезмерное потоотделение. [4] Большинство вспышек заболевания зафиксировано в Индонезии и Китае, где потребляются ферментированные продукты на основе кокоса и кукурузы.

Открытие и история

В 1895 году на острове Ява , Индонезия, произошла вспышка пищевого отравления . Вспышка была вызвана употреблением индонезийской традиционной пищи под названием темпе бонгкрек . В то время темпе бонгкрек служил основным источником белка на острове Ява из-за своей дешевизны. Темпе бонгкрек производится путем извлечения побочного продукта кокосовой мякоти из кокосового молока в виде жмыха, который затем ферментируется плесенью R. oligosporus . [4] [1] Первая вспышка отравления темпе бонгкрек была зарегистрирована голландскими исследователями; однако никаких дальнейших исследований по поиску причины отравления в 1895 году не проводилось. [6] В 1930-х годах индонезийское правительство переживало экономическую депрессию , и это состояние заставило некоторых людей делать темпе бонгкрек самостоятельно, вместо того чтобы покупать его напрямую у хорошо обученных производителей. В результате отравления случались часто, достигая 10-12 случаев в год. Голландские ученые В. К. Мертенс и А. Г. ван Вин из Института Эйкмана в Джакарте начали искать причину отравления в начале 1930-х годов. Они успешно определили источник отравления как бактерию под названием Burkholderia cocovenenans (ранее известную как Pseudomonas cocovenenans ). [6] [7] Эта бактерия производит ядовитое вещество, называемое кислотой бонгкрека. B. cocovenenans обычно встречается в растениях и почве, которая может поглощаться кокосами и кукурузой, что приводит к синтезу кислоты бонгкрека во время ферментации таких продуктов. [6] С 1975 года употребление зараженного темпе бонгкрека стало причиной более 3000 случаев отравления кислотой бонгкрека. [4] В Индонезии общий зарегистрированный уровень смертности составил 60%. Из-за серьезности ситуации производство темпе бонгкрека было запрещено с 1988 года. [4] [6]

Синтез

Было предпринято несколько попыток синтезировать бонгкрек-кислоту с использованием различного количества фрагментов с момента первого полного синтеза кислоты Э. Дж. Кори в 1984 году. [8] Одна из уникальных попыток синтезировать бонгкрек-кислоту была предпринята группой Шиндо из Университета Кюсю в 2009 году. В отличие от других попыток, таких как попытка группы Лева, [9] группа Шиндо использовала три фрагмента для синтеза бонгкрек-кислоты. [10]

Общая схема синтеза кислоты бонгкрека группой Шиндо в 2009 году

Фрагменты 1, 2 и 3 были индивидуально синтезированы в лаборатории. [10] После синтеза каждого фрагмента, необходимого для синтеза кислоты бонгкрека, фрагменты 2 и 3 были сначала соединены вместе посредством олефинирования Джулиа в присутствии KHMDS . Полученный промежуточный продукт, сокращенно обозначенный как A на схеме ниже, был затем соединен с фрагментом 1 посредством сочетания Сузуки . После образования промежуточного продукта B кислота бонгкрека была окончательно синтезирована путем обработки ее метанолом (первичным спиртом) через реагент Джонса и кислотного снятия защиты метоксиметилового эфира. Первый полный синтез кислоты бонгкрека, проведенный EJ Corey, потребовал 32 шага; [8] однако Shindo успешно сократил шаги до 18 шагов, эффективно используя олефинирование Джулиа и сочетание Сузуки, а также увеличив выход на 6,4%. [10]

