beta -Methylamino- L -Alanin - beta-Methylamino-L-alanine

"BMAA" leitet hier weiter. Für andere Verwendungen siehe BMAA (Begriffsklärung) .
β-Methylamino- L- alanin
Stereo, Skelettformel von Beta-Methylamino-L-Alanin (S)
Namen
Bevorzugter IUPAC-Name
(2 S )-2-Amino-3-(methylamino)propansäure
Andere Namen
2-Amino-3-methylaminopropansäure
Bezeichner
3D-Modell ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
KEGG
Gittergewebe Alpha-Amino-Beta-Methylaminopropionat
UNII
  • InChI=1S/C4H10N2O2/c1-6-2-3(5)4(7)8/h3,6H,2,5H2,1H3,(H,7,8)/t3-/m0/s1 ☒n
    Schlüssel: UJVHVMNGOZXSOZ-VKHMYHEASA-N ☒n
  • CNC[C@@H](C(=O)O)N
Eigenschaften
C 4 H 10 N 2 O 2
Molmasse 118,136  g·mol -1
log P −0,1
Säure (p K a ) 1.883
Basizität (p K b ) 12.114
Verwandte Verbindungen
Verwandte Alkansäuren
Verwandte Verbindungen
 Dimethylacetamid
Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die Daten auf Materialien im Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa).
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Infobox-Referenzen

β-Methylamino- L- alanin oder BMAA ist eine nicht-proteinogene Aminosäure, die von Cyanobakterien produziert wird . BMAA ist ein Neurotoxin und seine potenzielle Rolle bei verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen ist Gegenstand wissenschaftlicher Forschung.

Struktur und Eigenschaften

BMAA ist ein Derivat der Aminosäure Alanin mit einer Methylaminogruppe an der Seitenkette . Diese nicht-proteinogene Aminosäure wird als polare Base klassifiziert .

Quellen und Erkennung

BMAA wird von Cyanobakterien in Meer-, Süßwasser- und terrestrischen Umgebungen produziert. In kultivierten nicht stickstofffixierenden Cyanobakterien steigt die BMAA-Produktion in einem stickstoffarmen Medium. BMAA wurde in Wasserorganismen und in Pflanzen mit Cyanobakterien- Symbionten wie bestimmten Flechten , dem Schwimmfarn Azolla , den Blattstielen der tropischen Blütenpflanze Gunnera , Palmfarnen sowie in Tieren, die die fleischige Hülle von Palmfarnsamen fressen, einschließlich fliegender Füchse .

In Haiflossen sind hohe Konzentrationen von BMAA vorhanden. Da es sich bei BMAA um ein Neurotoxin handelt, kann der Verzehr von Haifischflossensuppe und Knorpelpillen daher ein Gesundheitsrisiko darstellen. Das Toxin kann über verschiedene Labormethoden nachgewiesen werden, darunter Flüssigkeitschromatographie , Hochleistungsflüssigkeitschromatographie , Massenspektrometrie , Aminosäureanalysator , Kapillarelektrophorese und NMR-Spektroskopie .

Neurotoxizität

BMAA kann bei Ratten die Blut-Hirn-Schranke überwinden . Es dauert länger, in das Gehirn zu gelangen als in andere Organe, aber dort wird es in Proteinen eingeschlossen und bildet ein Reservoir für die langsame Freisetzung im Laufe der Zeit.

Mechanismen

Obwohl die Mechanismen, durch die BMAA die Dysfunktion und den Tod von Motoneuronen verursacht, nicht vollständig verstanden sind, legt die aktuelle Forschung nahe, dass es mehrere Wirkmechanismen gibt. Akut kann BMAA als Exzitotoxin auf Glutamatrezeptoren wie NMDA , Calcium-abhängiges AMPA und Kainatrezeptoren wirken. Es wird angenommen, dass die Aktivierung des metabotropen Glutamatrezeptors 5 oxidativen Stress im Neuron durch Verarmung an Glutathion induziert .

BMAA kann in naszierende Proteine anstelle von Fehleinbau wird L -serin , möglicherweise Proteinfehlfaltung und Aggregation verursacht, wobei beiden Kennzeichen Gewirre Erkrankungen , einschließlich Alzheimer-Krankheit , Parkinson-Krankheit , amyotrophe Lateralsklerose (ALS), progressive supranukleäre Lähmung (PSP) und Lewy Krankheit des Körpers . In-vitro- Forschung hat gezeigt, dass die Proteinassoziation von BMAA in Gegenwart von überschüssigem L- Serin gehemmt werden kann .

Auswirkungen

Eine 2015 durchgeführte Studie mit Meerkatzen ( Chlorocebus sabaeus ) in St. Kitts, die homozygot für das apoE4- Gen sind (ein Zustand, der beim Menschen ein Risikofaktor für die Alzheimer-Krankheit ist), ergab, dass Meerkatzen, denen BMAA oral verabreicht wurde, charakteristische histopathologische Merkmale entwickelten der Alzheimer-Krankheit, einschließlich Amyloid-Beta- Plaques und neurofibrillärer Knäuelakkumulation . Bei Meerkatzen in der Studie, die mit kleineren Dosen von BMAA gefüttert wurden, wurde eine korrelative Abnahme dieser pathologischen Merkmale festgestellt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Meerkatzen, denen BMAA zusammen mit Serin verabreicht wurde , 70 % weniger Beta-Amyloid-Plaques und neurofibrilläre Knäuel aufwiesen als solche, denen BMAA allein verabreicht wurde, was darauf hindeutet, dass Serin gegen die neurotoxischen Wirkungen von BMAA schützen könnte.

