ALFA-KETOGLUTARAAT: EIGENSCHAPPEN, FUNCTIES EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2025

Het alfa - ketoglutaraat is een organisch zout dat wordt geproduceerd door de dissociatie van het zuur-ketoglutaarzuur. Het is een verbinding die medisch wordt gebruikt, en die ook aanwezig is in eukaryote en prokaryote cellen, die deel uitmaken van de Krebs-cyclus (van citroenzuur of tricarbonzuren).

Deze cyclus is van groot biologisch belang, omdat hij fungeert als intermediair tussen glycolyse en de elektronische transportketen, die op zijn beurt wordt geassocieerd met oxidatieve fosforylering, een proces dat verantwoordelijk is voor de metabolische productie van ATP.

Structuurformule van alfa-ketoglutaraatanion. De twee negatieve ladingen moeten worden gecompenseerd door de aanwezigheid van kationen, waardoor een zout ontstaat. Bron: NEUROtiker / publiek domein

Alfa-ketoglutaraat wordt intraveneus toegediend om hartletsel tijdens hartoperaties als gevolg van problemen met de bloedstroom te voorkomen. Het wordt ook gebruikt om spierafbraak als gevolg van een operatie of trauma te voorkomen.

Het wordt gebruikt bij de vervaardiging van geneesmiddelen voor nieraandoeningen, darm- en maagaandoeningen, evenals voor vele aandoeningen; het wetenschappelijke bewijs voor deze toepassingen is echter zwak en schaars.

Dit zout vervult veel functies, waaronder het genereren van aminozuren, zoals proline, glutamine en glutaminezuur. Het grijpt ook in bij immunologische processen en bij de verbetering van de structuur en werking van het botstelsel.

Eigendommen

Verschijning

Wit poeder of kristallijn geel poeder.

Synoniemen

α-ketoglutaraat, 2-oxoglutaraat en 2-ketoglutaraat.

IUPAC-voorkeursnaam: 2-oxo-pentaandioaat.

Molaire massa

144,08 g / mol

Moleculaire formule

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

Merk op dat het een anion is dat vergezeld moet gaan van een kation om zijn negatieve lading in evenwicht te brengen; of het nu Na ⁺ , K ⁺ , Ca ²⁺ of andere is.

Oplosbaarheid in water

56,5 g / l

Smeltpunt

113 - 115 ºC

Kookpunt

Het ontleedt voordat het kookt.

Kenmerken

citroenzuurcyclus

Alfa-ketoglutaraat is een verbinding die deel uitmaakt van de Krebs-cyclus. Het wordt gevormd door de werking van het enzym isocitraat dehydrogenase op het isocitraat onder vorming van NADH en CO ₂ . Bovendien is alfa-ketoglutaraat een plaats van opname in de Krebs-cyclus van glutaminezuur, een aminozuur.

Glutaminezuur wordt omgezet in alfa-ketoglutaraat, wat een manier is om uitputting van de componenten van de Krebs-cyclus te voorkomen. De paden die deze functie vervullen, worden anaplerotisch genoemd. Vervolgens wordt het alfa-ketoglutaraat omgezet in succinyl-CoA.

Alfa-ketoglutaraat is een bepalende factor in de snelheid van de Krebs-cyclus en is betrokken bij verschillende metabolische routes. Het is ook een energiebron voor de celfunctie, net zoals dat gebeurt met darmcellen.

Synthese van aminozuren

Alfa-ketoglutaraat is direct of indirect betrokken bij de vorming van verschillende aminozuren. Wanneer het in de voeding aanwezig is, wordt het in darmcellen (enterocyten) omgezet in onder meer proline en leucine.

Alfa-ketoglutaraat is een bron voor de synthese van glutamine en glutaminezuur (glutamaat); aminozuren die de eiwitsynthese stimuleren. Glutamaat, een neutrale zender, die vrijkomt uit zenuwuiteinden in botweefsel en tijdens het opnemen van amine in alfa-ketoglutaraat, produceert proline.

Proline is een essentieel aminozuur voor de synthese van collageen: een vezelachtig eiwit dat zeer veel voorkomt bij zoogdieren en deel uitmaakt van de huid, botten, pezen, kraakbeen en tanden.

Aan de andere kant stuurt alfa-ketoglutaraat de omzetting van proline in hydroxyproline. Dit veroorzaakt de omzetting van procollageen in collageen en de vorming van de botmatrix.

