กรด β-ไนโตรโพรพิโอนิก

ชื่อ
ชื่อ IUPAC ที่นิยมใช้ กรด 3-ไนโตรโพรพาโนอิก
ชื่ออื่นๆ 3-NPA กรด β-ไนโตรโพรพิโอนิกกรดฮิปทาเจนิกโบวิโนซิดิน
ตัวระบุ
หมายเลข CAS	504-88-1 วาย
โมเดล 3 มิติ ( JSmol )	ภาพแบบโต้ตอบ
เคมสไปเดอร์	1615
บัตรข้อมูล ECHA	100.007.276
PubChem CID	1678
มหาวิทยาลัย	QY4L0FOX0D วาย
แดชบอร์ด CompTox ( EPA )	DTXSID1020982
อินชิ นิ้วChI=1S/C3H5NO4/c5-3(6)1-2-4(7)8/h1-2H2,(H,5,6) คีย์: WBLZUCOIBUDNBV-UHFFFAOYSA-N
รอยยิ้ม C(C[N+](=O)[O-])C(=O)O
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	C 3 H 5 N O 4
มวลโมลาร์	119.076  กรัม·โมล−1
จุดหลอมเหลว	65–67 °C (149–153 °F; 338–340 K)
เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่น ข้อมูลที่ให้ไว้เป็นข้อมูลสำหรับวัสดุในสภาวะมาตรฐาน (ที่อุณหภูมิ 25 °C [77 °F] ความดัน 100 kPa) ข้อมูลอ้างอิงในกล่องข้อมูล

กรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิก ( 3-NPA ) เป็นไมโคท็อกซินที่มีความเป็นพิษร้ายแรงต่อมนุษย์ เป็นสารยับยั้งซัคซิเนตดีไฮโดรจีเนสที่มีฤทธิ์ทำลายตัวเองอย่างรุนแรง[ 1 ] ^{ซึ่งเป็นเอนไซม์}ในวัฏจักรกรดซิตริกและ ห่วง โซ่พลังงานไมโทคอนเดรีย [ ^{2 ] กรณี}ที่ได้รับสารพิษในระดับเล็กน้อยจะทำให้เกิดอาการคลื่นไส้ อาเจียน และปวดท้อง ในขณะที่กรณีที่รุนแรงจะนำไปสู่ความเสียหายต่อสมองหรือเสียชีวิต^{[ 3 ]}ยังไม่มีสารแก้พิษที่รู้จักสำหรับพิษจากกรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิก^{[ 4 ]}

กรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกผลิตโดยเชื้อราหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน ตระกูล Aspergillusและอาจพบได้ในอาหาร เช่นอ้อย^{[ 4 ​​]}รวมถึงอาหารหลักของญี่ปุ่นที่หมักด้วยเชื้อรา เช่นมิโซะซอสถั่วเหลืองคัตสึโอบุชิ [ 5 ^{]มะพร้าว[} 6 ^{]และยา}แผนจีนโบราณบางชนิด[ 7 ^{]การระบาด}ของพิษจากกรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกหลายครั้งเชื่อมโยงกับการปนเปื้อนของพืชผลทางการเกษตรที่ใช้ร่วมกัน โดยเฉพาะในประเทศจีน ซึ่งอ้อยเป็นอาหารที่เด็กบริโภคกันทั่วไป^{[ 8 ] [ 9 ]}

กรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกมีโครงสร้างโมเลกุลคล้ายกับโมเลกุลทางชีวภาพซัคซิเนตซึ่งเป็นส่วนประกอบของวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก [ ^{10 ] ด้วย}เหตุนี้ กรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกจึงสามารถจับกับ ส่วนประกอบ ฟลาวินของเอนไซม์ซัคซิเนตดีไฮโดรจี เนสได้อย่างแข่งขันและถาวร ^{[ 11 ]}การทำให้เอนไซม์ที่ได้รับผลกระทบไม่ทำงานโดยกรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกจะทำให้เอนไซม์ที่ได้รับผลกระทบไม่สามารถเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของซัคซิเนตเป็นฟูมาเรตได้อีก ต่อไป ^{[ 11 ]}การยับยั้งนี้จะขัดขวางการสังเคราะห์โมเลกุลพลังงานอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) และกระตุ้นให้เกิดการพร่องพลังงานและความเครียดออกซิเดชันในเซลล์ที่ได้รับผลกระทบ^{[ 12 ]}

3-ไนโตรพริโอนิโอนิกยังลดกิจกรรมของโมโนอะมีนออกซิเดส (MAO) อีกด้วย ^{[ 13 ]}กลไกคือ 3- ไนโตรพริโอนิโอนิกเหนี่ยวนำให้เกิดอนุมูลออกซิเจนและออกซิไดซ์โดปามีนทำให้เกิดโดปามีนควิโนน ซึ่งสามารถลดกิจกรรมของ MAO-A ได้^{[ 14 ]}

การตายของเซลล์ประสาทสามารถเกิดขึ้นได้ ทำให้เกิดความผิดปกติของระบบประสาทและกล้ามเนื้ออย่างรุนแรง และสร้างความเสียหายต่อเนื้อสมอง ไขสันหลัง และระบบประสาท^{[ 12 ] [ 15 ]}พบว่าผู้ป่วยที่สัมผัสกับกรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกมีอาการกล้ามเนื้อหดเกร็งผิดปกติในระยะหลังและมีการเสื่อมของ ระบบประสาทบริเวณคอเดตพิวทาเมน ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}การศึกษาในหนูยังพบความเป็นพิษของโดปามีนควบคู่ไปกับภาวะสมองอักเสบ เฉียบพลัน และอาการกล้ามเนื้อหดเกร็งผิดปกติ^{[ 19 ]}

