Trimetilamina N -óxido ( OTMA ) es un compuesto orgánico con la fórmula (CH 3 ) 3 NO. Pertenece a la clase de óxidos de amina . Aunque se conoce el compuesto anhidro, normalmente se encuentra N -óxido de trimetilamina como dihidrato . Tanto los materiales anhidros como los hidratados son sólidos blancos solubles en agua.
Nombres | |
---|---|
Nombre IUPAC preferido N , N -óxido de N- dimetilmetanamina | |
Otros nombres Óxido de trimetilamina, TMAO, TMANO | |
Identificadores | |
| |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
ChemSpider | |
Tarjeta de información ECHA | 100.013.341 |
KEGG | |
PubChem CID | |
UNII |
|
Tablero CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
Propiedades | |
C 3 H 9 N O | |
Masa molar | 75.11 |
Apariencia | sólido incoloro |
Punto de fusion | 220 a 222 ° C (428 a 432 ° F; 493 a 495 K) (dihidrato: 96 ° C) |
bien | |
5.4 D | |
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 | |
El TMAO se encuentra en los tejidos de los crustáceos y peces marinos, donde evita que la presión del agua distorsione las proteínas y, por lo tanto, mate al animal. La concentración de TMAO aumenta con la profundidad a la que vive el animal; La TMAO se encuentra en altas concentraciones en la especie descrita de vida más profunda, Pseudoliparis swirei , que se encontró en la Fosa de las Marianas , a una profundidad registrada de 8.076 m (26.496 pies). [1] [2]
El TMAO es un producto de la oxidación de la trimetilamina , un metabolito común en los animales. El TMAO se biosintetiza a partir de trimetilamina , que se deriva de la colina . [3]
animales marinos
N -óxido de trimetilamina es un osmolito que se encuentra en moluscos, crustáceos y todos los peces marinos. Es un estabilizador de proteínas que sirve para contrarrestar los efectos desestabilizadores de proteínas de la presión. En general, los cuerpos de los animales que viven a grandes profundidades están adaptados a ambientes de alta presión al tener presentes en sus células biomoléculas resistentes a la presión y pequeñas moléculas orgánicas, conocidas como piezolitos, de las cuales el TMAO es el más abundante. Estos piezolitos dan a las proteínas la flexibilidad que necesitan para funcionar correctamente bajo una gran presión. [1] [2] [4] [5] [6]
El TMAO se descompone en trimetilamina (TMA), que es el principal olor característico de los mariscos degradados.
Química
El TMAO se puede sintetizar a partir de trimetilamina mediante tratamiento con peróxido de hidrógeno: [7]
- H 2 O 2 + (CH 3 ) 3 N → H 2 O + (CH 3 ) 3 NO
El dihidrato se deshidrata mediante destilación azeotrópica en dimetilformamida . [8]
Aplicaciones de laboratorio
El óxido de trimetilamina se utiliza en experimentos de plegamiento de proteínas para contrarrestar los efectos de despliegue de la urea . [9]
En la reacción de química organometálica de abstracción nucleofílica , se emplea Me 3 NO como agente de descarbonilación de acuerdo con la siguiente estequiometría:
- M (CO) n + Me 3 NO + L → M (CO) n-1 L + Me 3 N + CO 2
Esta reacción se usa para descomplejar ligandos orgánicos de metales, por ejemplo , de (dieno) Fe (CO) 3 . [7]
Se utiliza en determinadas reacciones de oxidación, por ejemplo, la conversión de yoduros de alquilo en el aldehído correspondiente . [10]
Efectos sobre la estabilidad de las proteínas
Se ha descubierto que los efectos de TMAO sobre la columna vertebral y los residuos cargados de péptidos estabilizan las conformaciones compactas, [11] mientras que los efectos de TMAO sobre los residuos apolares conducen al hinchamiento del péptido. Esto sugiere mecanismos competitivos de TMAO en proteínas, lo que explica la hinchazón hidrofóbica, el colapso de la columna vertebral y la estabilización de las interacciones carga-carga. Estos mecanismos se observan en la jaula de Trp. [12]
Asociaciones microbióticas
El orden Clostridiales , el género Ruminococcus y el taxón Lachnospiraceae están asociados positivamente con los niveles de TMA y TMAO. [13] En contraste, las proporciones de S24-7, una familia abundante de Bacteroidetes , están inversamente asociadas con los niveles de TMA y TMAO. [13]
Trastornos
Trimetilaminuria
La trimetilaminuria es un defecto poco común en la producción de la enzima monooxigenasa 3 que contiene flavina ( FMO3 ). [14] [15] Quienes padecen trimetilaminuria no pueden convertir la trimetilamina derivada de la colina en óxido de trimetilamina. Luego, la trimetilamina se acumula y se libera en el sudor, la orina y el aliento de la persona, lo que desprende un fuerte olor a pescado.
