stringtranslate.com

Триметиламин N-оксид

Триметиламин N- оксид ( TMAO ) — органическое соединение с формулой (CH3 ) 3NO . Он относится к классу аминооксидов . Хотя известно безводное соединение, триметиламин N -оксид обычно встречается в виде дигидрата . Как безводные, так и гидратированные материалы представляют собой белые водорастворимые твердые вещества.

TMAO содержится в тканях морских ракообразных и морских рыб, где он препятствует давлению воды деформировать белки и, таким образом, убивать животное. Концентрация TMAO увеличивается с глубиной, на которой живет животное; TMAO в высоких концентрациях содержится в самом глубоководном описанном виде рыб, Pseudoliparis swirei , который был найден в Марианской впадине на зарегистрированной глубине 8076 м (26496 футов). [1] [2]

У животных ТМАО является продуктом окисления триметиламина , распространенного метаболита триметилчетвертичных аммониевых соединений, таких как холин , триметилглицин и L-карнитин . [3] Высокие концентрации ТМАО связаны с повышенным риском смертности от всех причин и сердечно-сосудистых заболеваний. [4] [5] [6]

Морские животные

Триметиламин N -оксид — это осмолит, который содержится в моллюсках, ракообразных и всех морских и костистых рыбах. Это стабилизатор белка, который служит для противодействия дестабилизирующему белок воздействию давления. В целом, тела животных, живущих на больших глубинах, адаптированы к средам с высоким давлением за счет наличия в их клетках устойчивых к давлению биомолекул и небольших органических молекул, известных как пьезолиты, из которых наиболее распространенным является ТМАО. Эти пьезолиты придают белкам гибкость, необходимую для правильного функционирования в условиях высокого давления. [1] [2] [7] [8] [9]

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

ТМАО в рационе

Уровень ТМАО повышается при потреблении животного белка, такого как яйца, красное мясо , моллюски и общее потребление рыбы . [10] [11] Диеты на основе растений, такие как веганская, вегетарианская и средиземноморская диета, снижают уровень ТМАО. [11] [12]

Химия

ТМАО можно синтезировать из ТМА путем обработки перекисью водорода : [13]

H2O2 + ( CH3 ) 3N → H2O + ( CH3 ) 3NO​​

Дигидрат дегидратируется путем азеотропной перегонки из диметилформамида . [14]

Лабораторные приложения

Оксид триметиламина используется в экспериментах по сворачиванию белков для противодействия эффектам разворачивания мочевины . [15]

В реакции нуклеофильного абстрагирования металлоорганической химии Me3NO используется в качестве декарбонилирующего агента 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 декомплексации органических лигандов из металлов, например, из (диена)Fe(CO) 3 . [13]

Он используется в некоторых реакциях окисления, например, для превращения алкилиодидов в соответствующий альдегид . [16]

Влияние на стабильность белка

Обнаружено, что воздействие ТМАО на остов и заряженные остатки пептидов стабилизирует компактные конформации, [17] тогда как воздействие ТМАО на неполярные остатки приводит к набуханию пептидов. Это предполагает конкурирующие механизмы воздействия ТМАО на белки, которые отвечают за гидрофобное набухание, коллапс остова и стабилизацию взаимодействий заряд-заряд. Эти механизмы наблюдаются в клетке Trp. [18]

Расстройства

Триметиламинурия

Триметиламинурия — редкий дефект в производстве фермента флавинсодержащей монооксигеназы 3 ( FMO3 ). [19] [20] Страдающие триметиламинурией не способны преобразовывать триметиламин, полученный из холина, в оксид триметиламина. Затем триметиламин накапливается и выделяется с потом, мочой и дыханием человека, выделяя сильный рыбный запах.

Влияние на здоровье

Смертность

Высокие концентрации циркулирующего ТМАО связаны с повышенным риском смертности от всех причин . [4] [21]

Сердечно-сосудистые заболевания

Высокие концентрации циркулирующего ТМАО связаны с повышенным риском сердечно-сосудистых событий [4] [21] и инсультов в частности. [22]

Гипертония

Высокие концентрации циркулирующего ТМАО связаны с повышенным риском гипертонии . [23] [24]