การศึกษาล่าสุดพบว่า เนื่องจากกรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกเป็นสารพิษต่อไมโทคอน เดรีย จึงสามารถทำให้เกิด การเปลี่ยนแปลง ในสไตรอาตัมของหนูคล้ายกับที่พบในสมองของ ผู้ป่วย โรคฮันติงตัน (HD) ดังนั้น กรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกจึงถูกใช้เป็นแบบจำลองสัตว์สำหรับ HD และโรคความเสื่อมของระบบประสาทอื่นๆ^{[ 18 ] [ 20 ]}การให้สารกระตุ้นตัว รับแคน นาบินอยด์WIN55212-2แก่หนูเป็นเวลาหกวันติดต่อกันก่อนการให้กรด มีผลในการป้องกันการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดที่เกิดจากสารพิษ เช่น ความผิดปกติของไมโทคอนเดรียและการเกิดออกซิเดชันของไขมันโดยการกระตุ้นตัวรับCB1 ^{[ 21 ]}

กรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกซึ่งเป็นไมโคท็อกซิน นั้น ผลิตขึ้นตามธรรมชาติโดยเชื้อราบางชนิดที่เข้าทำลายพืชและผัก ^{[ 2 ]}เชื้อราเหล่านี้ได้แก่Aspergillus flavus , Aspergillus parasiticusและสกุลArthriniumซึ่งเจริญเติบโตในดิน พืชที่เน่าเปื่อย ฟาง และเมล็ดพืช จึงสามารถปนเปื้อนเมล็ดพืชก่อนการเก็บเกี่ยวและระหว่างการเก็บรักษาได้^{[ 22 ] [ 23 ]}ตามองค์การอนามัยโลก พืชบางชนิดที่มักได้รับผลกระทบจาก เชื้อรา AspergillusและArthriniumได้แก่: [1]

• ธัญพืช (ข้าวโพด ข้าวฟ่าง ข้าวสาลี ข้าว)
• เมล็ดพืชน้ำมัน (ถั่วเหลือง ถั่วลิสง เมล็ดทานตะวัน และเมล็ดฝ้าย)
• เครื่องเทศ (พริก, พริกไทยดำ, ผักชี, ขมิ้น และขิง)
• ถั่วเปลือกแข็ง (พิสตาชิโอ อัลมอนด์ วอลนัท มะพร้าว และบราซิลนัท)

สภาพอากาศที่รุนแรง สภาวะการเจริญเติบโต ของพืชที่เครียดรวมถึงสภาวะการเก็บรักษา (เช่น ความชื้น ) ^{[ 24 ]}ก่อให้เกิดสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการก่อตัวของกรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกในพืชอาหาร

มีรายงานกรณี เสียชีวิตจากการได้รับสารพิษ 3-NPA จากการดื่มน้ำมะพร้าวโดยมะพร้าวที่เตรียมไว้ล่วงหน้าถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลาหนึ่งเดือนแทนที่จะแช่เย็น^{[ 25 ]}

กรณีแรกของการได้รับสารพิษ 3-NPA ในมนุษย์ที่ได้รับการรายงานในนอร์เวย์ และการศึกษาเมตาโบลิกส์โดยใช้โครมาโทกราฟีของเหลว-แมสสเปกโทรเมตรี (LC-MS) ครั้งแรกที่ตีพิมพ์เกี่ยวกับการได้รับสารพิษ 3-NPA ในมนุษย์ทั่วโลก เกี่ยวข้องกับเด็กชายชาวนอร์เวย์ที่มีแหล่งที่มาของการได้รับสารพิษที่ไม่ทราบแน่ชัด ซึ่งในเบื้องต้นสงสัยว่ามีความผิดปกติของไมโทคอนเดรีย นอกจากการตรวจพบเมตาโบไลต์ที่เปลี่ยนแปลงไปจำนวนมากแล้ว การศึกษายังระบุกลไกการป้องกันที่อาจลดผลกระทบที่เป็นพิษของ 3-NPA หลักฐานของความเครียดออกซิเดชันที่เพิ่มขึ้น และการหยุดชะงักของการเผาผลาญพลังงาน ผลการศึกษาดังกล่าวนำไปสู่การแก้ไขแผงการคัดกรองพิษวิทยาในนอร์เวย์ โดยเพิ่ม 3-NPA เข้าไปในรายการสารประกอบที่ทดสอบ^{[ 2 ]}

• กรดบงเครกเป็นสารพิษจากเชื้อราที่มีรายงานกรณีการเป็นพิษจากการบริโภคมะพร้าวปนเปื้อนที่คล้ายคลึงกัน

• Huang, Li-Shar; Sun, Gang; Cobessi, David; Wang, Andy C.; Shen, John T.; Tung, Eric Y.; Anderson, Vernon E.; Berry, Edward A. (2006). "กรด 3-ไนโตรโพรพิโอนิกเป็นตัวยับยั้งการหายใจของไมโทคอนเดรียแบบฆ่าตัวตาย ซึ่งเมื่อถูกออกซิไดซ์โดยคอมเพล็กซ์ II จะเกิดเป็นสารประกอบโคเวเลนต์กับอาร์จินีนซึ่งเป็นเบสเร่งปฏิกิริยาในบริเวณออกฤทธิ์ของเอนไซม์" (PDF)วารสารเคมีชีวภาพ281 (9): 5965– 5972. Bibcode : 2006JBiCh.281.5965H . doi : 10.1074/jbc.M511270200 . PMC  1482830 . PMID  16371358 .