Enfermedad cardiovascular
Un estudio publicado en 2013, que evaluó a 513 adultos con antecedentes de eventos cardiovasculares adversos importantes , una edad promedio de 68 años y el 69% de los cuales fumaban anteriormente o en la actualidad, puede indicar que los niveles altos de TMAO en la sangre están asociados con un mayor riesgo. de eventos cardiovasculares adicionales. [dieciséis]
Fondo
La concentración de TMAO en la sangre aumenta después de consumir alimentos que contienen carnitina [17] o lecitina [16] si las bacterias que convierten esas sustancias en TMAO están presentes en el intestino. [18] Se encuentran altas concentraciones de carnitina en la carne roja, algunas bebidas energéticas y algunos suplementos dietéticos . Algunos tipos de bacterias intestinales normales (por ejemplo, especies de Acinetobacter ) en el microbioma humano convierten la carnitina de la dieta en TMAO. TMAO altera el metabolismo del colesterol en los intestinos, el hígado y las paredes arteriales. En presencia de TMAO, hay un aumento de la deposición de colesterol y una disminución de la eliminación de colesterol de las células periféricas, como las de las paredes arteriales. [19] La lecitina se encuentra en la soja, los huevos, [18] como ingrediente en alimentos procesados , se vende como suplemento dietético, se usa como emulsionante y se usa para evitar que se pegue (por ejemplo, en aerosol antiadherente para cocinar) .
Controversia
Se discute el vínculo entre las enfermedades cardiovasculares y el TMAO. [20] Clouatre y col. argumentan que las fuentes de colina y la L-carnitina dietética no contribuyen a una elevación significativa de la TMAO en sangre. Sin embargo, el estudio utilizado para plantear esta disputa fue patrocinado por Lonza, Inc., que fabrica y vende un suplemento de L-Carnitina, por lo que su disputa debe considerarse sesgada. En cambio, la principal fuente de TMAO en la dieta es el pescado. [21]
Otra fuente de TMAO es la fosfatidilcolina dietética , nuevamente por medio de la acción bacteriana en el intestino. La fosfatidilcolina está presente en alta concentración en las yemas de huevo y algunas carnes. La evidencia más fuerte para contradecir la aparente relación causal entre TMAO y enfermedad cardiovascular proviene de un estudio de aleatorización mendeliana que no pudo detectar una asociación significativa entre los niveles circulantes de TMAO e infarto de miocardio o enfermedad arterial coronaria. [22]
Hipertensión y trombosis
Se ha sugerido que la TMAO puede estar involucrada en la regulación de la presión arterial y la etiología de la hipertensión [23] y la trombosis (coágulos de sangre) en la enfermedad aterosclerótica. [24] Un metanálisis de 2017 encontró que un TMAO circulante más alto se asoció con un 23% más de riesgo de eventos cardiovasculares y un 55% más de riesgo de mortalidad. [25]
En particular, los efectos tóxicos de la MAT se describieron en varios artículos clínicos y experimentales a mediados del siglo XX [26] y estudios muy recientes muestran un efecto deletéreo de la MAT en el sistema circulatorio. [27] [28] [29] Además, debido a la toxicidad obvia y, al mismo tiempo, el uso generalizado en la industria, se encuentran disponibles varias directrices de límites de exposición con una descripción detallada de la toxicidad, como la “Recomendación del Comité Científico sobre Límites de exposición ”por la Comisión de la Unión Europea. [30] Por lo tanto, parece que es TMA, pero no TMAO, el que puede ser un marcador y mediador del riesgo cardiovascular.
