beta- Metilamino- L- alanina - beta-Methylamino-L-alanine

β-Metilamino- L- alanina
Fórmula esquelética estéreo de beta-metilamino-L-alanina (S)
Nomes
Nome IUPAC preferido
Ácido ( 2S ) -2-amino-3- (metilamino) propanóico
Outros nomes
Ácido 2-amino-3-metilaminopropanoico
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChEBI
ChEMBL
ChemSpider
KEGG
Malha alfa-amino-beta-metilaminopropionato
UNII
  • InChI = 1S / C4H10N2O2 / c1-6-2-3 (5) 4 (7) 8 / h3,6H, 2,5H2,1H3, (H, 7,8) / t3- / m0 / s1 ☒N
    Chave: UJVHVMNGOZXSOZ-VKHMYHEASA-N ☒N
  • CNC [C @@ H] (C (= O) O) N
Propriedades
C 4 H 10 N 2 O 2
Massa molar 118,136  g · mol −1
log P -0,1
Acidez (p K a ) 1.883
Basicidade (p K b ) 12,114
Compostos relacionados
Ácidos alcanóicos relacionados
Compostos relacionados
Dimetilacetamida
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

β-Metilamino- L- alanina , ou BMAA , é um aminoácido não proteinogênico produzido por cianobactérias . O BMAA é uma neurotoxina e seu papel potencial em várias doenças neurodegenerativas é objeto de pesquisas científicas.

Estrutura e propriedades

O BMAA é um derivado do aminoácido alanina com um grupo metilamino na cadeia lateral . Este aminoácido não proteinogênico é classificado como uma base polar .

Fontes e detecção

O BMAA é produzido por cianobactérias em ambientes marinhos, de água doce e terrestres. Em cultura de cianobactérias não fixadoras de nitrogênio, a produção de BMAA aumenta em um meio pobre em nitrogênio. O BMAA foi encontrado em organismos aquáticos e em plantas com simbiontes cianobacterianos , como certos líquenes , a samambaia flutuante Azolla , os pecíolos das folhas da planta com flor tropical Gunnera , cicadáceas e também em animais que comem a cobertura carnuda de sementes de cicadáceas, incluindo voar raposas .

Altas concentrações de BMAA estão presentes nas barbatanas de tubarão. Como o BMAA é uma neurotoxina, o consumo de sopa de barbatana de tubarão e pílulas de cartilagem pode representar um risco à saúde. A toxina pode ser detectada por vários métodos de laboratório, incluindo cromatografia líquida , cromatografia líquida de alto desempenho , espectrometria de massa , analisador de aminoácidos , eletroforese capilar e espectroscopia de NMR .

Neurotoxicidade

O BMAA pode atravessar a barreira hematoencefálica em ratos. Leva mais tempo para entrar no cérebro do que em outros órgãos, mas, uma vez lá, fica preso nas proteínas, formando um reservatório de liberação lenta ao longo do tempo.

Mecanismos

Embora os mecanismos pelos quais o BMAA causa disfunção do neurônio motor e morte não sejam totalmente compreendidos, a pesquisa atual sugere que existem vários mecanismos de ação. Agudamente, o BMAA pode atuar como uma excitotoxina nos receptores de glutamato, como NMDA , AMPA dependente de cálcio e receptores de cainato . Acredita-se que a ativação do receptor metabotrópico de glutamato 5 induz estresse oxidativo no neurônio pela depleção de glutationa .

O BMAA pode ser incorporado erroneamente às proteínas nascentes no lugar da L- serina , possivelmente causando o enovelamento e agregação da proteína, ambas as marcas de doenças emaranhadas , incluindo doença de Alzheimer , doença de Parkinson , esclerose lateral amiotrófica (ELA), paralisia supranuclear progressiva (PSP) e Lewy doença corporal . A pesquisa in vitro mostrou que a associação de proteínas de BMAA pode ser inibida na presença de excesso de L- serina.

