3-Nitropropionic acid

الموسوعة الحرة

3-Nitropropionic acid (3-NPA) is a mycotoxin which is severely toxic to humans. It is a potent suicidal inhibitor of succinate dehydrogenase,[1] an enzyme in the citric acid cycle and mitochondrial energy chain.[2] Mild cases of exposure give rise to nausea, vomiting, and stomach ache, while severe cases lead to brain damage or death.[3] There is no known antidote to 3-nitropropionic acid poisoning.[4]

3-nitropropionic acid is produced by a number of fungi, most notably in the Aspergillus family, and may be found in food such as in sugar cane[4] as well as Japanese fungally fermented staples, including miso, soy sauce, katsuobushi,[5]coconuts[6] and some traditional Chinese medicines.[7] Several outbreaks of 3-nitropropionic acid poisoning have been linked to contamination of shared food crops, particularly in China, where sugar cane is commonly consumed by children.[8][9]

Health effects

Mechanism of action

3-nitroprionionic acid has a similar molecular structure to the biological molecule succinate, a component of the tricarboxylic acid cycle.[10] As such, 3-nitropropionic acid is able to competitively and irreversibly bind to the flavin component of the succinate dehydrogenase enzyme.[11] Suicidal deactivation by 3-nitropropionic acid permanently disables affected enzymes from catalysing the oxidation of succinate to fumarate.[11] This inhibition interrupts the synthesis of the energy biomolecule adenosine triphosphate (ATP) and triggers energy depletion and oxidative stress in affected cells.[12]

يُقلل مركب 3-نيتروبرونيونيك أيضًا من نشاط إنزيم أوكسيداز أحادي الأمين (MAO). [ 13 ] وتتمثل الآلية في أن مركب 3-نيتروبرونيونيك يُحفز إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية ويؤكسد الدوبامين مُنتجًا كينونات الدوبامين التي يُمكنها تقليل نشاط إنزيم MAO-A. [ 14 ]

أعراض

قد يحدث موت الخلايا العصبية، مما يؤدي إلى اضطرابات عصبية عضلية حادة وتلف في أنسجة الدماغ، والحبل الشوكي، والجهاز العصبي. [ 12 ] [ 15 ] لوحظ ظهور خلل التوتر العضلي المتأخر وتدهور عصبي في النواة المذنبة (البطامة) لدى البشر الذين تعرضوا لحمض 3-نيتروبروبيونيك. [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] كما لاحظت دراسة أجريت على الفئران سمية الدوبامين إلى جانب اعتلال دماغي حاد وخلل التوتر العضلي. [ 19 ]

الاستخدام في البحوث الطبية

أظهرت دراسات حديثة أن حمض 3-نيتروبروبيونيك، كونه سمًا للميتوكوندريا ، يُمكن أن يُحدث تغيرات في الجسم المخطط لدى الفئران تُشابه تلك التي تُلاحظ في أدمغة مرضى داء هنتنغتون . ولذلك، استُخدم حمض 3-نيتروبروبيونيك كنموذج حيواني لداء هنتنغتون وأمراض تنكسية عصبية أخرى. [ 18 ] [ 20 ] وقد أظهرت دراسة أخرى أن إعطاء مُحفز مستقبلات الكانابينويد WIN55212-2 للفئران لمدة ستة أيام متتالية، قبل إعطاء الحمض، يُؤدي إلى تأثيرات وقائية على جميع التغيرات التي يُحدثها السم، مثل خلل وظائف الميتوكوندريا وتأكسد الدهون ، وذلك عن طريق تنشيط مستقبل CB1 . [ 21 ]

في الطبيعة

يوضح هذا الرسم التخطيطي مسار التلوث بحمض 3-نيتروبروبيونيك (3-NPA)، وهو سم فطري ينتجه فطر الرشاشية الصفراء (Aspergillus flavus ). تُعد محاصيل مثل قصب السكر وجوز الهند والفول السوداني وفول الصويا والأرز والذرة بيئات حاضنة لنمو هذا الفطر. وبمجرد تلوثها، يمكن لهذه المحاصيل أن تنقل حمض 3-نيتروبروبيونيك إلى الإنسان والحيوان عن طريق الاستهلاك المباشر أو من خلال المنتجات الحيوانية المشتقة منه.

