El ácido butírico (de griego antiguo : βούτῡρον , que significa "mantequilla"), también conocido bajo el nombre sistemático ácido butanoico , es una cadena lineal de alquilo de ácido carboxílico con la fórmula química CH 3 CH 2 CH 2 CO 2 H. Es un aceitoso , líquido incoloro de olor desagradable . El ácido isobutírico ( ácido 2-metilpropanoico) es un isómero . Las sales y ésteres de ácido butírico se conocen como butiratos o butanoatos.. El ácido no se encuentra ampliamente en la naturaleza, pero sus ésteres están muy extendidos. Es una sustancia química industrial común [7] y un componente importante en el intestino de los mamíferos.
Nombres | |||
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Nombre IUPAC preferido Ácido butanoico [1] | |||
Otros nombres | |||
Identificadores | |||
Modelo 3D ( JSmol ) |
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CHEBI |
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CHEMBL |
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ChemSpider | |||
DrugBank | |||
Tarjeta de información ECHA | 100.003.212 | ||
Número CE |
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KEGG | |||
Malla | Ácido butírico + | ||
PubChem CID | |||
Número RTECS |
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UNII |
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un numero | 2820 | ||
Tablero CompTox ( EPA ) |
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InChI
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Sonrisas
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Propiedades | |||
Fórmula química | C 3H 7COOH | ||
Masa molar | 88,106 g · mol −1 | ||
Apariencia | Líquido incoloro | ||
Olor | Desagradable, similar al vómito o al olor corporal | ||
Densidad | 1,135 g / cm 3 (-43 ° C) [2] 0,9528 g / cm 3 (25 ° C) [3] | ||
Punto de fusion | −5,1 ° C (22,8 ° F; 268,0 K) [3] | ||
Punto de ebullición | 163,75 ° C (326,75 ° F; 436,90 K) [3] | ||
Condiciones de sublimación | Sublima a -35 ° C Δ subl H | ||
solubilidad en agua | Miscible | ||
Solubilidad | Miscible con etanol , éter . Ligeramente soluble en CCl 4 | ||
log P | 0,79 | ||
Presión de vapor | 0,112 kPa (20 ° C) 0,74 kPa (50 ° C) 9,62 kPa (100 ° C) [4] | ||
Constante de la ley de Henry ( k H ) | 5.35 · 10 −4 L · atm / mol | ||
Acidez (p K a ) | 4.82 | ||
Susceptibilidad magnética (χ) | −55,10 · 10 −6 cm 3 / mol | ||
Conductividad térmica | 1,46 · 10 5 W / m · K | ||
Índice de refracción ( n D ) | 1.398 (20 ° C) [3] | ||
Viscosidad | 1.814 c P (15 ° C) [5] 1.426 cP (25 ° C) | ||
Estructura | |||
Estructura cristalina | Monoclínico (−43 ° C) [2] | ||
Grupo espacial | C2 / m [2] | ||
Constante de celosía | a = 8,01 Å, b = 6,82 Å, c = 10,14 Å [2] α = 90 °, β = 111,45 °, γ = 90 ° | ||
Momento bipolar | 0,93 D (20 ° C) [5] | ||
Termoquímica | |||
Capacidad calorífica ( C ) | 178,6 J / mol · K [4] | ||
Entropía molar estándar ( S | 222,2 J / mol · K [5] | ||
Entalpía estándar de formación (Δ f H ⦵ 298 ) | −533,9 kJ / mol [4] | ||
Entalpía estándar de combustión (Δ c H ⦵ 298 ) | 2183,5 kJ / mol [4] | ||
Peligros | |||
Ficha de datos de seguridad | MSDS externa | ||
Pictogramas GHS | [6] | ||
Palabra de señal GHS | Peligro | ||
Declaraciones de peligro GHS | H314 [6] | ||
Consejos de prudencia del SGA | P280 , P305 + 351 + 338 , P310 [6] | ||
NFPA 704 (diamante de fuego) | 3 2 0 | ||