Manejo de niveles elevados
- Las dietas veganas y vegetarianas parecen seleccionar contra la flora intestinal que metaboliza la carnitina (a favor de otra flora intestinal más coordinada con su suministro de alimentos). Esta aparente diferencia en su microbioma se asocia con una reducción sustancial de las bacterias intestinales capaces de convertir la carnitina en trimetilamina, que luego se metaboliza en el hígado en TMAO. [17]
- En los mamíferos existen enzimas que contienen molibdeno . Se ha encontrado que el llamado componente reductor de amidoxima mitocondrial (mARC) existe en dos isoformas, mARC1 y mARC2, ambas capaces de reducir una variedad de compuestos N-oxigenados, incluidos N-óxidos no fisiológicos. [31] Se cree que los guisantes y los frijoles negros se encuentran entre las fuentes alimenticias más ricas en molibdeno en la dieta.
- El 3,3-dimetil-1-butanol (DMB), un análogo estructural de la colina , inhibe la formación de TMA microbiana en ratones y en heces humanas, reduciendo así los niveles plasmáticos de TMAO después de la suplementación con colina o carnitina. [13] Se encuentra en algunos vinagres balsámicos, vinos tintos y algunos aceites de oliva virgen extra prensados en frío y aceites de semillas de uva . [13]
- Se ha demostrado que el resveratrol reduce el TMAO en ratones al remodelar la microbiota intestinal. [32]
Referencias
- ^ a b Linley, TD; ME Gerringer; PH Yancey; JC Drazen; CL Weinstock; AJ Jamieson (2016). "Peces de la zona hadal incluyendo nuevas especies, observaciones in situ y registros de profundidad de Liparidae" . Investigación en aguas profundas, parte I: artículos de investigación oceanográfica . 114 : 99-110. Código bibliográfico : 2016DSRI..114 ... 99L . doi : 10.1016 / j.dsr.2016.05.003 .
- ^ a b Gerringer, ME; TD Linley; PH Yancey; AJ Jamieson; E. Goetze; JC Drazen (2016). "Pseudoliparis swirei sp. Nov .: Un pez caracol hadal recién descubierto (Scorpaeniformes: Liparidae) de la Fosa de las Marianas" . Zootaxa . 4358 (1): 161-177. doi : 10.11646 / zootaxa.4358.1.7 . PMID 29245485 .
- ^ Baker, JR; Chaykin, S. (1 de abril de 1962). "La biosíntesis de trimetilamina- N -óxido" . J. Biol. Chem. 237 (4): 1309-13. doi : 10.1016 / S0021-9258 (18) 60325-4 . PMID 13864146 .
- ^ Yancey, P. (2005). "Los osmolitos orgánicos como citoprotectores compatibles, metabólicos y contrarrestadores en alta osmolaridad y otras tensiones" . J. Exp. Biol. 208 (15): 2819–2830. doi : 10.1242 / jeb.01730 . PMID 16043587 .
- ^ Velásquez, MT; Ramezani, A .; Manal, A .; Raj, DS (8 de noviembre de 2016). "N-óxido de trimetilamina: lo bueno, lo malo y lo desconocido" . Toxinas . 8 (11): 326. doi : 10.3390 / toxins8110326 . PMC 5127123 . PMID 27834801 .
- ^ "¿Qué se necesita para vivir en el fondo del océano?" . BBC Earth. 2016. Archivado desde el original el 13 de mayo de 2016 . Consultado el 19 de mayo de 2016 .