Потенциальная токсичность

Имеются рекомендации по предельным значениям воздействия с подробным описанием токсичности, например, «Рекомендации Научного комитета по предельным значениям профессионального воздействия» Комиссии Европейского Союза. [25]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Linley, TD, ME Gerringer, PH Yancey, JC Drazen, CL Weinstock, AJ Jamieson (2016). «Рыбы хадальной зоны, включая новые виды, наблюдения in situ и записи глубин Liparidae». Deep Sea Research Часть I: Oceanographic Research Papers . 114 : 99–110. Bibcode :2016DSRI..114...99L. doi : 10.1016/j.dsr.2016.05.003 .
  2. ^ ab Gerringer, ME, TD Linley, PH Yancey, AJ Jamieson, E. Goetze, JC Drazen (2016). "Pseudoliparis swirei sp. nov.: недавно обнаруженная хидальная рыба-улитка (Scorpaeniformes: Liparidae) из Марианской впадины". Zootaxa . 4358 (1): 161–177. doi : 10.11646/zootaxa.4358.1.7 . PMID  29245485.
  3. ^ Бейкер, Дж. Р., Чайкин, С. (1 апреля 1962 г.). «Биосинтез триметиламин-N-оксида». J. Biol. Chem. 237 (4): 1309–13. doi : 10.1016/S0021-9258(18)60325-4 . PMID  13864146.
  4. ^ abc Schiattarella GG, Sannino A, Toscano E, Giugliano G, Gargiulo G, Franzone A, Trimarco B, Esposito G, Perrino C. (2017). «Генерируемый кишечными микробами метаболит триметиламин-N-оксид как биомаркер сердечно-сосудистого риска: систематический обзор и метаанализ зависимости «доза-реакция»». European Heart Journal . 38 (39): 2948–2956. doi : 10.1093/eurheartj/ehx342 . PMID  29020409.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Li D, Lu Y, Yuan S, Cai X, He Y, Chen J, Wu Q, He D, Fang A, Bo Y, Song P, Bogaert D, Tsilidis K, Larsson SC, Yu H, Zhu H, Theodoratou E, Zhu Y, Li X. (2022). «Триметиламин-N-оксид, полученный из кишечной микробиоты, и множественные результаты для здоровья: общий обзор и обновленный метаанализ». Am J Clin Nutr . 116 (1): 230–243. doi :10.1093/ajcn/nqac074. PMC 9257469. PMID  35348578 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Дин Й. Э., Рузан СС, Лоайза Пинтадо ДЖ. ДЖ., Талат НЕ, Мохамед АРХ, Верма С., Анвар Камди З., Гир Д., Хельми А., Хельми З., Афзал А., Мади Т., Хазимех Й., Аиаш Х. (2023). «Уровни N-оксида триметиламина в сыворотке среди пациентов с ишемической болезнью сердца и острым коронарным синдромом: систематический обзор и метаанализ». Annals of Medicine and Surgery . 85 (12): 6123–6133. doi : 10.1097/MS9.00000000000001426. PMC 10718322. PMID  38098555 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ Янси, П. (2005). «Органические осмолиты как совместимые, метаболические и противодействующие цитопротекторы при высокой осмолярности и других стрессах». J. Exp. Biol. 208 (15): 2819–2830. doi : 10.1242/jeb.01730 . PMID  16043587.
  8. ^ Веласкес М., Рамезани А., Манал А., Радж Д. (8 ноября 2016 г.). «Триметиламин N-оксид: хорошее, плохое и неизвестное». Токсины . 8 (11): 326. doi : 10.3390/toxins8110326 . PMC 5127123. PMID  27834801 . 
  9. ^ «Что нужно, чтобы жить на дне океана?». BBC Earth. 2016. Архивировано из оригинала 13 мая 2016 года . Получено 19 мая 2016 года .
  10. ^ Ян Дж.Дж., Шу XO, Херрингтон Д.М., Мур СК, Мейер К.А., Осе Дж., Менни С., Палмер Н.Д., Элиассен Х., Харада С., Цулаки И., Чжу Х., Альбанес Д., Ван Т.Дж., Чжэн В., Цай Х., Ульрих CM, Гуаш-Ферре М, Караман И, Форнаж М, Кай К, Мэтьюз С.Э., Вагенкнехт Л.Е., Эллиотт П., Герстен Р.Э., Ю. Д. (2021). «Циркуляция N-оксида триметиламина в связи с диетой и кардиометаболическими биомаркерами: международный объединенный анализ». Американский журнал клинического питания . 113 (5): 1145–1156. doi : 10.1093/ajcn/nqaa430. hdl : 10044/1/86226 . PMC 8106754. PMID  33826706 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  11. ^ ab Lombardo M, Aulisa G, Marcon D, Rizzo G. (2022). «Влияние диет на основе животных или растений на уровни триметиламин-N-оксида (ТМАО) в крови и моче у людей». Curr Nutr Rep . 