Alfa-ketoglutaraat activeert prolidase, een enzym dat betrokken is bij de recycling van proline. Bovendien beïnvloedt het botweefsel door de werking van glutamaat en glutamine.

Deze aminozuren activeren de synthese van de aminozuren ornithine en arginine, die de afscheiding van groeihormoon stimuleren.

Stikstof transport

Alfa-ketoglutaraat is betrokken bij het proces van transport en eliminatie van stikstof geproduceerd door cellen. De in aminozuren aanwezige aminogroepen worden door een transaminatieproces overgebracht naar alfa-ketoglutaraat. Deze aminogroepen worden vervolgens overgebracht naar de lever.

In de lever vindt de ureumcyclus plaats. De laatste en ammonium (NH ₄ ⁺ ) zijn de belangrijkste vormen van stikstofuitscheiding in de urine. Bovendien speelt alfa-ketoglutaraat een belangrijke rol bij de ontgifting van stikstof in de hersenen.

Levensduur en veroudering

Alfa-ketoglutaraat zou werken door de levensverwachting in de Caenorhabditis elegans-worm te verhogen, specifiek op het TOR-complex (doelwit van rapamycine). Dit complex is in verband gebracht met ziekten die hun incidentie verhogen tijdens de ouderdomsfase van mensen.

Een vorm van TOR, TORC1, is betrokken bij het ontstaan ​​van diabetes, hartaandoeningen en kanker op oudere leeftijd. TORC1 is geïdentificeerd als de relatie tussen cellulaire veroudering en het ontstaan ​​van deze ziekten.

Alfa-ketoglutaraat lijkt een rol te spelen bij de remming van het TOR-complex, daarom zou het een belangrijke rol spelen bij het verhogen van de levensverwachting bij mensen. Remming van TORC1 bij oudere mensen vermindert de incidentie van infecties.

Antioxiderende functie

Alfa-ketoglutaraat werkt als een antioxidant en kan reageren met waterstofperoxide om succinaat, water en kooldioxide te vormen. Bovendien is het in staat om te reageren met andere componenten van reactieve zuurstofsoorten (ROS).

Verlicht oxidatieve stress, werkt als een energiebron en antioxidant in zoogdiercellen. Het verhoogt ook de antioxidantcapaciteit door de synthese van glutamine te bevorderen.

Toepassingen

Bij dieren

Alfa-ketoglutaraat wordt geleverd aan kalkoenen, varkens en ratten, wat resulteert in een verbetering van de botkwaliteit, wat kan worden veroorzaakt door de positieve effecten van een verhoogde glutamaatproductie, aangezien het betrokken is bij de regulatie van het botmetabolisme.

Evenzo neemt de collageensynthese toe als gevolg van een grotere aanvoer van proline. Dieren behandeld met alfa-ketoglutaraat vertonen een verhoogd gewicht, lengte, botdichtheid, gehalte aan botmineralen en elastische botsterkte.

In mensen

Aangenomen wordt dat alfa-ketoglutaraat de spiereiwitsynthese bij postoperatieve patiënten helpt verhogen en het aminozuurmetabolisme bij dialysepatiënten verbetert.

Artsen geven het intraveneus aan patiënten tijdens een hartoperatie om hartletsel te voorkomen en ook om spierafbraak na een operatie te voorkomen. De verbinding helpt bij de productie van spierweefsel en het genezen van wonden.

Alfa-ketoglutaraat is voor verschillende doeleinden en aandoeningen bij mensen gebruikt, bijvoorbeeld om bacteriële infecties, leverproblemen en cataract te bestrijden en om de eiwitverwerking door dialysepatiënten te verbeteren. Het helpt ook om atletische prestaties te verbeteren.

Referenties

1. Wikipedia. (2020). alfa-ketoglutaarzuur. Hersteld van: en.wikipedia.org
2. Wu, N., Yang, M., Gaur, U., Xu, H., Yao, Y., en Li, D. (2016). Alfa-ketoglutaraat: fysiologische functies en toepassingen. Biomoleculen & therapeutica, 24 (1), 1-8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2020). Alfa-ketoglutaraat. PubChem-database., CID = 164533. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019). Alfa-ketoglutaraat (AKG). Hersteld van: webmd.com
5. Shaojuan Liu et al. (2018). De antioxidatieve functie van alfa-ketoglutaraat en zijn toepassingen. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. Barbara Beer et al. (2017). Metabole engineering in vitro voor de productie van α-ketoglutaraat. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. Royal Society of Chemistry. (2020). α-ketoglutaarzuur. Hersteld van: chemspider.com