HIPPUURZUUR: STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, BIOSYNTHESE, TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2026

Het hippuurzuur is een organische verbinding met de chemische formule C ₆ H ₅ CONHCH ₂ COOH. Het wordt gevormd door de conjugatie tussen benzoëzuur C ₆ H ₅ COOH en glycine NH ₂ CH ₂ COOH.

Hippuurzuur is een kleurloze kristallijne vaste stof. Het is afkomstig van het metabolisme van aromatische organische verbindingen in het lichaam van zoogdieren, zoals mensen, paarden, runderen en knaagdieren.

Hippuurzuur werd voor het eerst geïsoleerd uit paardenurine. in. Bron: Wikipedia Commons.

De biosynthese vindt plaats in de mitochondriën van levercellen of niercellen, uitgaande van benzoëzuur. Eenmaal geproduceerd, wordt hippuurzuur uitgescheiden in de urine. In feite komt de naam "hippurisch" van nijlpaarden, een Grieks woord voor paard, omdat het voor het eerst werd geïsoleerd uit paardenurine.

De aanwezigheid van bepaalde nuttige micro-organismen in de menselijke darm zorgt ervoor dat bepaalde organische verbindingen worden geabsorbeerd of niet, en het hangt ervan af of er later meer of minder hippuurzuur wordt geproduceerd.

Het is gebruikt om de mate van blootstelling aan tolueen te bepalen voor mensen die met oplosmiddelen werken. Het kan worden gebruikt als een indicator van hartbeschadiging bij chronische nierpatiënten. Het kan ook worden gebruikt in gespecialiseerde optische apparaten.

Structuur

Het hippuurzuurmolecuul bestaat uit een benzoylgroep C ₆ H ₅ –C = O en een groep –CH ₂ –COOH, beide gekoppeld aan een aminogroep –NH–.

Structuur van het hippuurzuurmolecuul. Gebruiker: Edgar181. Bron: Wikipedia Commons.

Nomenclatuur

- Hippuurzuur

- N-Benzoyl-glycine

- 2-benzoamidoazijnzuur

- Benzoyl-aminoazijnzuur

- 2-fenylformamidoazijnzuur

- Fenyl-carbonyl-aminoazijnzuur

- N- (fenylcarbonyl) glycine

- Hippuraat (als het in de vorm van zout is, zoals natrium- of kaliumhippuraat)

Eigendommen

Fysieke toestand

Kleurloze kristallijne vaste stof met orthorhombische structuur.

Molecuulgewicht

179,17 g / mol

Smeltpunt

187-191 ºC

Kookpunt

210 ºC (begint te ontbinden)

Dichtheid

1,38 g / cm ³

Oplosbaarheid

Enigszins oplosbaar in water: 3,75 g / l

Locatie in de natuur

Het is een normaal bestanddeel in menselijke urine omdat het afkomstig is van het metaboliseren van aromatische organische verbindingen die met voedsel worden ingenomen.

Hippuurzuur is een normaal bestanddeel van de urine van mensen en herbivore zoogdieren. Auteur: Plume Ploume. Bron: Pixabay.

Sommige van deze verbindingen zijn polyfenolen, aanwezig in dranken zoals thee, koffie, wijn en vruchtensappen.

Polyfenolen zoals chlorogeenzuur, kaneelzuur, kininezuur en (+) - catechine worden omgezet in benzoëzuur dat wordt omgezet in hippuurzuur en uitgescheiden in de urine.

Andere verbindingen die ook aanleiding geven tot benzoëzuur en dus hippuurzuur zijn fenylalanine en shikiminezuur of psychisch zuur.

Benzoëzuur wordt ook gebruikt als voedselconserveermiddel, dus hippuurzuur wordt ook uit deze voedingsmiddelen afgeleid.

Er zijn bepaalde dranken waarvan de inname de uitscheiding van hippuurzuur verhoogt, bijvoorbeeld appelcider, Gingko biloba, kamille-infusie of fruit zoals onder andere bosbessen, perziken en pruimen.

Het drinken van appelsap verhoogt de uitscheiding van hippuurzuur. Auteur: Rawpixel Bron: Pixabay.