11 (1): 56–68. doi :10.1007/s13668-021-00387-9. PMID  34990005.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Эванс М., Дай Л., Авесани СМ., Кублицкиене К., Стенвинкель П. (2023). «Диетический источник триметиламин N-оксида и клинические результаты: неожиданная связь». Clin Kidney J. 16 ( 11): 1804–1812. doi :10.1093/ckj/sfad095. PMC 10616480. PMID  37915930 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  13. ^ ab AJ Pearson "Trimethylamine N-Oxide" в Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis , John Wiley & Sons, 2001: New York. doi :10.1002/047084289X.rt268
  14. ^ Soderquist, JA, Anderson, CL (1986). «Кристаллический безводный триметиламин N-оксид». Tetrahedron Lett . 27 (34): 3961–3962. doi :10.1016/S0040-4039(00)84884-4.
  15. ^ Zou, Q., Bennion BJ, Daggett V, Murphy KP (2002). «Молекулярный механизм стабилизации белков ТМАО и его способность противодействовать эффектам мочевины». J. Am. Chem. Soc. 124 (7): 1192–1202. doi :10.1021/ja004206b. PMID  11841287.
  16. ^ Фолькер Францен (1973). «Октанал». Органические синтезы; Собрание томов , т. 5, стр. 872.
  17. ^ Shea JE, Feinstein SC, Lapointe NE, Larini L, Levine ZA (2015-03-03). «Регулирование 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. 
  18. ^ Su Z, Mahmoudinobar F, Dias CL (2017). «Влияние триметиламин-N-оксида на конформацию пептидов и его влияние на белки». Physical Review Letters . 119 (10): 108102. Bibcode : 2017PhRvL.119j8102S. doi : 10.1103/physrevlett.119.108102. PMID  28949191.
  19. ^ Treacy, EP, Akerman BR, Chow LM, Youil R, Bibeau C, Lin J, et al. (1998). «Мутации гена монооксигеназы, содержащей флавин (FMO3), вызывают триметиламинурию — дефект детоксикации». Human Molecular Genetics . 7 (5): 839–45. doi : 10.1093/hmg/7.5.839 . PMID  9536088.
  20. ^ Zschocke J, Kohlmueller D, Quak E, Meissner T, Hoffmann GF, Mayatepek E (1999). «Легкая триметиламинурия, вызванная распространенными вариантами гена FMO3». Ланцет . 354 (9181): 834–5. дои : 10.1016/S0140-6736(99)80019-1. PMID  10485731. S2CID  9555588.
  21. ^ аб Гуасти Л., Гальяццо С., Моларо М., Висконти Э., Пеннелла Б., Гаудио Г.В., Лупи А., Гранди А.М., Скиззато А. (2021). «ТМАО как биомаркер сердечно-сосудистых событий: систематический обзор и метаанализ». Стажер неотложной медицинской помощи . 16 (1): 201–207. дои : 10.1007/s11739-020-02470-5. PMID  32779113. S2CID  221099557.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  22. ^ Чжан Х., Яо Г. (2023). «Значительная корреляция между метаболитом триметиламин-N-оксидом, полученным из кишечной микробиоты, и риском инсульта: доказательства, основанные на 23 наблюдательных исследованиях». Европейский журнал клинического питания . 77 (7): 731–740. doi :10.1038/s41430-022-01104-7. PMID  35468932. S2CID  248368447.
  23. ^ Ge X, Zheng L, Zhuang R, Yu P, Xu Z, Liu G, Xi X, Zhou X, Fan H. (2020). «Кишечный микробный метаболит триметиламин N-оксид и риск гипертонии: систематический обзор и метаанализ зависимости «доза-эффект»». Adv Nutr . 11 (1): 66–76. doi :10.1093/advances/nmz064. PMC 7442397. PMID  31269204 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  24. ^ Han JM, Guo L, Chen XH, Xie Q, Song XY, Ma YL. (2024). «Связь между триметиламин N-оксидом и риском гипертонии у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями: метаанализ и анализ зависимости «доза-реакция»». Medicine (Балтимор) . 103 (1): e36784. doi :10.1097/MD.0000000000036784. PMC 10766215. PMID  38181288 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  25. ^ Генеральный директорат по занятости SA, Научный комитет по пределам профессионального воздействия, Nielsen GD, Pospischil E, Johanson G, Klein CL и др. (2017). SCOEL/REC/179 триметиламин: рекомендация Научного комитета по пределам профессионального воздействия. Бюро публикаций Европейского союза. doi : 10.2767/440659. ISBN 978-92-79-66627-8. Получено 17.12.2023 .