Łubinina - Lupinine

Łupinina
Lupinin.svg
Nazwy
Preferowana nazwa IUPAC
[(1 R , 9a R ) oktahydro-l, 2 H chinolizyn-1-ilo] metan
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
3DMet
CZEBI
CHEMBL
ChemSpider
Karta informacyjna ECHA 100.006.944 Edytuj to na Wikidata
Numer WE
KEGG
Identyfikator klienta PubChem
UNII
  • InChI=1S/C10H19NO/c12-8-9-4-3-7-11-6-2-1-5-10(9)11/h9-10,12H,1-8H2/t9-,10+/ m0/s1 sprawdzaćTak
    Klucz: HDVAWXXJVMJBAR-VHSXEESVSA-N sprawdzaćTak
  • InChI=1/C10H19NO/c12-8-9-4-3-7-11-6-2-1-5-10(9)11/h9-10,12H,1-8H2/t9-,10+/ m0/s1
    Klucz: HDVAWXXJVMJBAR-VHSXEESVBK
  • OC[C@H]1[C@H]2N(CCC1)CCCC2
Nieruchomości
C 10 H 19 N O
Masa cząsteczkowa 169,268  g·mol -1
Temperatura topnienia 68 do 69 ° C (154 do 156 ° F; 341 do 342 K)
Temperatura wrzenia 269 ​​do 270 °C (516 do 518 °F; 542 do 543 K)
Zagrożenia
Piktogramy GHS GHS07: Szkodliwy
Hasło ostrzegawcze GHS Ostrzeżenie
H302 , H312 , H332
P261 , P264 , P270 , P271 , P280 , P301+312 , P302+352 , P304+312 , P304+340 , P312 , P322 , P330 , P363 , P501
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w ich stanie standardowym (przy 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒n zweryfikuj  ( co to jest   ?) sprawdzaćTak☒n
Referencje do infoboksu

Lupinina jest alkaloidem chinolizydynowym występującym w rodzaju Lupinus (potocznie zwanym łubinem ) z rodziny roślin kwiatowych Fabaceae . Literatura naukowa zawiera wiele doniesień na temat izolacji i syntezy tego związku, a także ogromną liczbę badań dotyczących jego biosyntezy z jego naturalnego prekursora, lizyny . Badania wykazały , że chlorowodorek łupininy jest łagodnie toksycznym inhibitorem acetylocholinesterazy i że łubinina ma hamujący wpływ na receptory acetylocholiny . Charakterystyczny gorzki smak fasoli łubinu , który pochodzi z nasion roślin Lupinus , można przypisać zawartym w nich alkaloidom chinolizydynowym, co sprawia, że ​​nie nadają się do spożycia przez ludzi i zwierzęta, o ile nie są odpowiednio traktowane. Jednakże, ponieważ fasola łubinowa ma potencjalną wartość odżywczą ze względu na wysoką zawartość białka, podjęto wysiłki w celu zmniejszenia zawartości alkaloidów poprzez rozwój „słodkich” odmian Lupinus .

Toksyczność

Lupinina jest hepatotoksyną występującą w nasionach ziół strączkowych z rodzaju Lupinus . Lupinina i inne alkaloidy chinolizydynowe nadają gorzki smak naturalnie rosnącym kwiatom łubinu. Ze względu na toksyczność alkaloidów chinolizydynowych fasola łubinu jest moczona przez noc i płukana w celu usunięcia części zawartości alkaloidów. Jednak gdy procedura gotowania i płukania jest niewystarczająca, 10 gramów nasion jest w stanie uwolnić nawet 100 miligramów łubinu.

Neurotoksyczności z lupinina został znane w kręgach medycznych, weterynaryjnych przez jakiś czas ze względu na wykorzystanie łubinu jako paszy paszy dla wypasanych zwierząt gospodarskich, ponieważ ma wysoką zawartość białka. Stwierdzono, że powoduje łupinozę , która jest chorobą chorobową i często śmiertelną, która powoduje ostrą atrofię czynności wątroby i która dotyka zwierzęta domowe, takie jak bydło i owce. Po spożyciu przez ludzi zatrucie alkaloidem chinolizydynowym powoduje drżenie, drżenie, pobudzenie, a także konwulsje. Lupinina, oprócz tego, że jest toksyczna dla ssaków po podaniu doustnym, jest również środkiem przeciw owadom, a także inhibitorem wzrostu konika polnego.