Синтез кислоты Бонгкрек группой Шиндо в 2009 году

Механизм действия

Транслокатор аденинового нуклеотида , сокращенно ANT, обеспечивает АТФ из митохондрий в цитозоль путем обмена цитозольного АДФ. Действие кислоты бонгкрека заключается в том, что она прерывает процесс транспортировки цитозольного АДФ во внутреннюю мембрану митохондрий, ингибируя митохондриальный ANT. Интересной частью этой внутренней мембраны митохондрий является то, что ANT образует внутренний мембранный канал поры перехода проницаемости митохондрий , известной как MPTP. Кислота бонгкрека проницаема через эту мембрану и связывается с поверхностью ANT, ингибируя транслокацию ANT. [11] Как только кислота бонгкрека связывается с поверхностью ANT, кислота образует водородные связи с остатками белка ANT. Водородные связи в основном образуются с кислородами из фрагментов карбоновой кислоты кислоты бонгкрека. Наиболее значимый вклад во взаимодействие водородных связей происходит от взаимодействия с боковой цепью аминогруппы, Arg-197. Другим значимым вкладом связывания кислоты бонгкрека с ANT является электростатическое взаимодействие между кислотой и аминокислотой ANT, Lys-30. В результате взаимодействия водородных связей и солевой мостик помещают кислоту бонгкрека в центр активного сайта ANT, ингибируя действие транслоказы. [11]

Митохондриальный синтез АТФ требует транспорта АДФ из цитозоля в митохондриальный матрикс через ANT, что означает, что он играет решающую роль в обеспечении клеток энергией в первую очередь. Обмен АДФ/АТФ в значительной степени зависит от перехода между двумя различными конформационными состояниями ANT: цитозольным состоянием (c-состоянием) и матричным состоянием (m-состоянием). В c-состоянии активный центр ANT обращен к цитозолю, где он привлекает цитозольный АДФ, а в m-состоянии активный центр ANT обращен к митохондриальному матриксу, где он может высвобождать цитозольный АДФ и привлекать синтезированный АТФ. Взаимодействие между кислотой и ANT вызывает конформационное изменение ANT. Кислота бонгкрека блокирует ANT в m-состоянии. Структура кислоты бонгкрека-ANT показывает, что существует шесть трансмембранных альфа-спиралей, покрывающих активный центр ANT, что предотвращает связывание аденозиновых нуклеотидов. Это означает, что ANT не может получать АДФ из цитозоля, что в конечном итоге предотвращает синтез АТФ. [11] [12]

Симптомы отравления и методы лечения

После употребления в пищу кукурузных или кокосовых продуктов, загрязненных кислотой бонгкрек, латентный период, как ожидается, составит от 1 до 10 часов. Симптомы отравления кислотой бонгкрек такие же, как и у других митохондриальных токсинов. Распространенными симптомами отравления кислотой бонгкрек являются головокружение, сонливость , повышенное потоотделение, сердцебиение , боль в животе, рвота, диарея, гематохезия , гематурия и задержка мочи. Смерть обычно наступает через 1–20 часов после появления симптомов отравления кислотой бонгкрек. [4] Другим распространенным симптомом отравления кислотой бонгкрек является болезненность конечностей. В первом зарегистрированном случае отравления BA в Африке сообщалось, что у 12/17 человек болезненность конечностей была одним из основных симптомов. [13] Смертельная доза для человека может составлять всего 1–1,5 мг, а другой источник также утверждает, что пероральная LD50 составляет 3,16 мг на кг веса тела. [4]

Из-за отсутствия исследований токсикокинетики кислоты бонгкрека нет никаких специфических методов лечения или антидотов для кислоты бонгкрека. Обычно используемый протокол лечения отравления кислотой бонгкрека заключается в удалении токсинов, которые не абсорбируются транслоказой адениннуклеотида (ANT), и предоставлении лечения, специфичного для симптомов, которые испытывают пациенты. Из-за отсутствия специфических методов лечения и антидотов для токсинов, время имеет решающее значение для устранения тяжелых физиологических эффектов. [14]