- ^ a b A. J. Pearson "N-óxido de trimetilamina" en Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica , John Wiley & Sons, 2001: Nueva York. doi : 10.1002 / 047084289X.rt268
- ^ Soderquist, JA; Anderson, CL (1986). "N-óxido de trimetilamina anhidro cristalino". Tetrahedron Lett . 27 (34): 3961–3962. doi : 10.1016 / S0040-4039 (00) 84884-4 .Mantenimiento de CS1: utiliza el parámetro de autores ( enlace )
- ^ Zou, Q .; et al. (2002). "El mecanismo molecular de estabilización de proteínas por TMAO y su capacidad para contrarrestar los efectos de la urea". Mermelada. Chem. Soc. 124 (7): 1192–1202. doi : 10.1021 / ja004206b . PMID 11841287 .
- ^ Volker Franzen (1973). "Octanal" . Síntesis orgánicas .; Volumen colectivo , 5 , p. 872
- ^ Shea, Joan-Emma; Feinstein, Stuart C .; Lapointe, Nichole E .; Larini, Luca; Levine, Zachary A. (3 de marzo de 2015). "Regulación y agregación de péptidos intrínsecamente desordenados" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 112 (9): 2758–2763. Código Bibliográfico : 2015PNAS..112.2758L . doi : 10.1073 / pnas.1418155112 . PMC 4352815 . PMID 25691742 .
- ^ Su, Zhaoqian; Mahmoudinobar, Farbod; Dias, Cristiano L. (2017). "Efectos del N-óxido de trimetilamina sobre la conformación de péptidos y sus implicaciones para las proteínas". Cartas de revisión física . 119 (10): 108102. Código Bibliográfico : 2017PhRvL.119j8102S . doi : 10.1103 / physrevlett.119.108102 . PMID 28949191 .
- ^ a b c d Wang, Zeneng; Roberts, Adam B .; Buffa, Jennifer A .; Levison, Bruce S .; Zhu, Weifei; Org, Elin; Gu, Xiaodong; Huang, Ying; Zamanian-Daryoush, Maryam; Culley, Miranda K .; DiDonato, Anthony J .; Fu, Xiaoming; Hazen, Jennie E .; Krajcik, Daniel; DiDonato, Joseph A .; Lusis, Aldons J .; Hazen, Stanley L. (diciembre de 2015). "Inhibición no letal de la producción de trimetilamina microbiana intestinal para el tratamiento de la aterosclerosis" . Celular . 163 (7): 1585-1595. doi : 10.1016 / j.cell.2015.11.055 . PMC 4871610 . PMID 26687352 . Archivado desde el original el 20 de septiembre de 2018.
• Se ha demostrado que un análogo estructural de la colina, el 3,3-dimetil-1-butanol (DMB), inhibe de manera no letal la formación de TMA a partir de microbios cultivados, inhibe distintas liasas de TMA microbianas y que inhibe la producción de TMA a partir de cultivos polimicrobianos fisiológicos (por ejemplo, contenido intestinal, heces humanas) y reducir los niveles de TMAO en ratones alimentados con una dieta alta en colina o L-carnitina.
• Se detectó DMB en algunos vinagres balsámicos, en vinos tintos y en algunos aceites de oliva virgen extra prensados en frío y aceites de pepitas de uva - ^ Treacy, EP; Akerman, BR; et al. (1998). "Las mutaciones del gen de la monooxigenasa que contiene flavina ( FMO3 ) causan trimetilaminuria, un defecto en la desintoxicación" . Genética molecular humana . 7 (5): 839–45. doi : 10.1093 / hmg / 7.5.839 . PMID 9536088 .
- ^ Zschocke J, Kohlmueller D, Quak E, Meissner T, Hoffmann GF, Mayatepek E (1999). "Trimetilaminuria leve causada por variantes comunes en el gen FMO3". Lancet . 354 (9181): 834–5. doi : 10.1016 / S0140-6736 (99) 80019-1 . PMID 10485731 . S2CID 9555588 .