punto de inflamabilidad | 71 a 72 ° C (160 a 162 ° F; 344 a 345 K) [6] | ||
autoignición temperatura | 440 ° C (824 ° F; 713 K) [6] | ||
Límites explosivos | 2,2-13,4% | ||
Dosis o concentración letal (LD, LC): | |||
LD 50 ( dosis media ) | 2000 mg / kg (oral, rata) | ||
Compuestos relacionados | |||
Ácidos carboxílicos relacionados | Ácido propiónico , ácido pentanoico | ||
Compuestos relacionados | Butirato de metilo de butiraldehído de 1-butanol | ||
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
Referencias de Infobox | |||
Historia
El ácido butírico fue observado por primera vez en forma impura en 1814 por el químico francés Michel Eugène Chevreul . En 1818, lo había purificado lo suficiente como para caracterizarlo. Sin embargo, Chevreul no publicó sus primeras investigaciones sobre el ácido butírico; en cambio, depositó sus hallazgos en forma de manuscrito con el secretario de la Academia de Ciencias en París, Francia. Henri Braconnot , un químico francés, también estaba investigando la composición de la mantequilla y estaba publicando sus hallazgos, lo que generó disputas sobre la prioridad. Ya en 1815, Chevreul afirmó que había encontrado la sustancia responsable del olor a mantequilla. [8] En 1817, publicó algunos de sus hallazgos sobre las propiedades del ácido butírico y lo nombró. [9] Sin embargo, no fue hasta 1823 que presentó en detalle las propiedades del ácido butírico. [10] El nombre ácido butírico proviene del griego antiguo : βούτῡρον , que significa "mantequilla", la sustancia en la que se encontró por primera vez. El nombre latino butyrum (o buturum ) es similar.
Ocurrencia
Los triglicéridos del ácido butírico componen del 3 al 4% de la mantequilla. Cuando la mantequilla se vuelve rancia, el ácido butírico se libera del glicérido por hidrólisis . [11] Es uno del subgrupo de ácidos grasos llamados ácidos grasos de cadena corta . El ácido butírico es un ácido carboxílico típico que reacciona con bases y afecta a muchos metales. [12] Se encuentra en grasas animales y aceites vegetales , leche bovina , leche materna , mantequilla , queso parmesano , olor corporal , vómito y como producto de la fermentación anaeróbica (incluso en el colon ). [13] [14] Tiene un sabor parecido a la mantequilla y un olor desagradable . Los mamíferos con buenas capacidades de detección de olores, como los perros , pueden detectarlo a 10 partes por mil millones , mientras que los humanos solo pueden detectarlo en concentraciones superiores a 10 partes por millón . En la fabricación de alimentos se utiliza como aromatizante . [15]
En los seres humanos, el ácido butírico es uno de dos primarios agonistas endógenos de humano hidroxicarboxílico ácido receptor 2 (HCA 2 ), un G i / o -junto G receptor acoplado a proteína . [16] [17]
El ácido butírico está presente como su octil éster en la chirivía ( Pastinaca sativa ) [18] y en la semilla del árbol de ginkgo . [19]
Producción
Industrial
En la industria, el ácido butírico se produce por hidroformilación a partir de propeno y gas de síntesis , formando butiraldehído , que se oxida para dar el producto final. [7]
- H 2 + CO + CH 3 CH = CH 2 → CH 3 CH 2 CH 2 CHO → ácido butírico
Puede separarse de las soluciones acuosas mediante saturación con sales como el cloruro de calcio . La sal de calcio, Ca (C 4 H 7 O 2 ) 2 · H 2 O, es menos soluble en agua caliente que en agua fría.