Toksyczność względna

Alkaloidy chinolizydynowe w łubinach

Lupinina, w porównaniu do innych alkaloidów chinolizydynowych powszechnie występujących w łubinach, takich jak lupanina i sparteina , wykazuje mniejszą toksyczność. Lupinina, z minimalną śmiertelną dawką 28-30 mg/kg i toksyczną dawką 25-28 mg/kg, jest w około 85 procentach tak toksyczna jak d-lupanina i około 90% tak toksyczna jak sparteina. Względną toksyczność łubininy z innymi alkaloidami chinolizydynowymi powszechnie występującymi w łubinach przedstawiono w poniższej tabeli.

Względna toksyczność alkaloidów chinolizydynowych
Substancja Minimalna dawka śmiertelna (mg/kg) Dawka toksyczna (mg/kg)
Łupinina 28-30 25-28
Lupanina 22-25 21-24
Sparteina 23-30 21-31

Mechanizm akcji

Porównanie strukturalne łubiny i acetylocholiny

Badania nad chlorowodorkiem łubininy wykazały, że jest on odwracalnym inhibitorem acetylocholinoesteraz . Lupinina, heterocykl zawierający azot , ma strukturę podobną do amonowej „głowy” endogennego agonisty acetylocholinesterazy , acetylocholiny . W fizjologicznym pH amina łubininy ulega protonowaniu, co prowadzi do interakcji jon-jon z miejscem anionowym acetylocholinesterazy w taki sam sposób, jak oddziałuje amon na acetylocholinie. Poprzednie badania odwracalnych oniowymi inhibitorów podobnym do lupinina wykazały, że grupy amoniowe (odpowiadające protonowane aminy lupinina) wchodzi gardziel aktywnego środka acetylocholinoesterazy w regionie Trp 84 pozostałości. Prowadzi to do powstania kompleksu enzym-sorpcja z anionową częścią acetylocholinesterazy zlokalizowaną w miejscu aktywnym łubininy, czyli aminą. Kompleks ten blokuje dostęp acetylocholiny do centrum aktywnego, co zmniejsza katalityczną hydrolizę, a następnie rozkład acetylocholiny przez acetylocholinoesterazę. Inaktywacja enzymów prowadzi do nagromadzenia acetylocholiny w organizmie, hiperstymulacji zarówno receptorów muskarynowych, jak i nikotynowych acetylocholiny, a następnie zaburzenia neuroprzekaźnictwa . Stwierdzono jednak, że czas inkubacji nie wpływał na hamowanie, co prowadzi do wniosku, że łubinina jest inhibitorem odwracalnym.

Badania wykazały również, że łupina ma powinowactwo wiązania zarówno z receptorami muskarynowymi, jak i nikotynowymi acetylocholiny. Lupinina stwierdzono mieć IC 50 o wartości> 500 | iM do receptorów nikotynowych i IC 50 wartość 190 | iM do receptorów muskarynowych. Jednak nie zostało jeszcze ustalone, czy to powinowactwo ma charakter agonistyczny czy antagonistyczny .

Synteza

Biosynteza łubininy

Biologiczny

Lupinina jest naturalnie biosyntetyzowana z l-lizyny w genach Lupinus roślin wraz z różnymi innymi alkaloidami chinolizydynowymi . W procesie biosyntezy lizyna jest najpierw dekarboksylowana do kadaweryny, która jest następnie deaminowana oksydacyjnie do odpowiedniego aldehydu . Aldehyd jest następnie spontanicznie cyklizowany do dwóch tautmerów, które łączą się poprzez mechanizm typu aldolowego , w którym allilowa amina atakuje imin , tworząc asymetryczny dimeryczny związek pośredni, który jest następnie uwodniony. Amina pierwszorzędowa jest następnie utleniana i zachodzi kondensacja wewnątrzcząsteczkowa, dając aldehyd chinolizydynowy. Aldehyd jest następnie redukowany do alkoholu, dając enancjoselektywnie (-)-łupininę.