- ^ a b Tang, WH Wilson; Zeneng Wang; Bruce S. Levison; Robert A. Koeth; Earl B. Britt; Xiaoming Fu; Yuping Wu; Stanley L. Hazen (25 de abril de 2013). "Metabolismo microbiano intestinal de fosfatidilcolina y riesgo cardiovascular" . La Revista de Medicina de Nueva Inglaterra . 368 (17): 1575-1584. doi : 10.1056 / NEJMoa1109400 . PMC 3701945 . PMID 23614584 .
La producción de TMAO a partir de la fosfatidilcolina de la dieta depende del metabolismo de la microbiota intestinal. Los niveles elevados de TMAO están asociados con un mayor riesgo de incidentes de eventos cardiovasculares adversos mayores
- ^ a b Koeth, Robert A; Wang, Zeneng; Levison, Bruce S; Buffa, Jennifer A; Org, Elin; Sheehy, Brendan T; Britt, conde B; Fu, Xiaoming; Wu, sí; Li, Lin; Smith, Jonathan D; DiDonato, Joseph A; Chen, Jun; Li, Hongzhe; Wu, Gary D; Lewis, James D; Warrier, Manya; Brown, J Mark; Krauss, Ronald M; Tang, WH Wilson; Bushman, Frederic D; Lusis, Aldons J; Hazen, Stanley L (7 de abril de 2013). "El metabolismo de la microbiota intestinal de la l-carnitina, un nutriente en las carnes rojas, promueve la aterosclerosis" . Medicina de la naturaleza . 19 (5): 576–85. doi : 10.1038 / nm.3145 . PMC 3650111 . PMID 23563705 .
- ^ a b Gina Kolata (24 de abril de 2013). "Los huevos, también, pueden provocar bacterias para aumentar el riesgo cardíaco" . The New York Times . Archivado desde el original el 20 de marzo de 2021 . Consultado el 25 de abril de 2013 .
- ^ Hazen, Stanley. "Nueva investigación sobre carnes rojas y enfermedades cardíacas" . El espectáculo de Diane Rehm (Transcripción) . WAMU 88.5 American University Radio. Archivado desde el original el 20 de marzo de 2021 . Consultado el 10 de abril de 2013 .
- ^ Collins, Heidi L .; Drazul-Schrader, Denise; Sulpizio, Anthony C .; Koster, Paul D .; Williamson, Yuping; Adelman, Steven J .; Owen, Kevin; Sanli, Toran; Bellamine, Aouatef (2016). "La ingesta de L-carnitina y los niveles plasmáticos elevados de N-óxido de trimetilamina se correlacionan con lesiones aórticas bajas en ratones transgénicos ApoE - / - que expresan CETP" . Aterosclerosis . 244 : 29–37. doi : 10.1016 / j . ateroesclerosis.2015.10.108 . ISSN 0021-9150 . PMID 26584136 .
- ^ Johri, AM; Heyland, DK; Hétu, M.-F .; Crawford, B .; Spence, JD (2014). "Terapia con carnitina para el tratamiento del síndrome metabólico y la enfermedad cardiovascular: evidencia y controversias". Nutrición, Metabolismo y Enfermedades Cardiovasculares . 24 (8): 808–814. doi : 10.1016 / j.numecd.2014.03.007 . ISSN 0939-4753 . PMID 24837277 .
- ^ Jia, Jinzhu; Dou, Pan; Gao, Meng; Kong, Xuejun; Li, Changwei; Liu, Zhonghua; Huang, Tao (1 de septiembre de 2019). "Evaluación de la dirección causal entre los metabolitos dependientes de la microbiota intestinal y la salud cardiometabólica: un análisis de aleatorización mendeliana bidireccional" . Diabetes . 68 (9): 1747-1755. doi : 10.2337 / db19-0153 . ISSN 0012-1797 . PMID 31167879 . Archivado desde el original el 20 de marzo de 2021 . Consultado el 14 de mayo de 2020 .
