Loading article…
| |
| 名前 | |
|---|---|
| 推奨されるIUPAC名
3-ヒドロキシブタン酸 | |
| 識別子 | |
| |
3Dモデル（JSmol）
|
|
| 3DMet |
|
| 773861 | |
| チェビ |
|
| チェムBL |
|
| ケムスパイダー |
|
| ECHA 情報カード | 100.005.546 |
| |
| ケッグ |
|
| メッシュ | β-ヒドロキシ酪酸 |
パブケム CID
|
|
| ユニ |
|
CompTox ダッシュボード ( EPA )
|
|
| |
| |
| プロパティ | |
| Ｃ4Ｈ8Ｏ3の | |
| モル質量 | 104.105 グラムモル−1 |
| 外観 | 白色固体 |
| 融点 | 44-46 |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
|
ヒドロキシ酪酸 |
関連カルボン酸
|
プロピオン酸、乳酸、 3-ヒドロキシプロパン酸、 マロン酸、β-ヒドロキシ吉草酸、酪酸、β-メチル酪酸、β-ヒドロキシ、β-メチル酪酸、クロトン酸 |
関連化合物
|
エリスロース トレオース 1,2-ブタンジオール 1,3-ブタンジオール 2,3-ブタンジオール 1,4-ブタンジオール |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
 確認する （何ですか ？）
 インフォボックス参照
| |
β-ヒドロキシ酪酸は、 3-ヒドロキシ酪酸またはBHBとも呼ばれ、化学式CH 3 CH(OH)CH 2 CO 2 Hの有機化合物で、ベータヒドロキシ酸です。共役塩基はβ-ヒドロキシ酪酸で、 3-ヒドロキシ酪酸とも呼ばれます。β-ヒドロキシ酪酸は、 D -β-ヒドロキシ酪酸とL -β-ヒドロキシ酪酸の2つのエナンチオマーを持つキラル化合物です。その酸化誘導体とポリマー誘導体は自然界に広く存在します。ヒトでは、 D -β-ヒドロキシ酪酸は、 G i/o共役Gタンパク質共役受容体（GPCR）であるヒドロキシカルボン酸受容体2（HCA 2）の2つの主要な内因性アゴニストの1つです。 [1] [2]
生合成
ヒトでは、D -β-ヒドロキシ酪酸は、脂肪酸（酪酸など）、β-ヒドロキシβ-メチル酪酸、ケトン生成アミノ酸の代謝を介して肝臓で合成され、これらの化合物はアセト酢酸に代謝されます。アセト酢酸は、空腹時に生成される最初のケトン体です。アセト酢酸からのD -β-ヒドロキシ酪酸の生合成は、 β-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素によって触媒されます。
酪酸は、代謝中間体としてアセト酢酸を介さない第2の代謝経路によってD -β-ヒドロキシ酪酸に代謝されることもある。この代謝経路は以下の通りである。 [3]
- 酪酸→ブチリルCoA →クロトニルCoA → β-ヒドロキシブチリルCoA →ポリ-β-ヒドロキシ酪酸→ D -β- ( D -β-ヒドロキシブチリルオキシ) -酪酸→ D -β-ヒドロキシ酪酸
この代謝経路の最後の反応は、D -β-（D -β-ヒドロキシブチリルオキシ）-酪酸からD -β-ヒドロキシ酪酸への変換を含み、ヒドロキシ酪酸二量体加水分解酵素によって触媒される。[3]
ヒトの血漿中のβ-ヒドロキシ酪酸の濃度は、他のケトン体と同様に、ケトーシスによって上昇する。[4] β-ヒドロキシ酪酸はアセト酢酸から生成されるため、このβ-ヒドロキシ酪酸レベルの上昇は当然予想されることである。この化合物は、血糖値が低いときに脳や骨格筋のエネルギー源として使用される。[5] [6] [7] [8] 糖尿病患者は、尿または血液でケトン値を検査して、糖尿病性ケトアシドーシスの有無を調べることができる。アルコール性ケトアシドーシスでは、このケトン体が最大濃度で生成される。ケトン生成は、肝細胞内のオキサロ酢酸が枯渇すると発生し、この状況は、炭水化物摂取量の減少（食事または飢餓による）、長期にわたる過度のアルコール摂取、および/またはインスリン欠乏によって引き起こされる。オキサロ酢酸はアセチルCoAがTCA回路に入るために非常に重要であるため、十分なオキサロ酢酸がない場合、脂肪酸酸化によるアセチルCoAの急速な生成はTCA回路の減少した能力を圧倒し、結果として生じる過剰なアセチルCoAはケトン体生成に向けられます。[要出典]
生物活性
D -β-ヒドロキシ酪酸は、酪酸とともに、 G i/o結合型GPCRであるヒドロキシカルボン酸受容体2（HCA 2）の2つの主要な内因性 アゴニストです。[1] [2] [12]
