La β-metilamino- L- alanina , o BMAA , es un aminoácido no proteinogénico producido por las cianobacterias . BMAA es una neurotoxina y su papel potencial en varios trastornos neurodegenerativos es objeto de investigación científica.
Nombres | |
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Nombre IUPAC preferido Ácido (2 S ) -2-Amino-3- (metilamino) propanoico [1] | |
Otros nombres Ácido 2-amino-3-metilaminopropanoico | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
CHEMBL | |
ChemSpider | |
KEGG | |
Malla | alfa-amino-beta-metilaminopropionato |
PubChem CID | |
UNII | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
C 4 H 10 N 2 O 2 | |
Masa molar | 118,136 g · mol −1 |
log P | −0,1 |
Acidez (p K a ) | 1.883 |
Basicidad (p K b ) | 12.114 |
Compuestos relacionados | |
Ácidos alcanoicos relacionados | |
Compuestos relacionados | Dimetilacetamida |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
verificar ( ¿qué es ?) | |
Referencias de Infobox | |
Estructura y propiedades
BMAA es un derivado del aminoácido alanina con un grupo metilamino en la cadena lateral . Este aminoácido no proteinogénico se clasifica como una base polar .
Fuentes y detección
BMAA es producido por cianobacterias en ambientes marinos, de agua dulce y terrestres. [2] [3] En cultivos de cianobacterias no fijadoras de nitrógeno, la producción de BMAA aumenta en un medio sin nitrógeno. [4] BMAA se ha encontrado en organismos acuáticos y en plantas con simbiontes de cianobacterias como ciertos líquenes , el helecho flotante Azolla , los pecíolos de las hojas de la planta de flores tropicales Gunnera , cícadas , así como en animales que comen la cubierta carnosa de semillas de cícadas. , incluidos los zorros voladores . [5] [6] [7] [8]
Hay altas concentraciones de BMAA en las aletas de tiburón. [9] Debido a que BMAA es una neurotoxina, el consumo de sopa de aleta de tiburón y pastillas de cartílago puede representar un riesgo para la salud. [10] La toxina se puede detectar mediante varios métodos de laboratorio, que incluyen cromatografía líquida , cromatografía líquida de alta resolución , espectrometría de masas , analizador de aminoácidos , electroforesis capilar y espectroscopia de RMN . [11]
Neurotoxicidad
BMAA puede atravesar la barrera hematoencefálica en ratas. Lleva más tiempo ingresar al cerebro que a otros órganos, pero una vez allí, queda atrapado en proteínas, formando un reservorio para una liberación lenta con el tiempo. [12] [13]
Mecanismos
Aunque los mecanismos por los cuales BMAA causa la disfunción de la neurona motora y la muerte no se comprenden del todo, la investigación actual sugiere que existen múltiples mecanismos de acción. De forma aguda, BMAA puede actuar como excitotoxina en los receptores de glutamato, como NMDA , AMPA dependiente de calcio y receptores de kainato . [14] [15] Se cree que la activación del receptor 5 de glutamato metabotrópico induce estrés oxidativo en la neurona por el agotamiento del glutatión . [dieciséis]
BMAA puede incorporarse erróneamente en proteínas nacientes en lugar de L -serina , lo que posiblemente cause un plegamiento incorrecto y agregación de proteínas, ambas características de las enfermedades de enredos , incluida la enfermedad de Alzheimer , la enfermedad de Parkinson , la esclerosis lateral amiotrófica (ELA), la parálisis supranuclear progresiva (PSP) y Lewy enfermedad del cuerpo . La investigación in vitro ha demostrado que la asociación de proteínas de BMAA puede inhibirse en presencia de un exceso de L -serina. [17]
Efectos
Un estudio realizado en 2015 con vervet ( Chlorocebus sabaeus ) en St. Kitts, que son homocigotos para el gen apoE4 (una condición que en humanos es un factor de riesgo para la enfermedad de Alzheimer), encontró que los vervet a los que se les administró BMAA por vía oral desarrollaron una histopatología característica. características de la enfermedad de Alzheimer, incluidas las placas de beta amiloide y la acumulación de enredos neurofibrilares . Se encontró que los vervets del ensayo alimentados con dosis más pequeñas de BMAA tenían disminuciones correlativas en estas características patológicas. Además, se descubrió que los vervets a los que se les administró conjuntamente BMAA con serina tenían un 70% menos de placas de beta-amiloide y ovillos neurofibrilares que los que recibieron BMAA solo, lo que sugiere que la serina puede proteger contra los efectos neurotóxicos de BMAA.