- ^ Ufnal, Marcin; Jazwiec, Radoslaw; Dadlez, Michal; Drapala, Adrian; Sikora, Mariusz; Skrzypecki, Janusz (2014). "Trimetilamina-N-óxido: un metabolito derivado de la carnitina que prolonga el efecto hipertensivo de la angiotensina II en ratas" . Revista canadiense de cardiología . 30 (12): 1700-1705. doi : 10.1016 / j.cjca.2014.09.010 . PMID 25475471 . Archivado desde el original el 20 de marzo de 2021 . Consultado el 23 de septiembre de 2014 .
- ^ Tilg, Herbert (22 de junio de 2016). "Una sensación de trombosis". Revista de Medicina de Nueva Inglaterra . 374 (25): 2494–2496. doi : 10.1056 / nejmcibr1604458 . PMID 27332910 .
- ^ Qi, Jiaqian; Tú, Tao; Li, Jing; Pan, Tingting; Xiang, Li; Han, Yue; Zhu, Li (2018). "N-óxido de trimetilamina circulante y el riesgo de enfermedades cardiovasculares: una revisión sistemática y metanálisis de 11 estudios de cohorte prospectivos" . Revista de Medicina Celular y Molecular . 22 (1): 185-194. doi : 10.1111 / jcmm.13307 . ISSN 1582-4934 . PMC 5742728 . PMID 28782886 .
- ^ Brieger, H .; Hodes, WA Efectos tóxicos de la exposición a vapores de aminas alifáticas. Arco. Ind. Hyg. Ocupar. Medicina. 1951, 3, 287–291
- ^ TMA (trimetilamina), pero no su óxido TMAO (óxido de trimetilamina), ejerce efectos hemodinámicos: implicaciones para la interpretación de las acciones cardiovasculares del microbioma intestinal. K Jaworska, K Bielinska, M Gawrys-Kopczynska, M Ufnal Cardiovascular Research, https://doi.org/10.1093/cvr/cvz231 Archivado 2021-03-20 en Wayback Machine
- ^ Kinga Jaworska, Marek Konop, Tomasz Hutsch, Karol Perlejewski, Marek Radkowski, Marta Grochowska, Anna Bielak-Zmijewska, Grażyna Mosieniak, Ewa Sikora, Marcin Ufnal, TMA pero no TMAO aumenta con la edad en el plasma de rata y afecta la viabilidad de las células del músculo liso, The Journals of Gerontology: Series A`` glz181, https://doi.org/10.1093/gerona/glz181 Archivado 2021-03-20 en Wayback Machine
- ^ Toxinas 2019, 11 (9), 490; https://doi.org/10.3390/toxins11090490 Archivado el 20 de marzo de 2021 en la Wayback Machine.
- ↑ Pospischil, E .; Johanson, G .; Nielsen, G .; Papameletiou, D .; Klein, C. SCOEL / REC / 179 Trimetilamina. Publ. Sci. Comm. Ocupar. Expo. Lim. EUR. Unión 2017.
- ^ "Copia archivada" . Archivado desde el original el 20 de marzo de 2021 . Consultado el 2 de enero de 2020 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ Dimitrov D, Thiele I, Ferguson LR (2016). "Editorial: el intestino humano: nutrigenómica de las interacciones huésped-microbioma" . Fronteras en genética . 7 : 158. doi : 10.3389 / fgene.2016.00158 . PMC 5012120 . PMID 27656194 .
Hallazgos recientes mostraron que el resveratrol reduce los niveles de N-óxido de trimetilamina (TMAO), conocido por ser un factor que contribuye al desarrollo de la aterosclerosis (Chen et al., 2016). Esto fue parcialmente mediado por la regulación a la baja del eje del factor de crecimiento de fibroblastos del receptor X de farnesoide X enterohepático (FXR), e indica que la microbiota intestinal puede convertirse en un objetivo interesante para las intervenciones de medicina de precisión farmacológica y nutricional para disminuir el riesgo de desarrollar enfermedades metabólicas.
Ver también
- Tiburón de Groenlandia