Syntetyczny

Lupinina ma chiralny atom węgla; dlatego całkowite syntezy łupininy muszą być enancjoselektywne względem (-)-lupininy w celu dostarczenia biologicznie aktywnego produktu. Pierwsza racemiczna całkowita synteza łubininy miała miejsce w 1937 r. przez Clemo, Morgana i Rapera. Sześć kolejnych całkowitych syntez łubininy nastąpiło w latach 1940-1956, przy czym pierwsza enancjoselektywna synteza łubininy miała miejsce w 1966 r. przez Goldberga i Ragade'a. Od czasu tej początkowej enancjoselektywnej syntezy przeprowadzono wiele całkowitych syntez zarówno enancjo-czystej, jak i racemicznej łubininy. Jedna synteza, godna uwagi, ponieważ opisuje wytwarzanie wszystkich czterech stereoizomerów łubininy i zawierająca wiele odniesień do wcześniejszych prac w tej dziedzinie, została opublikowana przez Ma i Ni. Inną całkowitą syntezą specyficznej nuty ze względu na enancjoselektywność i ograniczoną liczbę etapów jest Santos et al. W 2010 roku Santos i in. zsyntetyzowano enancjoselektywną (-)-łupininę z wydajnością 36% w ośmiu etapach przy użyciu podwójnej reakcji Mitsunobu . Najpierw zastosowali asymetryczne dodawanie materiałów wyjściowych za pomocą kwasu Lewisa, a następnie potraktowano środkiem redukującym i zasadą. Dało to (R,R)-alkohol. Tę konfigurację odwrócono stosując reakcję Mitsunobu, a następnie hydrolizę, uzyskując konfigurację (R,S) alkoholu. Alkohol został następnie zredukowany alanem, przeszedł kolejną reakcję Mitsunobu, został zhydrolizowany do kwasu i ostatecznie zredukowany do (-)-lupininy poprzez redukcję alanem.

Całkowita retrosynteza łubininy przez Santos et al.

Izolacja

Jedną z najwcześniejszych izolacji łubininy z Lupinus palmeri zebranej w Utah w USA jest ta, o której donosi Couch, któremu udało się uzyskać krystaliczną łupininę bez użycia technik chromatograficznych .

Aplikacje

Rysunek larwy komara Culicine

Zwalczanie szkodników

Lupinina jest środkiem przeciw owadom. Badania nad jego działaniem owadobójczym wykazały, że jest skuteczny przeciwko larwom komarów oskrzydłych, które są nosicielami wirusów, nicieni i ptasiej malarii .

Botanika

Łubin często rośnie z Castilleja (indyjski pędzel), który wykorzystuje łubin jako żywiciel i nadaje sobie łubin i inne alkaloidy. Działa to w parze ze wzrostem wiązania azotu, aby zwiększyć tempo rozmnażania pasożytów i potencjalnie zmniejszyć aktywność roślinożerną; jednak badania wykazały mieszane wyniki w skuteczności transferu alkaloidów w zapobieganiu aktywności roślinożernej.

Przedkliniczne

Stwierdzono, że przedstawia lupinina umiarkowaną aktywność antiglycation z IC 50 wartości 7.12.176 ± 7.745 | iM in vitro . Glikacja białek jest jedną z głównych przyczyn późnych powikłań cukrzycy. W procesie tym dochodzi do sprzężenia białek i cukrów, co prowadzi do powstania zaawansowanych produktów końcowych glikacji, które zmieniają strukturę i funkcję białek. Produkty końcowe prowadzą do uszkodzeń w obrębie najważniejszych narządów, w tym nefropatii nerek i nerwów, zaćmy w oczach i miażdżycy naczyń krwionośnych, co prowadzi do upośledzenia gojenia się ran. Ten proces glikacji naturalnie nasila się wraz z wiekiem i jest dobrze znaną przyczyną przedwczesnego starzenia. Kluczowym podejściem terapeutycznym w zapobieganiu temu procesowi jest hamowanie tworzenia produktu końcowego, które, jak stwierdzono, ułatwia łubinina. Przypuszcza się, że amina łubininy może wchodzić w interakcje z cukrem, uniemożliwiając wiązanie go z białkiem. Stwierdzono również, że łubina nie ma cytotoksyczności i dlatego może działać jako bezpieczny i skuteczny środek antyglikacyjny. Ponieważ jednak wyniki te mają charakter przedkliniczny i nie zostały powtórzone, mogą nie przekładać się konsekwentnie na skutki kliniczne u ludzi i konieczne są przyszłe badania w celu określenia skuteczności łubininy w zapobieganiu glikacji białek u ludzi.

Przepisy prawne

Europejska Agencja Chemikaliów (ECA) etykiety lupinina pod kodami wskazujący rodzaj zagrożenia H302, H312, H332, a które wskazują, że lupinina jest szkodliwy w przypadku połknięcia szkodliwie w kontakcie ze skórą i szkodliwe w przypadku wdychania, odpowiednio. Otrzymuje oznakowanie GHS07, które wskazuje, że jego ostra toksyczność doustna jest kategorii 4.