وجود طبيعي في المحاصيل الغذائية

يُعد حمض 3-نيتروبروبيونيك سمًا فطريًا ، وتنتجه بعض الفطريات التي تصيب النباتات والخضراوات بشكل طبيعي. [ 2 ] تشمل هذه الفطريات Aspergillus flavus و Aspergillus parasiticus وجنس Arthrinium ، والتي تنمو في التربة والنباتات المتحللة والتبن والحبوب، وبالتالي فهي قادرة على تلويث الحبوب قبل الحصاد وأثناء التخزين. [ 22 ] [ 23 ] ووفقًا لمنظمة الصحة العالمية، تشمل بعض المحاصيل التي تتأثر عادةً بفطريات Aspergillus و Arthrinium ما يلي:

  • الحبوب (الذرة، الذرة الرفيعة، القمح، الأرز)
  • البذور الزيتية (فول الصويا، الفول السوداني، عباد الشمس، وبذور القطن)
  • التوابل (الفلفل الحار، الفلفل الأسود، الكزبرة، الكركم والزنجبيل)
  • المكسرات الشجرية (الفستق، اللوز، الجوز، جوز الهند، والجوز البرازيلي)

تؤدي الظروف الجوية القاسية ، وظروف نمو المحاصيل المجهدة ، بالإضافة إلى ظروف التخزين (مثل الرطوبة ) [ 24 ] إلى ظروف مناسبة لتكوين حمض 3-نيتروبروبيونيك في المحاصيل الغذائية.

حالات بارزة

التسمم بجوز الهند المتعفن في الدنمارك

تم الإبلاغ عن حالة تسمم مميتة بمادة 3-NPA نتيجة شرب ماء جوز الهند ، حيث تم تخزين جوز الهند المُجهز مسبقًا في درجة حرارة الغرفة لمدة شهر، بدلاً من تبريده. [ 25 ]

تحديد غير متوقع لمركب 3-NPA بواسطة تقنية LC-MS في النرويج

سُجّلت أول حالة تسمم بشري بمادة 3-NPA في النرويج، وأول دراسة منشورة عالميًا تعتمد على تقنية كروماتوغرافيا السائل - مطياف الكتلة (LC-MS) لتحليل الأيض البشري، وشملت صبيًا نرويجيًا لم يُعرف مصدر تسممه، حيث اشتبه في البداية بإصابته باضطراب في الميتوكوندريا. إلى جانب رصد عدد كبير من المستقلبات المتغيرة، حددت الدراسة آليات وقائية قد تُخفف من الآثار السامة لمادة 3-NPA، بالإضافة إلى أدلة على زيادة الإجهاد التأكسدي، واضطراب استقلاب الطاقة. أدت نتائج الدراسة إلى مراجعة قائمة فحص السموم في النرويج، حيث أُضيفت مادة 3-NPA إلى قائمة المركبات المختبرة. [ 2 ]

انظر أيضاً

  • حمض البونغكريك ، وهو سم فطري له حوادث تسمم مماثلة ملحوظة عن طريق جوز الهند الملوث.
  • الكاراكين ، وهو غلوكوزيد نباتي سام يتم استقلابه إلى حمض 3-نيتروبروبيونيك