Este experimento representa el primer modelo in vivo de la enfermedad de Alzheimer que presenta placas de beta-amiloide y proteína tau hiperfosforilada. Este estudio también demuestra que BMAA, una toxina ambiental, puede desencadenar una enfermedad neurodegenerativa como resultado de una interacción gen-ambiente. [18]
Se han descrito enfermedades locomotoras degenerativas en animales que pastan en especies de cícadas , lo que ha generado interés en un posible vínculo entre la planta y la etiología de la ELA / PDC. Las investigaciones de laboratorio posteriores descubrieron la presencia de BMAA. BMAA indujo neurotoxicidad severa en macacos rhesus , incluidos. [19]
- atrofia de los músculos de las extremidades
- degeneración no reactiva de las células del asta anterior
- degeneración y pérdida parcial de neuronas piramidales de la corteza motora
- disfunción conductual
- déficit de conducción en la vía motora central
- cambios neuropatológicos de las células de Betz de la corteza motora
Hay informes de que concentraciones bajas de BMAA pueden matar selectivamente las neuronas motoras cultivadas de la médula espinal del ratón y producir especies reactivas de oxígeno . [15] [20]
Los científicos también han descubierto que las ratas recién nacidas tratadas con BMAA muestran una neurodegeneración progresiva en el hipocampo, que incluye inclusiones fibrilares intracelulares y deterioro del aprendizaje y la memoria en la edad adulta. [21] [22] [23] Además, se ha informado que el BMAA se excreta en la leche materna de los roedores y, posteriormente, se transfiere a la descendencia lactante, lo que sugiere que la leche materna y de vaca podría ser otras posibles vías de exposición. [24]
Casos humanos
La exposición dietética crónica a BMAA ahora se considera una causa del complejo de esclerosis lateral amiotrófica / parkinsonismo - demencia (ELA / PDC) que tenía una tasa de incidencia extremadamente alta entre la gente Chamorro de Guam . [25] Los chamorros llaman a la condición lytico-bodig . [26] En la década de 1950, las tasas de prevalencia de ELA / PDC y las tasas de mortalidad para los residentes de Chamorro en Guam y Rota eran 50-100 veces mayores que las de los países desarrollados, incluido Estados Unidos. [26] No se encontraron factores hereditarios o virales demostrables para la enfermedad, y una disminución posterior de ELA / PDC después de 1963 en Guam llevó a la búsqueda de agentes ambientales responsables. [27] El uso de harina hecha de semillas de cícadas ( Cycas micronesica [28] ) en alimentos tradicionales disminuyó a medida que esa planta se volvió más rara y la población de Chamorro se volvió más americanizada después de la Segunda Guerra Mundial. [29] Las cícadas albergan cianobacterias simbióticas del género Nostoc en raíces especializadas que empujan hacia la luz a través de la hojarasca; estas cianobacterias producen BMAA. [30]
Además de comer alimentos tradicionales de harina de cícadas directamente, los seres humanos pueden ingerir BMAA a través de la biomagnificación . Los zorros voladores , un manjar chamorro , se alimentan de las semillas carnosas que cubren las semillas de cícadas y concentran la toxina en sus cuerpos. Se analizaron veinticuatro especímenes de zorros voladores de colecciones de museos para detectar BMAA, que se encontró en grandes concentraciones en los zorros voladores de Guam. [31] Actualmente [ ¿cuándo? ] hay estudios que examinan la biomagnificación de BMAA en sistemas marinos y estuarinos y su posible impacto en la salud humana fuera de Guam. [ cita requerida ]
Los estudios sobre el tejido cerebral humano de ELA / PDC, ELA, la enfermedad de Alzheimer , la enfermedad de Parkinson , la enfermedad de Huntington y los controles neurológicos indicaron que BMAA está presente en la enfermedad neurodegenerativa progresiva no genética, pero no en los controles o la enfermedad de Huntington de base genética. [32] [33] [34] [35]
Actualmente, existe una investigación en curso sobre el papel de BMAA como factor ambiental en la enfermedad neurodegenerativa. [36] [37]
Ensayos clínicos
Las formas seguras y eficaces de tratar a los pacientes con ELA con L- serina, que se ha descubierto que protege a los primates no humanos de la neurodegeneración inducida por BMAA, han sido objetivos de los ensayos clínicos realizados por Phoenix Neurological Associates y la clínica Forbes / Norris ALS / MND. y patrocinado por el Instituto de Etnomedicina. [38] [39]
Ver también
- Ácido oxalildiaminopropiónico , una toxina relacionada
- Paul Alan Cox , generalmente identificado como PA Cox entre los investigadores en publicaciones científicas
Referencias
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