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ Mrugnięcie, Michael; Meißner, Carsten; Witte, Ludger (styczeń 1995). „Wzory alkaloidów chinolizydynowych w 56 gatunkach z rodzaju Lupinus”. Fitochemia . 38 (1): 139–153. doi : 10.1016/0031-9422(95)91890-d . ISSN  0031-9422 .
  2. ^ B Goldberg Stanley I .; Ragade, Indukanth (kwiecień 1967). „Całkowita synteza optycznie czynnej łubininy bez korzyści rozdzielczości”. Czasopismo Chemii Organicznej . 32 (4): 1046–1050. doi : 10.1021/jo01279a039 . ISSN  0022-3263 . PMID  6042140 .
  3. ^ a b Gołębiewski, W. Marek; Spenser, Ian D. (1985.10.01). „Biosynteza alkaloidów łubinu. I. Lupinina” . Kanadyjski Dziennik Chemii . 63 (10): 2707–2718. doi : 10.1139/v85-450 . ISSN  0008-4042 .
  4. ^ a b c d Rozengart, EV; Basowa, NE (2001-11-01). „Związki amonowe z zlokalizowanym i zdelokalizowanym ładunkiem jako odwracalne inhibitory cholinesteraz różnego pochodzenia”. Czasopismo Biochemii Ewolucyjnej i Fizjologii . 37 (6): 604-610. doi : 10.1023/A: 1014414126143 . ISSN  0022-0930 . S2CID  25689578 .
  5. ^ B Risikobewertung, Bundesinstitut futra (2017). „Ocena ryzyka występowania alkaloidów w nasionach łubinu” (PDF) . OpenAgrar. doi : 10.17590/20170530-142504 . Cytowanie dziennika wymaga |journal=( pomoc )
  6. ^ Bleitgen, R.; Brutto, R.; Gross, U. (1979-06-01). „Die Lupin — ein Beitrag zur Nahrungsversorgung in den Anden”. Zeitschrift für Ernährungswissenschaft (w języku niemieckim). 18 (2): 104–111. doi : 10.1007/BF02023724 . ISSN  0044-264X . PMID  556411 . S2CID  82321535 .
  7. ^ B Róbertsdóttir Anna Rosa (2016). Zioła islandzkie i ich zastosowania lecznicze . Berkeley w Kalifornii. Numer ISBN 9781623170226. OCLC  910979700 .
  8. ^ Yañez, Enrique; Ivanović, D.; Owen, DF; Ballester, D. (1983). „Ocena chemiczna i żywieniowa słodkich łubinów”. Roczniki Żywienia i Metabolizmu . 27 (6): 513–520. doi : 10.1159/000176728 . ISSN  1421-9697 . PMID  6651228 .
  9. ^ a b c d Wprowadzenie do toksykologii neurobehawioralnej : żywność i środowisko . Niesink, Raymundus Johannes Maria, 1953-. Boca Raton: CRC Press. 1999. ISBN 978-0849378027. OCLC  39764034 .CS1 maint: inne ( link )
  10. ^ Torres Tello, F .; Nagata, A.; Dreifuss Spiegel, W. (czerwiec 1980). „[Metody eliminacji alkaloidów z nasion Lupinus mutabilis Sweet]”. Archivos Latinoamericanos de Nutricion . 30 (2): 200–209. ISSN  0004-0622 . PMID  7212919 .
  11. ^ Kirkensgaard, Kristine (11.12.2017). „Lupinina – substancja chemiczna powstrzymująca Cię przed zjedzeniem Lupina” . natoxaq.ku.dk . Pobrano 2018-04-27 .
  12. ^ Resta, Donatella; Boschin, Giovanna; D'Agostina, Alessandra; Arnoldi, Anna (2008). „Ocena całkowitej zawartości alkaloidów chinolizydynowych w mąkach łubinu, składnikach na bazie łubinu i żywności”. Odżywianie molekularne i badania żywności . 52 (4): 490–495. doi : 10.1002/mnfr.200700206 . ISSN  1613-4125 . PMID  18324702 .
  13. ^ a b Słownik toksyn roślinnych . Harborne, JB (Jeffrey B.), Baxter, Herbert, 1928-, Moss, Gerard P. Chichester: Wiley. 1996. ISBN 978-0471951070. OCLC  34281328 .CS1 maint: inne ( link )
  14. ^ B c Couch James (1926). „Względna toksyczność alkaloidów łubinu” . Czasopismo Badań Rolniczych . XXXII : 51-67.
  15. ^ a b c d Tilyabaev, Z.; Abduwachabowa, AA (01.05.1998). „Alkaloidy Anabasis aphylla i ich działanie cholinergiczne”. Chemia Związków Naturalnych . 34 (3): 295–297. doi : 10.1007/BF02282405 . ISSN  0009-3130 . S2CID  30640524 .