Biosíntesis microbiana
El butirato es producido por varios procesos de fermentación realizados por bacterias anaeróbicas obligadas . [20] Esta vía de fermentación fue descubierta por Louis Pasteur en 1861. Ejemplos de especies de bacterias productoras de butirato :
- Clostridium butyricum
- Clostridium kluyveri
- Clostridium pasteurianum
- Faecalibacterium prausnitzii
- Fusobacterium nucleatum
- Butyrivibrio fibrisolvens
- Eubacterium limosum
La vía comienza con la división glucolítica de la glucosa en dos moléculas de piruvato , como sucede en la mayoría de los organismos. El piruvato se oxida en acetil coenzima A catalizada por piruvato: ferredoxina oxidorreductasa . Dos moléculas de dióxido de carbono (CO 2 ) y dos moléculas de hidrógeno elemental (H 2 ) se forman como productos de desecho. Posteriormente, se produce ATP en el último paso de la fermentación. Se producen tres moléculas de ATP por cada molécula de glucosa, un rendimiento relativamente alto. La ecuación balanceada para esta fermentación es
- C 6 H 12 O 6 → C 4 H 8 O 2 + 2 CO 2 + 2 H 2
Otras vías para el butirato incluyen la reducción de succinato y la desproporción de crotonato.
Acción | Enzima responsable |
---|---|
La acetil coenzima A se convierte en acetoacetil coenzima A | acetil-CoA-acetil transferasa |
La acetoacetil coenzima A se convierte en β-hidroxibutiril CoA | β-hidroxibutiril-CoA deshidrogenasa |
La β-hidroxibutiril CoA se convierte en crotonil CoA | crotonasa |
Crotonil CoA se convierte en butiril CoA (CH 3 CH 2 CH 2 C = O-CoA) | butiril CoA deshidrogenasa |
Un grupo fosfato reemplaza a CoA para formar butiril fosfato | fosfobutirilasa |
El grupo fosfato se une al ADP para formar ATP y butirato. | butirato quinasa |
Varias especies forman acetona y n- butanol en una vía alternativa, que comienza como fermentación de butirato. Algunas de estas especies son:
- Clostridium acetobutylicum , el productor más destacado de acetona y butanol, también utilizado en la industria
- Clostridium beijerinckii
- Clostridium tetanomorphum
- Clostridium aurantibutyricum
Estas bacterias comienzan con la fermentación de butirato, como se describió anteriormente, pero, cuando el pH cae por debajo de 5, cambian a la producción de butanol y acetona para evitar una mayor disminución del pH. Se forman dos moléculas de butanol por cada molécula de acetona.
El cambio en la vía ocurre después de la formación de acetoacetil CoA. Este intermedio toma dos caminos posibles:
- acetoacetil CoA → acetoacetato → acetona
- acetoacetil CoA → butiril CoA → butiraldehído → butanol
Fuentes de fibra fermentable
Los residuos de fibra altamente fermentables, como los del almidón resistente , el salvado de avena , la pectina y el guar, son transformados por bacterias del colon en ácidos grasos de cadena corta (AGCC), incluido el butirato, que producen más AGCC que las fibras menos fermentables, como las celulosas . [14] [21] Un estudio encontró que el almidón resistente produce consistentemente más butirato que otros tipos de fibra dietética . [22] La producción de AGCC a partir de fibras en rumiantes como el ganado es responsable del contenido de butirato de la leche y la mantequilla. [13] [23]
Los fructanos son otra fuente de fibras dietéticas solubles prebióticas que pueden digerirse para producir butirato. [24] A menudo se encuentran en las fibras solubles de los alimentos con alto contenido de azufre , como el allium y las verduras crucíferas . Fuentes de fructanos incluyen trigo (aunque algo de trigo cepas tales como deletreado contener cantidades inferiores), [25] el centeno , la cebada , la cebolla , el ajo , Jerusalén y alcachofa , espárragos , remolacha , achicoria , hojas de diente de león , puerro , achicoria , la parte blanca de cebolleta , brócoli , coles de Bruselas , repollo , hinojo y prebióticos , como fructooligosacáridos ( FOS ), oligofructosa e inulina . [26] [27]
Reacciones
El ácido butírico reacciona como un ácido carboxílico típico: puede formar derivados de amida , éster , anhídrido y cloruro . [28] Este último, el cloruro de butirilo, se usa comúnmente como intermedio para obtener los demás.