مراجع

  1. ↑ روبرتس، توبي جون (2004). "نموذج حمض 3-نيتروبروبيونيك للإجهاد الأيضي: التقييم بواسطة التصوير بالرنين المغناطيسي". علم جينوم السكتة الدماغية . 104 : 203-220 . doi : 10.1385/1-59259-836-6:203 . PMID 15454669 . 
  2. 1 2 3 بينديكسن سكوجفولد، هان؛ يزداني، مزيار؛ سانداس، إليز مورك؛ أوستيبي فاسلي، أنجا؛ كريستنسن، إيرل. هار، داغفين؛ روتويلت، هيلج؛ الجستون، كاتيا بينيديكت بريستو (2022). "دراسة رائدة عن التسمم البشري بحمض النيتروبروبيونيك 3: مساهمات من عمليات التمثيل الغذائي" . مجلة علم السموم التطبيقي . 42 (5): 818-829 . دوى : 10.1002/jat.4259 . اتش دي ال : 11250/3025093 . ردمك 1099-1263 . بميد 34725838 .  
  3. ↑ مينغ، لي (1995-01-01). "التسمم بقصب السكر المتعفن - تقرير حالة مع مراجعة موجزة" . مجلة علم السموم: علم السموم السريري . 33 (4): 363-367 . doi : 10.3109/15563659509028924 . ISSN 0731-3810 . PMID 7629905 .  
  4. 1 2 فان هوست، ويم إل سي (2017-02-07). "نوبة ارتعاش عضلي قبل تشخيص اعتلال الدماغ السمي المزمن: تقرير حالة" . مجلة تقارير الحالات الطبية . 11 (1) 36. doi : 10.1186/s13256-016-1188-9 . ISSN 1752-1947 . PMC 5296961. PMID 28173825 .   
  5. ↑ هوكينج، أيلسا د.؛ بيت، جون آي.؛ سامسون، روبرت أ.؛ ثرين، أولف (29 أغسطس 2006). التطورات في علم الفطريات الغذائية . سبرينغر. ISBN 9780387283913.
  6. ^ بيركيلوند، ت. يوهانسن، الترددات اللاسلكية؛ ايلوم، المدير العام؛ ديرسكوج، SE؛ Østergaard، JA؛ فالكونر، TM؛ أندرسن، C.؛ فريدهولم، H.؛ أوفربال-بيترسن، إس؛ جنسن، شبيبة (2021). "التسمم المميت بحمض النيتروبروبيونيك 3 بعد تناول ماء جوز الهند" . الأمراض المعدية الناشئة . 27 (1): 278-280 . دوى : 10.3201/eid2701.202222 . بمك 7774558 . بميد 33350928 .  
  7. ↑ وانغ، إكس بي ؛ يانغ، آر إم (2003). "اضطرابات الحركة التي يُحتمل أن تُسببها الأعشاب الصينية التقليدية". علم الأعصاب الأوروبي . 50 (3): 153-159 . doi : 10.1159/000073056 . PMID 14530621. S2CID 43878555 .  
  8. ^ هاميلتون، برادلي ف. جولد ودانيال هـ. Gustine، David L. (2000)، “History of 3-Nitropropionic Acid”، in Sanberg، Paul R.؛ نيشينو، هيتو؛ Borlongan، Cesario V. (eds.)، مثبطات الميتوكوندريا واضطرابات التنكس العصبي ، Totowa، NJ: Humana Press، pp. 21– 33، doi : 10.1007 / 978-1-59259-692-8_2 ، ISBN  978-1-59259-692-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أبريل 2025
  9. ↑ ليو، إكس.؛ لو، إكس.؛ هو، دبليو. (يونيو 1992). "دراسات حول وبائيات وأسباب التسمم بقصب السكر المتعفن في الصين". العلوم الطبية الحيوية والبيئية . 5 (2): 161-177 . ISSN 0895-3988 . PMID 1642790 .  