  16. ^ Colovic, Mirjana B .; Krstic, Danijela Z.; Lazarević-Pasti, Tamara D.; Bondzić, Aleksandra M.; Vasic, Vesna M. (2013-04-01). „Inhibitory acetylocholinesterazy: farmakologia i toksykologia” . Aktualna Neurofarmakologia . 11 (3): 315–335. doi : 10.2174/1570159x11311030006 . PMC  3648782 . PMID  24179466 .
  17. ^ Schmeller, Thorsten; Sauerwein, Martina; Sporer, Frank; Mrugnij, Michael; Müller, Walter E. (wrzesień 1994). „Wiązanie alkaloidów chinolizydynowych do nikotynowych i muskarynowych receptorów acetylocholiny”. Dziennik Produktów Naturalnych . 57 (9): 1316–1319. doi : 10.1021/np50111a026 . ISSN  0163-3864 . PMID  7798968 .
  18. ^ Spenser, dowód tożsamości (1985-01-01). „Stereochemiczne aspekty szlaków biosyntetycznych prowadzących do pirolizydyny i alkaloidów chinolizydynowych”. Chemia czysta i stosowana . 57 (3): 453-470. doi : 10.1351/pac198557030453 . ISSN  1365-3075 . S2CID  46220343 .
  19. ^ Clemo, GR; Morgan, W. McG.; Raper, R. (1937). „199. Alkaloidy łubinu. Część XII. Synteza dl-lupininy i dl-izolupininy”. Journal of the Chemical Society (wznowienie) : 965. doi : 10.1039/jr9370000965 . ISSN  0368-1769 .
  20. ^ Ma, Shengming; Ni, Bukuo (2005-07-2004). „Reakcja metatezy podwójnego zamykania pierścieni zawierających azot tetraenów: wydajna konstrukcja szkieletów bicyklicznych alkaloidów i syntetyczne zastosowanie do czterech stereoizomerów łubiny i ich pochodnych”. Chemia - czasopismo europejskie . 10 (13): 3286–3300. doi : 10.1002/chem.200305581 . ISSN  0947-6539 . PMID  15224338 .
  21. ^ B Santos Leonardo; Mirabal-Gallardo, Yaneris; Shankaraiah, Nagula; Simirgiotis, Mario (08.12.2010). „Krótka całkowita synteza (-)-łupininy i (-)-epichinamidu przez podwójną reakcję Mitsunobu”. Synteza . 2011 (1): 51-56. doi : 10.1055/s-0030-1258356 . hdl : 10533/132744 . ISSN  0039-7881 .
  22. ^ JF kanapa (1934). „Badania łubinów. VIII. Alkaloidy Lupinus Palmeri , S. Wats”. J. Am. Chem. Soc . 56 (11): 2434–2436. doi : 10.1021/ja01326a067 .
  23. ^ Campbell, Floryda; Sullivan, WN; Smith, CR (1933-04-01). „Względna toksyczność nikotyny, anabazyny, metyloanabazyny i łubininy dla larw komara Culicine”. Czasopismo Entomologii Ekonomicznej . 26 (2): 500–509. doi : 10.1093/jee/26.2.500 . ISSN  1938-291X .
  24. ^ Molina-Cruz, Alvaro; Lehmanna, Tovi; Knockel, Julia (2013). „Czy komary Culicine mogą przenosić ludzką malarię?”. Trendy w parazytologii . 29 (11): 530-537. doi : 10.1016/j.pt.2013.09.003 . ISSN  1471-4922 . PMID  24140295 .
  25. ^ Adler, Lynn S. (2003). „Gatunek żywiciela wpływa na roślinożerność, zapylanie i rozmnażanie w eksperymentach z pasożytniczą Castilleja” . Ekologia . 84 (8): 2083–2091. doi : 10.1890/02-0542 . hdl : 10919/46839 . ISSN  0012-9658 .
  26. ^ Abbas, Ghulam; Al-Harrasi, Ahmed Suliman; Hussain, Hidayat; Sattar, Samina Abdul; Choudhary, M. Iqbal (2017-02-18). „Identyfikacja produktów naturalnych i ich pochodnych jako obiecujących inhibitorów glikacji białek o nietoksycznym charakterze wobec mysich fibroblastów 3T3” . Międzynarodowy Dziennik Fitomedycyny . 8 (4): 533–539. doi : 10.5138/09750185.1924 . ISSN  0975-0185 .
  27. ^ „Klasyfikacje - Inwentarz CL” . www.echa.europa.eu . Pobrano 2018-04-25 .

Zewnętrzne linki

  • Multimedia związane z łubinem w Wikimedia Commons