β-ヒドロキシ酪酸は、血液脳関門を通過して中枢神経系に入ることができます。[13] β-ヒドロキシ酪酸のレベルは、運動、カロリー制限、断食、ケトン食により、肝臓、心臓、筋肉、脳、その他の組織で増加します。[13]この化合物は、ヒストン脱アセチル化酵素（HDAC）阻害剤として作用することがわかっています。[13] HDACクラスIアイソザイムHDAC2およびHDAC3の阻害により、β-ヒドロキシ酪酸は、海馬の脳由来神経栄養因子（BDNF）レベルとTrkBシグナリングを増加させることがわかっています。[13]さらに、げっ歯類の研究では、長時間の運動により血漿中のβ-ヒドロキシ酪酸濃度が上昇し、海馬でBDNF遺伝子のプロモーターが誘導されることがわかりました。 [13]これらの知見は、うつ病、不安症、認知障害の治療において臨床的意義を持つ可能性がある。[13]
ケトン食を摂取しているてんかん患者では、血中β-ヒドロキシ酪酸濃度が発作抑制の程度と最もよく相関している。最適な抗けいれん効果 の閾値は約4 mmol/Lであると思われる。[14]
実験室および工業化学
β-ヒドロキシ酪酸はポリエステルの原料で、生分解性プラスチックです。このポリマー、ポリ(3-ヒドロキシ酪酸)もアルカリゲネス・ユートロファスという細菌によって自然に生成されます。[15]
β-ヒドロキシ酪酸は、酸加水分解によってポリ（3-ヒドロキシ酪酸）から抽出することができる。[16]
血漿中のβ-ヒドロキシ酪酸の濃度は、電子受容補因子としてNAD +を使用したβ-ヒドロキシ酪酸脱水素酵素を使用する検査によって測定されます。この酵素によって触媒されるβ-ヒドロキシ酪酸からアセト酢酸への変換により、NAD +がNADHに還元され、電気的変化が発生します。この変化の大きさを使用して、サンプル中の β-ヒドロキシ酪酸の量を推定できます。
参照
注記
- ^ この反応は未知のチオエステラーゼ酵素によって触媒される。[9] [10]
参考文献
- ^ ab Offermanns S, Colletti SL, Lovenberg TW, Semple G, Wise A, IJzerman AP (2011 年 6 月). 「国際基礎・臨床薬理学連合。LXXXII: ヒドロキシカルボン酸受容体 (GPR81、GPR109A、GPR109B) の命名法と分類」.薬理学レビュー。63 (2): 269–290. doi : 10.1124/pr.110.003301 . PMID 21454438.
- ^ ab Offermanns S、Colletti SL、IJzerman AP、Lovenberg TW、Semple G、Wise A、Waters MG。「ヒドロキシカルボン酸受容体」。IUPHAR /BPS薬理学ガイド。国際基礎・臨床薬理学連合。 2018年7月13日閲覧。
- ^ ab 「ブタン酸代謝 - 参照経路」。京都遺伝子ゲノム事典。金久研究所。2017年11月1日。 2018年2月1日閲覧。
- ^ Perelas A, Staros EB (2015年10月30日). 「ベータヒドロキシ酪酸」. Medscape . WebMD LLC . 2017年2月8日閲覧。
- ^ Owen OE、Morgan AP、Kemp HG、Sullivan JM、Herrera MG、Cahill GF（1967年10月）。「断食中の脳代謝」。The Journal of Clinical Investigation。46 （ 10）：1589–1595。doi ：10.1172/ JCI105650。PMC 292907。PMID 6061736 。
- ^ Evans E、Walhin JP、Hengist A、Betts JA、Dearlove DJ、Gonzalez JT（2023年1月）。「ケトンモノエステルの摂取は健康な男性の運動後の血清エリスロポエチン濃度を増加させる」。アメリカ生理学ジャーナル 。内分泌学と代謝。324 （1）：E56–E61。doi ：10.1152/ajpendo.00264.2022。PMC 9870573。PMID 36449571。
- ^ Cahill GF (2006-08-01). 「飢餓時の燃料代謝」. Annual Review of Nutrition . 26 (1): 1–22. doi :10.1146/annurev.nutr.26.061505.111258. PMID 16848698.