Usos
El ácido butírico se utiliza en la preparación de varios ésteres de butirato. Se utiliza para producir butirato de acetato de celulosa (CAB), que se utiliza en una amplia variedad de herramientas, pinturas y revestimientos, y es más resistente a la degradación que el acetato de celulosa . [29] Sin embargo, el CAB puede degradarse con la exposición al calor y la humedad, liberando ácido butírico. [30]
Los ésteres de ácido butírico de bajo peso molecular, como el butirato de metilo , tienen en su mayoría aromas o sabores agradables. [7] Como consecuencia, se utilizan como aditivos alimentarios y de perfumes. Es un aromatizante alimentario aprobado en la base de datos FLAVIS de la UE (número 08.005).
Debido a su fuerte olor, también se ha utilizado como aditivo para cebos de pesca. [31] Muchos de los sabores disponibles comercialmente que se utilizan en los cebos de carpa ( Cyprinus carpio ) utilizan ácido butírico como base de éster; sin embargo, no está claro si el ácido butírico atrae a los peces o las sustancias que se le agregan. El ácido butírico fue, sin embargo, uno de los pocos ácidos orgánicos que se mostró apetecible tanto para la tenca como para el amargor . [32] La sustancia también ha sido utilizada como bomba fétida por la Sea Shepherd Conservation Society para perturbar a las tripulaciones balleneras japonesas . [33]
Farmacología
Enzima inhibida | IC 50 ( nM ) | Nota de entrada |
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HDAC1 | 16 000 | |
HDAC2 | 12 000 | |
HDAC3 | 9.000 | |
HDAC4 | 2,000,000 | Límite inferior |
HDAC5 | 2,000,000 | Límite inferior |
HDAC6 | 2,000,000 | Límite inferior |
HDAC7 | 2,000,000 | Límite inferior |
HDAC8 | 15.000 | |
HDAC9 | 2,000,000 | Límite inferior |
CA1 | 511.000 | |
CA2 | 1.032.000 | |
Objetivo de GPCR | pEC 50 | Nota de entrada |
FFAR2 | 2,9–4,6 | Agonista completo |
FFAR3 | 3.8–4.9 | Agonista completo |
HCA 2 | 2.8 | Agonista |
Farmacodinamia
El ácido butírico (pK a 4,82) está completamente ionizado a pH fisiológico , por lo que su anión es el material de mayor relevancia en los sistemas biológicos. Es uno de los dos primarios agonistas endógenos de humano receptor de ácido hidroxicarboxílico 2 (HCA 2 , también conocido como GPR109A), un G i / o -junto G receptor acoplado a proteína (GPCR), [16] [17]
Como otros ácidos grasos de cadena corta (AGCC), el butirato es un agonista de los receptores de ácidos grasos libres FFAR2 y FFAR3 , que funcionan como sensores de nutrientes que facilitan el control homeostático del equilibrio energético ; sin embargo, entre el grupo de AGCC, solo el butirato es un agonista de HCA 2 . [36] [37] [38] También es un inhibidor de HDAC (específicamente, HDAC1, HDAC2, HDAC3 y HDAC8), [34] [35] un fármaco que inhibe la función de las enzimas histona desacetilasa , lo que favorece un estado acetilado de histonas en las células. [38] La acetilación de histonas afloja la estructura de la cromatina al reducir la atracción electrostática entre las histonas y el ADN . [38] En general, se cree que los factores de transcripción no podrán acceder a regiones donde las histonas están estrechamente asociadas con el ADN (es decir, no acetiladas, por ejemplo, heterocromatina). [ cita médica necesaria ] Por lo tanto, se cree que el ácido butírico mejora la actividad transcripcional en los promotores, [38] que suelen estar silenciados o regulados negativamente debido a la actividad de la histona desacetilasa.