Ссылки

  1. ^ ab Garcia, RA; Hotchkiss, JH; Steinkraus, KH (1999). «Влияние липидов на продукцию токсина бонгкрековой (бонгкрековой) кислоты Burkholderia cocovenenans в кокосовой среде». Пищевые добавки и загрязнители . 16 (2): 63–69. doi :10.1080/026520399284217. PMID  10435074.
  2. ^ Хендерсон, П. Дж. Ф.; Ларди, HA (1970). «Бонгкрекиевая кислота: ингибитор транслоказы адениновых нуклеотидов митохондрий» (PDF) . Журнал биологической химии . 245 (6): 1319–1326. doi : 10.1016/S0021-9258(18)63238-7 . PMID  4245638. Архивировано (PDF) из оригинала 2020-10-31 . Получено 2013-01-20 .
  3. ^ Де Брейн, Дж.; Фрост, диджей; Нугтерен, Д.Х.; Годемер, А.; Леймбах, GWM; Кокс, ХК; Берендс, В. (1973). «Строение бонгкрекиевой кислоты». Тетраэдр . 29 (11): 1541–1547. дои : 10.1016/S0040-4020(01)83395-0.
  4. ^ abcdefgh Анвар, Мехруба; Каспер, Амелия; Стек, Алайна Р.; Шир, Джошуа Г. (июнь 2017 г.). «Бонгкрекиевая кислота — обзор малоизвестного митохондриального токсина». Журнал медицинской токсикологии . 13 (2): 173–179. doi :10.1007/s13181-016-0577-1. ISSN  1556-9039. PMC 5440313. PMID 28105575  . 
  5. ^ Токсиканты, встречающиеся в природе в пищевых продуктах . Национальная академия наук. 1973. стр. 472. ISBN 9780309021173.
  6. ^ abcd Riyanto, Rifqi Ahmad (2019). «Краткий обзор кислоты Bongkrek с точки зрения безопасности пищевых продуктов». Food ScienTech Journal . 1 : 65–68. doi : 10.33512/fsj.vli2.6427 (неактивен 1 ноября 2024 г.) . Получено 29 апреля 2023 г.{{cite journal}}: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )
  7. ^ «Краткий обзор бонгкрековой кислоты с точки зрения безопасности пищевых продуктов. [Аннотация]».
  8. ^ ab Corey, EJ; Tramontano, Alfonso (январь 1984). «Полный синтез бонгкрековой кислоты». Журнал Американского химического общества . 106 (2): 462–463. doi :10.1021/ja00314a056.
  9. ^ Франсе, Антуан; Лейва, Антонио; Эчебаррия-Жарди, Горка; Лей, Стивен В. (15 января 2010 г.). «Тотальный синтез антиапоптотических агентов изо- и бонгкрекиновой кислот». Органические письма . 12 (2): 340–343. дои : 10.1021/ol902676t. ПМИД  20014782.
  10. ^ abc Сато, Юкико; Асо, Ёсифуми; Шиндо, Мицуру (июль 2009 г.). «Эффективный синтез бонгкрекивой кислоты. Трехкомпонентная конвергентная стратегия». Буквы тетраэдра . 50 (28): 4164–4166. дои :10.1016/j.tetlet.2009.04.129.
  11. ^ abc Ли, Хунмэй; Лян, Чжэнь; Ли, Ин; Вэнь, Цзячжэнь; Чжан, Ронг (февраль 2023 г.). «Исследование молекулярной стыковки и молекулярной динамики механизма токсичности бонгкрековой кислоты». Toxicon . 223 : 107021. doi :10.1016/j.toxicon.2023.107021. PMID  36621683.
  12. ^ Темкин, Владислав; Хуан, Цицюань; Лю, Хонгтао; Осада, Хироюки; Поуп, Ричард М. (1 марта 2006 г.). «Ингибирование обмена АДФ/АТФ при некрозе, опосредованном рецепторами и белками». Молекулярная и клеточная биология . 26 (6): 2215–2225. doi :10.1128/MCB.26.6.2215-2225.2006. PMC 1430284. PMID  16507998 . 
  13. ^ Хуан, Цинюй; У, Чжэньтянь (2021). «Безопасное употребление ферментированной кукурузы и кокосовой пищи: механизм, клинические проявления и ингибирование пищевого отравления, связанного с бонкрековой кислотой». E3S Web of Conferences . 267 : 02075. doi : 10.1051/e3sconf/202126702075 .
  14. ^ Юань, Юань; Гао, Жуй; Лян, Цян; Сун, Ли; Хуан, Цзюнь; Лан, Нань; Чжоу, Цзин (18 декабря 2020 г.). «Инцидент, связанный с отравлением бонкрекиевой кислотой пищевого происхождения — провинция Хэйлунцзян, 2020 г.». China CDC Weekly . 2 (51): 975–978. doi :10.46234/ccdcw2020.264. PMC 8393157. PMID  34594817 .