Cholin

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 10. januar 2022; checks kræver 4 redigeringer .
Cholin
Generel
Systematisk
navn		 (2-hydroxyethyl)trimethylammoniumhydroxid
Chem. formel C5H14NOX _ _ _ _
Fysiske egenskaber
Stat hvide krystaller
Molar masse 104,17080 g/ mol
Klassifikation
Reg. CAS nummer 62-49-7
PubChem 305
Reg. EINECS nummer 200-535-1
SMIL   C[N+](C)(C)CCO
InChI   InChI=1S/C5H14NO/c1-6(2,3)4-5-7/h7H,4-5H2,1-3H3/q+1OEYIOHPDSNJKLS-UHFFFAOYSA-N
CHEBI 15354
ChemSpider 299
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Cholin (fra græsk χολή  "galde") - organisk forbindelse , kvaternær ammoniumbase, 2-hydroxyethyltrimethylammoniumkation, [(CH 3 ) 3 N + CH 2 CH 2 OH] X - . Det er en forløber for neurotransmitteren acetylcholin . Tidligere (i 1930'erne) blev det kaldt vitamin B 4 . Ifølge moderne ideer er det ikke et vitamin [1] .

Egenskaber

Cholin i form af en base er meget hygroskopiske farveløse krystaller, meget opløselige i vand, ethanol , mindre opløselige i amylalkohol, acetone og chloroform , uopløselige i diethylether , carbondisulfid , carbontetrachlorid, benzen .

Fortyndede opløsninger af cholin er stabile ved temperaturer op til 70°C.

Cholin er en stærk base (pK b = 5,06), er i stand til at fortrænge ammoniak fra ammoniumsalte og danner let salte med stærke syrer .

Når cholin er dehydreret, dannes det meget giftige neurin . Tilstedeværelsen af ​​neurin i nerve- eller andet væv indikerer patofysiologiske virkninger forbundet med degeneration og ødelæggelse (destruktion) af disse væv (nekrolytiske processer, forrådnelse).

Den biologiske betydning af cholin

Både cholin selv og de talrige derivater, der dannes af det i kroppen, udfører mange fysiologiske funktioner i eukaryote organismer , herunder mennesker, dyr og planter. Blandt de vigtigste biologiske funktioner af cholin er dets deltagelse som en forløber for biosyntesen af ​​andre essentielle cellulære komponenter og signalmolekyler, såsom fosfolipider , der danner dobbeltlagsmembranerne i celler og celleorganeller, neurotransmitteren acetylcholin og den osmotiske regulator trimethylglycin ( betain). [2] .

Trimethylglycin kan til gengæld tjene som en methylradikaldonor i processen med S-adenosylmethionin-biosyntese [2] [3] .

Cholin som en forløber i phospholipidbiosyntese

Cholin bruges i kroppen til biosyntese af en række phospholipider, såsom forskellige phosphatidylcholiner og sphingomyeliner . Disse fosfolipider findes i de ydre membraner af alle typer celler, såvel som i membranerne i de fleste typer intracellulære organeller. Phosphatidylcholiner er en strukturelt vigtig bestanddel af cellemembraner og celleorganeller. Så især hos mennesker falder 40-50 % af det totale indhold af fosfolipider i celler og væv netop på forskellige fosfatidylcholiner [4] .

Derudover danner cholinholdige fosfolipider sammen med kolesterolestere de såkaldte lipid-flåder på overfladen af ​​cellemembraner og celleorganeller. Disse lipidflåder er rumligt organiserende centre for forskellige cellemembranreceptorer såvel som for forskellige ionkanaler og for membranbundne enzymer , herunder enzymer involveret i intracellulære signalveje [4] .

Phosphatidylcholiner er også nødvendige til biosyntesen af ​​meget lavdensitetslipoproteiner ( VLDL), som har anti-aterosklerotiske og angiobeskyttende (vasoprotektive) egenskaber. Hos mennesker falder fra 70 % til 95 % af det totale indhold af fosfolipider i sammensætningen af ​​VLDL netop på fosfatidylcholiner [4] .