Farmacocinética
El butirato que se produce en el colon a través de la fermentación microbiana de la fibra dietética es absorbido y metabolizado principalmente por los colonocitos y el hígado [nota 1] para la generación de ATP durante el metabolismo energético; sin embargo, algo de butirato se absorbe en el colon distal , que no está conectado a la vena porta, lo que permite la distribución sistémica de butirato a múltiples sistemas orgánicos a través del sistema circulatorio. [38] El butirato que ha alcanzado la circulación sistémica puede cruzar fácilmente la barrera hematoencefálica a través de transportadores de monocarboxilato (es decir, ciertos miembros del grupo de transportadores SLC16A ). [39] [40] Otros transportadores que median el paso del butirato a través de las membranas lipídicas incluyen SLC5A8 (SMCT1), SLC27A1 (FATP1) y SLC27A4 (FATP4). [34] [40]
Metabolismo
El ácido butírico es metabolizado por varias XM-ligasas humanas (ACSM1, ACSM2B, ASCM3, ACSM4, ACSM5 y ACSM6), también conocidas como butirato-CoA ligasa. [41] [42] El metabolito producido por esta reacción es butiril-CoA , y se produce de la siguiente manera: [41]
- Trifosfato de adenosina + ácido butírico + coenzima A → monofosfato de adenosina + pirofosfato + butiril-CoA
Como ácido graso de cadena corta , el butirato es metabolizado por las mitocondrias como fuente de energía (es decir, trifosfato de adenosina o ATP) a través del metabolismo de los ácidos grasos . [38] En particular, es una fuente de energía importante para las células que recubren el colon de los mamíferos (colonocitos). [24] Sin butiratos, las células del colon se someten a autofagia (es decir, autodigestión) y mueren. [43]
En los seres humanos, la tributirina , precursora del butirato , que está presente de forma natural en la mantequilla, es metabolizada por la triacilglicerol lipasa en dibutirina y butirato a través de la reacción: [44]
- Tributirina + H 2 O → dibutyrin + butírico
Bioquímica
El butirato tiene numerosos efectos sobre la homeostasis energética y enfermedades relacionadas ( diabetes y obesidad ), inflamación y función inmunológica (por ejemplo, tiene efectos antimicrobianos y anticancerígenos pronunciados ) en humanos. Estos efectos ocurren a través de su metabolismo por las mitocondrias para generar ATP durante el metabolismo de los ácidos grasos o a través de uno o más de sus objetivos enzimáticos modificadores de histonas (es decir, las histonas desacetilasas de clase I ) y receptores acoplados a proteína G (es decir, FFAR2 , FFAR3 , y HCA 2 ). [36] [45]
En el intestino de los mamíferos
El butirato es esencial para albergar la homeostasis inmunitaria. [36] Aunque el papel y la importancia del butirato en el intestino no se comprenden completamente, muchos investigadores argumentan que el agotamiento de las bacterias productoras de butirato en pacientes con varias afecciones vasculíticas es esencial para la patogenia de estos trastornos. Un agotamiento de butirato en el intestino generalmente es causado por la ausencia o el agotamiento de bacterias productoras de butirato (BPB). Este agotamiento de BPB conduce a disbiosis microbiana . Esto se caracteriza por una baja biodiversidad general y un agotamiento de los miembros clave productores de butirato. El butirato es un metabolito microbiano esencial con un papel vital como modulador de la función inmunológica adecuada en el huésped. Se ha demostrado que los niños que carecen de BPB son más susceptibles a las enfermedades alérgicas [46] y la diabetes tipo 1. [47] El butirato también se reduce en una dieta baja en fibra que puede inducir inflamación y tener otros efectos adversos en la medida en que estos ácidos grasos de cadena corta activan PPAR-γ . [48]
El butirato ejerce un papel clave para el mantenimiento de la homeostasis inmunológica tanto a nivel local (en el intestino) como sistémico (a través del butirato circulante). Se ha demostrado que promueve la diferenciación de las células T reguladoras . En particular, el butirato circulante provoca la generación de células T reguladoras extratímicas. Los bajos niveles de butirato en sujetos humanos podrían favorecer un control reducido mediado por células T reguladoras, promoviendo así una potente respuesta inmunopatológica de células T. [49] Por otro lado, se ha informado que el butirato intestinal inhibe las citocinas proinflamatorias locales. Por lo tanto, la ausencia o el agotamiento de estos BPB en el intestino podría ser una posible ayuda en la respuesta inflamatoria demasiado activa. El butirato en el intestino también protege la integridad de la barrera epitelial intestinal. Por tanto, la disminución de los niveles de butirato da lugar a una barrera epitelial intestinal dañada o disfuncional. [50]