  10. ^ أوبادهاياي ، شوبهام. يدكي، نارهاري جانجارام؛ راهي، فيكرانت؛ سينغ، سوربي؛ كومار، ساشين. أرورا، أنشال؛ تشاندوليا، بريانكا؛ كور، برابشاران؛ كومار، مانديب. كوشال، براشانت؛ جموال، سوميت؛ كومار ، بونيت (2023/06/01). "نظرة عامة على الآليات الفيزيولوجية المرضية لحمض 3-نيتروبروبيونيك (3-NPA) باعتباره سمًا عصبيًا في نموذج مرض هنتنغتون وصلته باكتشاف الأدوية وتطويرها" . البحوث الكيميائية العصبية . 48 (6): 1631–1647 . دوى : 10.1007 / s11064-023-03868-1 . ردمك 1573-6903 . بميد 36738367 .  
  11. 1 2 ألستون، تي. أ.؛ ميلا، ل.؛ برايت، هـ. ج. (سبتمبر 1977). "3-نيتروبروبيونات، المادة السامة في نبات النيلة، مُثبِّط انتحاري لإنزيم سكسينات ديهيدروجينيز" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 74 (9): 3767-3771 . Bibcode : 1977PNAS...74.3767A . doi : 10.1073 / pnas.74.9.3767 . ISSN 0027-8424 . PMC 431722. PMID 269430 .   
  12. 12Túnez, Isaac; Tasset, Inmaculada; Pérez-De La Cruz, Verónica; Santamaría, Abel (2010-02-10). "3-Nitropropionic Acid as a Tool to Study the Mechanisms Involved in Huntington's Disease: Past, Present and Future". Molecules. 15 (2): 878–916. doi:10.3390/molecules15020878. ISSN 1420-3049. PMC 6263191. PMID 20335954.
  13. ↑Salman, Mohd; Tabassum, Heen; Parvez, Suhel (25 February 2020). "Piperine mitigates behavioral impairments and provides neuroprotection against 3-nitropropinoic acid-induced Huntington disease-like symptoms". Nutritional Neuroscience. 25 (1): 100–109. doi:10.1080/1028415X.2020.1721645. PMID 32093571.
  14. ↑Herrera-Mundo, Nieves; Sitges, María (July 2010). "Mechanisms underlying striatal vulnerability to 3-nitropropionic acid". Journal of Neurochemistry. 114 (2): 597–605. doi:10.1111/j.1471-4159.2010.06789.x. PMID 20477912.
  15. ↑Ludolph, A. C.; He, F.; Spencer, P. S.; Hammerstad, J.; Sabri, M. (November 1991). "3-Nitropropionic Acid - Exogenous Animal Neurotoxin and Possible Human Striatal Toxin". Canadian Journal of Neurological Sciences. 18 (4): 492–498. doi:10.1017/S0317167100032212. ISSN 0317-1671. PMID 1782616.
  16. ↑Gabrielson, K. L.; Hogue, B. A.; Bohr, V. A.; Cardounel, A. J.; Nakajima, W.; Kofler, J.; Zweier, J. L.; Rodriguez, E. R.; Martin, L. J.; de Souza-Pinto, N. C.; Bressler, J. (October 2001). "Mitochondrial toxin 3-nitropropionic acid induces cardiac and neurotoxicity differentially in mice". The American Journal of Pathology. 159 (4): 1507–1520. doi:10.1016/S0002-9440(10)62536-9. ISSN 0002-9440. PMC 1850498. PMID 11583977.
  17. ↑ أليكسي، تاجرينا؛ هيوز، بول إي.؛ فول، ريتشارد إل إم؛ ويليامز، كريس إي. (3 أغسطس 1998). "الثلاثية القاتلة لحمض 3-نيتروبروبيونيك: مسارات تعاونية للتنكس العصبي" . نيورو ريبورت . 9 (11): R57-64. doi : 10.1097/00001756-199808030-00001 . ISSN 0959-4965 . PMID 9721909 .  