Efeitos

Um estudo realizado em 2015 com vervets ( Chlorocebus sabaeus ) em St. Kitts, que são homozigotos para o gene apoE4 (uma condição que em humanos é um fator de risco para a doença de Alzheimer), descobriu que vervets que receberam BMAA oralmente desenvolveram características histopatológicas marcantes da doença de Alzheimer, incluindo placas de beta amilóide e acúmulo de emaranhados neurofibrilares . No estudo, os verervets alimentados com doses menores de BMAA apresentaram reduções correlativas nessas características patológicas. Além disso, vervets que foram coadministrados com BMAA com serina apresentaram 70% menos placas beta-amilóides e emaranhados neurofibrilares do que aqueles administrados com BMAA sozinho, sugerindo que a serina pode ser protetora contra os efeitos neurotóxicos do BMAA.

Este experimento representa o primeiro modelo in vivo da doença de Alzheimer que apresenta placas beta-amilóides e proteína tau hiperfosforilada. Este estudo também demonstra que o BMAA, uma toxina ambiental, pode desencadear doenças neurodegenerativas como resultado de uma interação gene-ambiente.

As doenças degenerativas locomotoras foram descritas em animais que pastam em espécies de cicadácea , alimentando o interesse em uma possível ligação entre a planta e a etiologia de ALS / PDC. Investigações laboratoriais subsequentes descobriram a presença de BMAA. O BMAA induziu neurotoxicidade grave em macacos rhesus , incluindo:

Há relatos de que baixas concentrações de BMAA podem matar seletivamente neurônios motores em cultura da medula espinhal de camundongos e produzir espécies reativas de oxigênio .

Os cientistas também descobriram que ratos recém-nascidos tratados com BMAA apresentam uma neurodegeneração progressiva no hipocampo, incluindo inclusões fibrilares intracelulares e aprendizagem e memória prejudicadas na idade adulta. Foi relatado que o BMAA é excretado no leite materno de roedores e, subsequentemente, transferido para a prole lactente, sugerindo que as mães e o leite de vaca podem ser outras vias de exposição possíveis.

Casos humanos

A exposição dietética crônica ao BMAA é agora considerada a causa do complexo de esclerose lateral amiotrófica / parkinsonismo - demência (ALS / PDC), que teve uma taxa de incidência extremamente alta entre o povo Chamorro de Guam . Os Chamorro chamam a condição de lytico-bodig . Na década de 1950, as taxas de prevalência de ALS / PDC e as taxas de mortalidade para residentes de Chamorro em Guam e Rota eram 50-100 vezes maiores do que nos países desenvolvidos, incluindo os Estados Unidos. Nenhum fator hereditário ou viral demonstrável foi encontrado para a doença, e um declínio subsequente de ALS / PDC após 1963 em Guam levou à busca de agentes ambientais responsáveis. O uso de farinha de semente de cicadácea ( Cycas micronesica ) em alimentos tradicionais diminuiu à medida que a planta se tornou mais rara e a população Chamorro se tornou mais americanizada após a Segunda Guerra Mundial. As cicadáceas abrigam cianobactérias simbióticas do gênero Nostoc em raízes especializadas que sobem pela serapilheira em direção à luz; essas cianobactérias produzem BMAA.

Além de comer alimentos tradicionais diretamente da farinha de cicadácea, o BMAA pode ser ingerido por humanos por meio da biomagnificação . As raposas voadoras , uma iguaria chamorro , se alimentam da cobertura carnuda das sementes de cicadácea e concentram a toxina em seus corpos. Vinte e quatro espécimes de raposas voadoras de coleções de museus foram testados para BMAA, que foi encontrado em grandes concentrações nas raposas voadoras de Guam. Atualmente, existem estudos examinando a biomagnificação de BMAA em sistemas marinhos e estuarinos e seu possível impacto na saúde humana fora de Guam.

Estudos em tecido cerebral humano de ALS / PDC, ALS, doença de Alzheimer , doença de Parkinson, doença de Huntington e controles neurológicos indicaram que o BMAA está presente na doença neurodegenerativa progressiva não genética, mas não em controles ou doença de Huntington com base genética.

Atualmente, há pesquisas em andamento sobre o papel do BMAA como um fator ambiental nas doenças neurodegenerativas.

Testes clínicos

Formas seguras e eficazes de tratar pacientes com ALS com L- serina, que protegem primatas não humanos da neurodegeneração induzida por BMAA, têm sido os objetivos dos ensaios clínicos conduzidos pela Phoenix Neurological Associates e pela clínica Forbes / Norris ALS / MND e patrocinado pelo Instituto de Etnomedicina.

Veja também

Referências