Het is ook aangetroffen in de urine van herbivore zoogdieren zoals runderen en paarden, knaagdieren, ratten, konijnen en ook katten en sommige soorten apen.

Omdat het voor het eerst geïsoleerd werd uit de urine van paarden, kreeg het de naam Hippuric van het Griekse woord nijlpaarden wat paard betekent.

Biosynthese

De biologische synthese vindt plaats in de mitochondriën van lever- of niercellen en komt in wezen uit benzoëzuur. Het vereist twee stappen.

De eerste stap is de omzetting van benzoëzuur in benzoyladenylaat. Deze stap wordt gekatalyseerd door het enzym benzoyl-CoA-synthetase.

In de tweede stap passeert glycine het mitochondriale membraan en reageert met benzoyladenylaat, waarbij hippuraat wordt gegenereerd. Dit wordt gekatalyseerd door het enzym benzoylCoA-glycine N-acyltransferase.

Belang van de darmmicrobiota

Er zijn aanwijzingen dat polyfenolische verbindingen met een hoog molecuulgewicht niet goed worden opgenomen in de menselijke darm. De metabolisering van polyfenolen in de menselijke darm wordt uitgevoerd door van nature microben te koloniseren die bekend staan ​​als de microbiota.

De microbiota werkt via verschillende soorten reacties, zoals dehydroxylering, reductie, hydrolyse, decarboxylering en demethylering.

Micro-organismen breken bijvoorbeeld de catechine-ring tot valerolacton, dat vervolgens wordt omgezet in fenylpropionzuur. Dit wordt door de darm opgenomen en in de lever gemetaboliseerd, waardoor benzoëzuur ontstaat.

Andere studies geven aan dat de hydrolyse van chlorogeenzuur door de darmmicrobiota cafeïnezuur en kininezuur produceert. Cafeïnezuur wordt gereduceerd tot 3,4-dihydroxyfenylpropionzuur en vervolgens gedehydroxyleerd tot 3-hydroxyfenylpropionzuur.

Vervolgens worden dit laatste en kininezuur omgezet in benzoëzuur en dit in hippuurzuur.

Bepaalde studies geven aan dat de aanwezigheid van een bepaald type darmmicrobiota essentieel is voor het metabolisme van fenolische componenten van voedsel en dus voor de aanmaak van hippuraat.

En het is gebleken dat door het type dieet te veranderen, de darmmicrobiota kan veranderen, wat een meer of minder aanmaak van hippuurzuur kan stimuleren.

Toepassingen

In arbeidsgeneeskunde

Hippuurzuur wordt gebruikt als biomarker bij de biologische monitoring van beroepsmatige blootstelling aan hoge concentraties tolueen in lucht.

Na opname door inademing wordt tolueen in het menselijk lichaam via benzoëzuur omgezet in hippuurzuur.

Ondanks het gebrek aan specificiteit voor tolueen, is er een goede correlatie gevonden tussen de tolueenconcentratie in de lucht van de werkomgeving en de niveaus van hippuurzuur in de urine.

Het is de meest gebruikte indicator bij het monitoren van tolueen bij blootgestelde werknemers.

De belangrijkste bronnen van hippuurzuurproductie door blootgestelde werknemers zijn milieuverontreiniging met tolueen en voedsel.

Werknemers in de schoenenindustrie worden blootgesteld aan organische oplosmiddelen, vooral tolueen. Mensen die werken met verven op oliebasis worden ook blootgesteld aan tolueen uit oplosmiddelen.

Acute en chronische blootstelling aan tolueen veroorzaakt meerdere effecten in het menselijk lichaam, aangezien het het zenuwstelsel, het maagdarmstelsel, de nieren en het cardiovasculaire systeem aantast.

Om deze redenen is het zo belangrijk om te controleren op hippuurzuur in de urine van deze aan tolueen blootgestelde werknemers.

Antibacteriële werking

Bepaalde informatiebronnen melden dat het verhogen van de concentratie van hippuurzuur in de urine een antibacterieel effect kan hebben.