En un estudio de investigación de 2013 realizado por Furusawa et al, se descubrió que el butirato derivado de microbios es esencial para inducir la diferenciación de las células T reguladoras del colon en ratones. Esto es de gran importancia y posiblemente relevante para la patogénesis y vasculitis asociadas con muchas enfermedades inflamatorias porque las células T reguladoras tienen un papel central en la supresión de respuestas inflamatorias y alérgicas. [51] En varios estudios de investigación, se ha demostrado que el butirato induce la diferenciación de las células T reguladoras in vitro e in vivo. [52] La capacidad antiinflamatoria del butirato ha sido ampliamente analizada y respaldada por muchos estudios. Se ha descubierto que el butirato producido por microorganismos acelera la producción de células T reguladoras, aunque el mecanismo específico por el cual lo hace no está claro. [53] Más recientemente, se ha demostrado que el butirato juega un papel esencial y directo en la modulación de la expresión génica de las células T citotóxicas. [54] El butirato también tiene un efecto antiinflamatorio sobre los neutrófilos, reduciendo su migración a las heridas. Este efecto está mediado por el receptor HCA 1 [55].
Inmunomodulación e inflamación.
Los efectos del butirato sobre el sistema inmunológico están mediados por la inhibición de las histonas desacetilasas de clase I y la activación de sus receptores receptores acoplados a proteína G : HCA 2 (GPR109A), FFAR2 (GPR43) y FFAR3 (GPR41). [37] [56] Entre los ácidos grasos de cadena corta , el butirato es el promotor más potente de las células T reguladoras intestinales in vitro y el único del grupo que es un ligando de HCA 2 . [37] Se ha demostrado que es un mediador fundamental de la respuesta inflamatoria del colon. Posee potencial preventivo y terapéutico para contrarrestar la colitis ulcerosa mediada por inflamación y el cáncer colorrectal .
El butirato ha establecido propiedades antimicrobianas en humanos que están mediadas por el péptido antimicrobiano LL-37 , que induce mediante la inhibición de HDAC en la histona H3. [56] [57] [58] In vitro, el butirato aumenta la expresión génica de FOXP3 (el regulador de la transcripción de Tregs ) y promueve las células T reguladoras del colon (Tregs) mediante la inhibición de las histonas desacetilasas de clase I ; [37] [56] a través de estas acciones, aumenta la expresión de interleucina 10 , una citocina antiinflamatoria . [56] [37] El butirato también suprime la inflamación colónica al inhibir las vías de señalización de IFN-γ - STAT1 , que está mediada parcialmente por la inhibición de la histona desacetilasa . Mientras que la señalización transitoria de IFN-γ generalmente se asocia con una respuesta inmune normal del huésped , la señalización crónica de IFN-γ se asocia a menudo con inflamación crónica. Se ha demostrado que el butirato inhibe la actividad de HDAC1 que se une al promotor del gen Fas en las células T, lo que da como resultado la hiperacetilación del promotor Fas y la regulación positiva del receptor Fas en la superficie de las células T. [59]
Al igual que otros agonistas de HCA 2 estudiados, el butirato también produce efectos antiinflamatorios marcados en una variedad de tejidos, incluidos el cerebro, el tracto gastrointestinal, la piel y el tejido vascular . [60] [61] [62] La unión de butirato en FFAR3 induce la liberación de neuropéptido Y y promueve la homeostasis funcional de la mucosa colónica y el sistema inmunológico entérico. [63]
Cáncer