  18. 1 2 بورلونجان، سيزاريو ف.؛ كوتوزيس، ثيودور ك.؛ سانبيرج، بول ر. (1997-01-01). "نموذج حيواني لحمض 3-نيتروبروبيونيك ومرض هنتنغتون" . مراجعات علم الأعصاب والسلوك الحيوي . 21 (3): 289-293 . doi : 10.1016/S0149-7634(96)00027-9 . ISSN 0149-7634 . ​​PMID 9168265 .  
  19. ↑ جونسون، جون ر؛ روبنسون، بوني ل؛ علي، سيد ف؛ بينيندا، زبيغنيو (27 يوليو 2000). "سمية الدوبامين الناتجة عن التعرض طويل الأمد لجرعات منخفضة من حمض 3-نيتروبروبيونيك (3-NPA) في الجرذان" . رسائل علم السموم . 116 (1): 113-118 . Bibcode : 2000ToxL..116..113J . doi : 10.1016/S0378-4274(00)00214-9 . ISSN 0378-4274 . PMID 10906428 .  
  20. ↑ ميلر، بول جيه؛ زابورسكي، لازلو (1997-07-01). "السمية العصبية لحمض 3-نيتروبروبيونيك: التصوير باستخدام التلوين الفضي وآثاره على استخدامه كنموذج حيواني لمرض هنتنغتون" . علم الأعصاب التجريبي . 146 (1): 212-229 . doi : 10.1006/exnr.1997.6522 . ISSN 0014-4886 . PMID 9225755 .  
  21. ^ مايا لوبيز، ماريسول؛ كولين غونزاليس، آنا لورا؛ أغيليرا، غابرييلا؛ دي ليما، ماريا إدواردا؛ كولبو سيولين، آنا؛ رانجيل لوبيز، إدغار؛ فيليدا هيرنانديز، خوانا؛ ريمباو-بوجوركويز، دانيال؛ تونيز ، إسحاق (2017/02/15). "التأثير الوقائي العصبي لـ WIN55،212-2 ضد السمية الناجمة عن حمض 3-نيتروبروبيونيك في دماغ الفئران: مشاركة مستقبلات CB1 و NMDA" . المجلة الأمريكية للبحوث التحويلية . 9 (2): 261– 274. ISSN 1943-8141 . بمك 5340665 . بميد 28337258 .   
  22. ↑ ريدي، ك. ر. ن.؛ صالح، ب.؛ سعد، ب.؛ عباس، هـ. ك.؛ أبيل، س. أ.؛ شير، و. ت. (2010-03-01). "نظرة عامة على تلوث الأغذية بالسموم الفطرية وآثاره على صحة الإنسان" . مراجعات السموم . 29 (1): 3-26 . doi : 10.3109/15569541003598553 . ISSN 1556-9543 . 
  23. ↑ وي، د.ل.؛ تشانغ، س.س.؛ لين، س.س.؛ دونغ، م.ل.؛ جونغ، س.س. (1994). "إنتاج حمض 3-نيتروبروبيونيك بواسطة أنواع أرثرينيوم" . علم الأحياء الدقيقة الحالي . 28 : 1-5 . doi : 10.1007/BF01575978 . ISSN 0343-8651 . S2CID 41489212 .  
  24. ↑ جنسن، أولي (13 يونيو 2016). "إدارة مخاطر السموم الفطرية في إنتاج الخنازير" (ملف PDF) . عرض تقديمي من إعداد أولي جنسن . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 10 أكتوبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 أكتوبر 2017 .
  25. ^ بيركيلوند، توماس. يوهانسن، راكيل F .؛ إيلوم، دورتي جي؛ ديرسكوج، ستيج إريك؛ أوستيرجارد، جاكوب أ؛ فالكونر، ترافيس م.؛ أندرسن، كريس. فريدهولم، هيلينا؛ أوفربال-بيترسن، سورين؛ جنسن ، يورغن س. (يناير 2021). "التسمم المميت بحمض النيتروبروبيونيك 3 بعد تناول ماء جوز الهند" . الأمراض المعدية الناشئة . 27 (1): 278-280 . دوى : 10.3201/eid2701.202222 . ردمك 1080-6059 . بمك 7774558 . بميد 33350928 .   

للمزيد من القراءة