Mogelijke toepassingen

Als biomarker bij chronische nierziekte

Sommige onderzoekers hebben ontdekt dat de belangrijkste eliminatieroute voor hippuurzuur de tubulaire renale secretie is en dat verstoring van dit mechanisme leidt tot accumulatie in het bloed.

De concentratie van hippuurzuur in het serum van chronische nierpatiënten die gedurende vele jaren aan hemodialyse zijn onderworpen, is bij dergelijke patiënten gecorreleerd met hypertrofie van de linkerventrikel van het hart.

Om deze reden is het voorgesteld als een biomarker of manier om de overbelasting van de linkerventrikel van het hart te bepalen, wat geassocieerd is met een verhoogd risico op overlijden bij patiënten in het laatste stadium van chronische nierziekte.

Als een niet-lineair optisch materiaal

Hippuurzuur is onderzocht als een niet-lineair optisch materiaal.

Niet-lineaire optische materialen zijn bruikbaar op het gebied van telecommunicatie, optische computers en optische gegevensopslag.

De optische eigenschappen van kristallen van hippuurzuur gedoteerd met natriumchloride NaCl en kaliumchloride KCl zijn onderzocht. Dit betekent dat hippuurzuur is gekristalliseerd met zeer kleine hoeveelheden van deze zouten in zijn kristalstructuur.

Er is waargenomen dat dopingzouten de efficiëntie van de tweede harmonische generatie verbeteren, een belangrijke eigenschap voor niet-lineaire optische materialen. Ze verhogen ook de thermische stabiliteit en microhardheid van hippuurzuurkristallen.

Bovendien bevestigen onderzoeken in het UV-zichtbare gebied dat gedoteerde kristallen zeer nuttig kunnen zijn in optische vensters bij golflengten tussen 300 en 1200 nm.

Al deze voordelen bevestigen dat hippuurzuur gedoteerd met NaCl en KCl kan worden gebruikt bij de vervaardiging van niet-lineaire optische apparaten.

Om het broeikaseffect te verminderen

Sommige onderzoekers hebben aangetoond dat het verhogen van het hippuurzuur met tot wel 12,6% in de urine van runderen de uitstoot van N ₂ O- gas in de atmosfeer uit weidegrond met 65% kan verminderen .

N ₂ O is een broeikasgas met een groter potentieel voor gevaar dan CO ₂ .

Een van de belangrijkste bronnen van N ₂ O ter wereld is de urine die wordt afgezet door herkauwers, aangezien deze afkomstig is van de omzetting van ureum, een stikstofverbinding die in de urine aanwezig is.

Het dieet van herkauwers heeft een sterke invloed op het hippuurzuurgehalte van hun urine.

Daarom kan het aanpassen van het dieet van grazende dieren om een ​​hoger gehalte aan hippuurzuur in hun urine te krijgen, het broeikaseffect helpen verminderen.

Vee voeren. Auteur: Matthias Böckel. Bron: Pixabay.

Referenties

1. Lees, HJ et al. (2013). Hippurate: The Natural History of a Mammalian-Microbial Cometabolite. Journal of Proteome Research, 23 januari 2013. Opgehaald van pubs.acs.org.
2. Yu, T.-H. et al. (2018) Associatie tussen hippuurzuur en linkerventrikelhypertrofie bij onderhouds hemodialysepatiënten. Clinica Chimica Acta 484 (2018) 47-51. Opgehaald van sciencedirect.com.
3. Suresh Kumar, B. en Rajendra Babu, K. (2007). Groei en karakterisering van gedoteerde kristallen van hippuurzuur voor NLO-apparaten. Crys. Res. Technol. 42, nr. 6, 607-612 (2007). Hersteld van onlinelibrary.wiley.com.
4. Bertram, JE et al. (2009). Hippuurzuur en benzoëzuurremming van uit urine afkomstige N ₂ O-emissies uit de bodem. Global Change Biology (2009) 15, 2067-2077. Hersteld van onlinelibrary.wiley.com.
5. Decharat, S. (2014). Hippuurzuurniveaus in verfwerkers bij staalmeubelfabrikanten in Thailand. Veiligheid en gezondheid op het werk 5 (2014) 227-233. Opgehaald van sciencedirect.com.
6. Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Hippuurzuur. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.