Se ha demostrado que el butirato es un mediador crítico de la respuesta inflamatoria del colon. Es responsable de aproximadamente el 70% de la energía de los colonocitos, siendo un SCFA crítico en la homeostasis del colon . [64] El butirato posee potencial tanto preventivo como terapéutico para contrarrestar la colitis ulcerosa (CU) mediada por inflamación y el cáncer colorrectal . [65] Produce diferentes efectos en células sanas y cancerosas: esto se conoce como la "paradoja del butirato". En particular, el butirato inhibe las células tumorales colónicas y estimula la proliferación de células epiteliales colónicas sanas. [66] [67] La explicación de por qué el butirato es una fuente de energía para los colonocitos normales e induce la apoptosis en las células cancerosas del colon es el efecto Warburg en las células cancerosas, que conduce a que el butirato no se metabolice adecuadamente. Este fenómeno conduce a la acumulación de butirato en el núcleo, que actúa como inhibidor de la histona desacetilasa (HDAC). [68] Un mecanismo subyacente a la función del butirato en la supresión de la inflamación del colon es la inhibición de las vías de señalización de IFN-γ / STAT1 . Se ha demostrado que el butirato inhibe la actividad de HDAC1 que se une al promotor del gen Fas en las células T , lo que da como resultado la hiperacetilación del promotor Fas y la regulación al alza del receptor Fas en la superficie de las células T. Por tanto, se sugiere que el butirato potencia la apoptosis de las células T en el tejido del colon y, por tanto, elimina la fuente de inflamación (producción de IFN-γ). [69] El butirato inhibe la angiogénesis inactivando la actividad del factor de transcripción Sp1 y regulando negativamente la expresión del gen del factor de crecimiento endotelial vascular . [70]
En resumen, la producción de ácidos grasos volátiles como el butirato a partir de fibras fermentables puede contribuir al papel de la fibra dietética en el cáncer de colon. Los ácidos grasos de cadena corta , que incluyen el ácido butírico, son producidos por bacterias beneficiosas del colon ( probióticos ) que se alimentan o fermentan los prebióticos, que son productos vegetales que contienen fibra dietética. Estos ácidos grasos de cadena corta benefician a los colonocitos al aumentar la producción de energía y pueden proteger contra el cáncer de colon al inhibir la proliferación celular. [21]
Por el contrario, algunos investigadores han tratado de eliminar el butirato y considerarlo como un posible impulsor del cáncer. [71] Los estudios en ratones indican que impulsa la transformación de las células epiteliales del colon con deficiencia de MSH2 . [72]
Tratamientos potenciales de la restauración de butirato
Debido a la importancia del butirato como regulador inflamatorio y contribuyente del sistema inmunológico, la depleción de butirato podría ser un factor clave que influya en la patogenia de muchas enfermedades vasculíticas . Por lo tanto, es esencial mantener niveles saludables de butirato en el intestino. Los trasplantes de microbiota fecal (para restaurar BPB y simbiosis en el intestino) podrían ser efectivos al reponer los niveles de butirato. En este tratamiento, una persona sana dona sus heces para trasplantarlas a una persona con disbiosis. Una opción de tratamiento menos invasiva es la administración de butirato, como suplementos orales o enemas, que ha demostrado ser muy eficaz para acabar con los síntomas de la inflamación con efectos secundarios mínimos o nulos. En un estudio en el que los pacientes con colitis ulcerosa fueron tratados con enemas de butirato, la inflamación disminuyó significativamente y el sangrado cesó por completo después de la administración de butirato. [73]
Adiccion
El ácido butírico es un inhibidor de HDAC que es selectivo para las HDAC de clase I en humanos. [34] Las HDAC son enzimas modificadoras de histonas que pueden causar desacetilación de histonas y represión de la expresión génica. Las HDAC son reguladores importantes de la formación sináptica, la plasticidad sináptica y la formación de la memoria a largo plazo . Se sabe que los HDAC de clase I intervienen en la mediación del desarrollo de una adicción . [74] [75] [76] El ácido butírico y otros inhibidores de HDAC se han utilizado en investigaciones preclínicas para evaluar los efectos transcripcionales, neurales y conductuales de la inhibición de HDAC en animales adictos a las drogas. [76] [77] [78]
Sales y ésteres de butirato
El butirato o butanoato , ion es C 2 H 5 C O O - , la base conjugada del ácido butírico. Es la forma que se encuentra en los sistemas biológicos a pH fisiológico . Un compuesto butírico o butanoico es una sal carboxilato o éster de ácido butírico.