Dieses Experiment stellt das erste In-vivo-Modell der Alzheimer-Krankheit dar, das sowohl Beta-Amyloid-Plaques als auch hyperphosphoryliertes Tau-Protein aufweist. Diese Studie zeigt auch, dass BMAA, ein Umweltgift, als Folge einer Gen-Umwelt-Interaktion neurodegenerative Erkrankungen auslösen kann.

Degenerative Erkrankungen des Bewegungsapparates wurden bei Tieren beschrieben, die auf Palmfarnarten weiden , was das Interesse an einer möglichen Verbindung zwischen der Pflanze und der Ätiologie von ALS/PDC schürt. Nachfolgende Laboruntersuchungen entdeckten das Vorhandensein von BMAA. BMAA induzierte schwere Neurotoxizität bei Rhesusaffen , einschließlich:

Es gibt Berichte , dass niedrige BMAA - Konzentrationen kultivierte Motoneuronen aus dem Rückenmark von Mäusen selektiv abtöten und reaktive Sauerstoffspezies produzieren können .

Wissenschaftler haben auch herausgefunden, dass neugeborene Ratten, die mit BMAA behandelt wurden, eine fortschreitende Neurodegeneration im Hippocampus aufweisen, einschließlich intrazellulärer fibrillärer Einschlüsse, und beeinträchtigtes Lernen und Gedächtnis als Erwachsene. Es wurde berichtet, dass BMAA in die Muttermilch von Nagetieren ausgeschieden und anschließend auf die säugenden Nachkommen übertragen wird, was darauf hindeutet, dass Mutter- und Kuhmilch andere mögliche Expositionswege sein könnten.

Menschliche Fälle

Chronische Aufnahme über die Nahrung zu BMAA gilt heute als eine Ursache für den als amyotrophe Lateralsklerose / Parkinson - Demenz - Komplex (ALS / PDC) , die eine extrem hohe Rate der Inzidenz unter den hatte Chamorro Leute von Guam . Die Chamorro nennen den Zustand lytico-bodig . In den 1950er Jahren waren die ALS/PDC-Prävalenz- und Sterberaten für Chamorro-Bewohner in Guam und Rota 50- bis 100-mal höher als in entwickelten Ländern, einschließlich der Vereinigten Staaten. Es wurden keine nachweisbaren erblichen oder viralen Faktoren für die Krankheit gefunden, und ein anschließender Rückgang von ALS/PDC nach 1963 auf Guam führte zur Suche nach verantwortlichen Umweltfaktoren. Die Verwendung von Mehl aus Palmfarnsamen ( Cycas micronesica ) in traditionellen Lebensmitteln nahm ab, da diese Pflanze seltener wurde und die Chamorro-Population nach dem Zweiten Weltkrieg stärker amerikanisiert wurde. Cycads beherbergen symbiotische Cyanobakterien der Gattung Nostoc in spezialisierten Wurzeln, die sich durch die Laubstreu ins Licht drängen; diese Cyanobakterien produzieren BMAA.

Zusätzlich zum direkten Verzehr traditioneller Lebensmittel aus Palmfarnmehl kann BMAA durch Biomagnifikation vom Menschen aufgenommen werden . Flughunde , eine Delikatesse der Chamorro , suchen auf der fleischigen Samenhülle von Palmfarnsamen und konzentrieren das Gift in ihren Körpern. 24 Exemplare von Flughunden aus Museumssammlungen wurden auf BMAA getestet, das in großen Konzentrationen in den Flughunden aus Guam gefunden wurde. Derzeit gibt es Studien, die die BMAA-Biomagnifikation in Meeres- und Flussmündungssystemen und ihre möglichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit außerhalb von Guam untersuchen.

Studien an menschlichem Hirngewebe von ALS/PDC, ALS, Alzheimer-Krankheit , Parkinson-Krankheit, Huntington-Krankheit und neurologischen Kontrollen zeigten, dass BMAA bei nicht-genetisch fortschreitenden neurodegenerativen Erkrankungen vorhanden ist, jedoch nicht bei Kontrollen oder genetisch bedingter Huntington-Krankheit.

Derzeit wird die Rolle von BMAA als Umweltfaktor bei neurodegenerativen Erkrankungen weiter erforscht.

Klinische Versuche

Sichere und wirksame Möglichkeiten zur Behandlung von ALS-Patienten mit L- Serin, das nachweislich nicht-menschliche Primaten vor BMAA-induzierter Neurodegeneration schützt, waren Ziele klinischer Studien, die von den Phoenix Neurological Associates und der Forbes/Norris ALS/MND-Klinik durchgeführt wurden und gefördert vom Institut für Ethnomedizin.

Siehe auch

Verweise