- ^ Mikkelsen KH、Seifert T、Secher NH、Grøndal T、van Hall G（2015年2月）。「吸収後の健康な男性における急性高D-β-ヒドロキシ酪酸血症中の全身、脳、骨格筋のケトン体とエネルギー代謝」。 臨床内分泌学および代謝学ジャーナル。100 （2）：636–643。doi ：10.1210/jc.2014-2608。PMID 25415176。
- ^ 「KEGG反応：R10759」。京都遺伝子ゲノム事典。金久研究所。 2016年6月24日閲覧。
- ^ Mock DM、Stratton SL、Horvath TD、Bogusiewicz A、Matthews NI、Henrich CL、Dawson AM、Spencer HJ、Owen SN、Boysen G、Moran JH (2011 年 11 月)。「ビオチン欠乏がわずかにあるヒトでは、ロイシン摂取に対する反応として尿中への 3-ヒドロキシイソバレリック酸および 3-ヒドロキシイソバレリルカルニチンの排泄が増加する」。一次資料。The Journal of Nutrition。141 ( 11 ): 1925–1930。doi :10.3945/jn.111.146126。PMC 3192457。PMID 21918059。
代謝障害により、エノイルCoAヒドラターゼによって触媒される反応で、メチルクロトンCoAが3-ヒドロキシイソバレリルCoAに変換される（22、23）。3-ヒドロキシイソバレリルCoAの蓄積は、3-ヒドロキシイソバレリルCoAのさらなる代謝と解毒が起こらなければ、直接的に、またはアシルCoA：遊離CoAの比率に影響を与えることによって、細胞呼吸を阻害する可能性がある（22）。細胞内コンパートメントに分布する4つのカルニチンアシルCoAトランスフェラーゼによるカルニチンへの転移は、アシル基の重要な貯蔵庫として機能している可能性が高い（39–41）。 3-ヒドロキシイソバレリル CoA は、カルニチンアセチルトランスフェラーゼによって解毒され、3HIA-カルニチンを生成すると考えられています。これは、カルニチン-アシルカルニチントランスロカーゼ (39) を介してミトコンドリア内膜を通過して (したがって、ミトコンドリアから効果的に排出されます)。3HIA-カルニチンは、加水分解酵素によって直接 3HIA に脱アシル化されるか、または 2 回目の CoA 交換を受けて再び 3-ヒドロキシイソバレリル CoA を形成し、その後、チオエステラーゼによって 3HIA と遊離 CoA が放出されると考えられています。
- ^ ab 「バリン、ロイシン、イソロイシンの分解 - 参照経路」。京都遺伝子ゲノム事典。金久研究所。2016年1月27日。 2018年2月1日閲覧。
- ^ ab 「β-D-ヒドロキシ酪酸：生物学的活性」。IUPHAR /BPS薬理学ガイド。国際基礎・臨床薬理学連合。 2018年2月5日閲覧。
- ^ abcdef Sleiman SF、Henry J、Al-Haddad R、El Hayek L、Abou Haidar E、Stringer T、他 (2016 年 6 月)。「運動はケトン体 β-ヒドロキシ酪酸の作用を介して脳由来神経栄養因子 (BDNF) の 発現を促進する」。eLife。5。doi : 10.7554 / eLife.15092。PMC 4915811。PMID 27253067。
- ^ Gilbert DL、Pyzik PL 、 Freeman JM (2000 年 12 月)。「ケトン食：発作抑制は尿ケトンよりも血清ベータヒドロキシ酪酸と相関関係にある」。Journal of Child Neurology。15 ( 12): 787–790。doi : 10.1177 /088307380001501203。PMID 11198492。S2CID 46659339。
- ^ Doi Y, Kunioka M, Nakamura Y, Soga K (1988). 「3-ヒドロキシ酪酸と4-ヒドロキシ酪酸の異常な細菌コポリエステルの核磁気共鳴研究」. Macromolecules . 21 (9): 2722–2727. Bibcode :1988MaMol..21.2722D. doi :10.1021/ma00187a012.
- ^ Seebach D、Beck AK、Breitschuh R 、 Job K (1993 年 4 月)。「バイオポリマーポリ[(R)-3-ヒドロキシ酪酸から(R)-3-ヒドロキシ酪酸およびそのメチルエステルへの直接分解」。有機合成。71 : 39。doi : 10.15227/orgsyn.071.0039。