Ejemplos de
Sales
- Butirato de sodio
Ésteres
- Butirato de butilo
- Butiril-CoA
- Butirato de acetato de celulosa (droga para aviones)
- Benzoato de estradiol butirato
- Butirato de etilo
- Butirato de metilo
- Butirato de pentilo
- Tributirina
Ver también
- Lista de ácidos grasos saturados
- Histona
- Enzima modificadora de histonas
- Histona acetilasa
- Histona desacetilasa
- Enzima modificadora de histonas
- Ácidos hidroxibutíricos
- ácido α-hidroxibutírico
- ácido β-hidroxibutírico
- ácido γ-hidroxibutírico
- ácido β-metilbutírico
- ácido β-hidroxi β-metilbutírico
Notas
- ^ La mayor parte del butirato que se absorbe en el plasma sanguíneo desde el colon ingresa al sistema circulatorio a través de la vena porta ; la mayor parte del butirato que ingresa al sistema circulatorio por esta vía es absorbido por el hígado. [38]
Referencias
Este artículo incorpora texto de una publicación que ahora es de dominio público : Chisholm, Hugh, ed. (1911). " Ácido butírico ". Encyclopædia Britannica (11ª ed.). Prensa de la Universidad de Cambridge.
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Los ácidos grasos de cadena corta (AGCC) como el acetato, butirato y propionato, que se producen mediante la fermentación microbiana intestinal de la fibra dietética, se reconocen como fuentes de energía esenciales del huésped y actúan como moléculas de transducción de señales a través de receptores acoplados a proteína G (FFAR2, FFAR3, OLFR78, GPR109A) y como reguladores epigenéticos de la expresión génica por inhibición de la histona desacetilasa (HDAC). Evidencia reciente sugiere que la fibra dietética y los AGCC derivados de microbios intestinales ejercen múltiples efectos beneficiosos sobre el metabolismo energético del hospedador no solo al mejorar el entorno intestinal, sino también al afectar directamente a varios tejidos periféricos del hospedador.
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Otros estudios in vivo en nuestros laboratorios indicaron que varios compuestos, incluidos acetato, propionato, butirato, ácido benzoico, ácido salicílico, ácido nicotínico y algunos antibióticos β-lactámicos pueden ser transportados por el MCT en la BBB. 21 ... La captación de ácido valproico se redujo en presencia de ácidos grasos de cadena media como hexanoato, octanoato y decanoato, pero no propionato o butirato, lo que indica que el ácido valproico se capta en el cerebro a través de un sistema de transporte de medios. ácidos grasos de cadena corta, no ácidos grasos de cadena corta.
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Se sabe que los transportadores de monocarboxilatos (MCT) median el transporte de monocarboxilatos de cadena corta como el lactato, el piruvato y el butirato. ... MCT1 y MCT4 también se han asociado con el transporte de ácidos grasos de cadena corta, como el acetato y el formiato, que luego se metabolizan en los astrocitos [78]. ... SLC5A8 se expresa en tejido de colon normal y funciona como un supresor de tumores en el colon humano con el silenciamiento de este gen que se produce en el carcinoma de colon. Este transportador está involucrado en la absorción concentrada de butirato y piruvato producidos como producto de la fermentación por bacterias del colon.
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Tabla 3: Seleccionar péptidos antimicrobianos humanos y sus objetivos propuestos
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enlaces externos
- Datos de referencia estándar del NIST para ácido butanoico