Cholin er også påkrævet til biosyntesen af ​​pulmonalt overfladeaktivt middel , som er en blanding af overvejende en række forskellige phosphatidylcholinestere. Et overfladeaktivt stof er kritisk nødvendigt både for at beskytte lungevævet mod skadelige ydre påvirkninger (herunder fra faktisk ilt - fordi processen med alveolær ilttransport uundgåeligt ledsages af oxidativt stress i cellerne i alveolerne), og for at opretholde elasticiteten af alveolernes vægge, det vil sige deres evne til at aftage ved udånding og rette sig ud igen ved indånding. Utilstrækkelige niveauer af overfladeaktivt stof i lungerne eller mangel på indholdet af fosfatidylcholiner i det fører til udvikling af akut respiratorisk distress syndrom (ARDS) eller forværrer forløbet af en eksisterende ARDS [5] .

Cholin udskilles også i galden , både i fri form og som forskellige phosphatidylcholinestere. Sammen med galdesalte deltager fri cholin og cholinholdige phospholipider i forsæbningen og emulgeringen af ​​fedtstoffer, idet de først danner de mindste dråber fedt, og derefter de såkaldte "fedtmiceller". Dette letter virkningen af ​​bugspytkirtelenzymet lipase på lignende forarbejdede fedtstoffer og letter derved nedbrydning, absorption og assimilering af fedtstoffer [4] .

Cholin som en forløber i biosyntesen af ​​acetylcholin

Cholin er essentiel som en forløber i biosyntesen af ​​neurotransmitteren acetylcholin. Denne neurotransmitter spiller en vigtig rolle i processerne af muskelkontraktion, i reguleringen af ​​hukommelse og kognitive funktioner, i den embryonale, føtale og postnatale udvikling af hjernen, i bevarelsen og vedligeholdelsen af ​​neuroplasticitet og i mange andre processer [6] .

Indholdet af acetylcholin i væv er meget lavt sammenlignet med indholdet af fri cholin eller cholinholdige fosfolipider [4] . Neuroner, der syntetiserer acetylcholin, opbevarer cholin til dette formål i form af phosphatidylcholiner, og frigiver derefter, om nødvendigt, cholin fra phospholipider og bruger det til biosyntesen af ​​acetylcholin [6] .

Cholin som en forløber i biosyntesen af ​​trimethylglycin (betain)

I mitokondrierne i menneske- og dyreceller oxideres cholin irreversibelt til dannelse af glycin-betainaldehyd af enzymet cholinoxidase. Efterfølgende oxideres glycin-betain-aldehyd af mitokondriel eller cytoplasmatisk betain-aldehyd-dehydrogenase til dannelse af trimethylglycin (betain). Betain er den vigtigste osmoregulator, såvel som en donor af methylradikaler til dannelsen af ​​S-adenosyl-methionin [6] .

Cholinindhold i fødevarer

Cholin forekommer i fødevarer primært som fosfolipider, hovedsageligt fosfatidylcholiner. En lille mængde af det findes også i nogle fødevarer i fri form. Det højeste indhold af cholin findes i kødbiprodukter ( hjerne , lever , nyrer , hjerte , lunger ) og i æggeblomme . Mindre mængder findes i kød, korn, grøntsager, frugt og mejeriprodukter. Vegetabilsk og animalsk fedt brugt til madlavning (f.eks. stegning) indeholder i gennemsnit 5 mg total cholin for hver 100 g fedt [6] .

I USA angiver fødevareetiketter cholinindholdet pr. 100 g produkt og pr. portion som en procentdel af den anbefalede daglige tilførsel for tilstrækkeligt cholinindtag, som antages at være 550 mg/dag. Hvis etiketten således angiver, at en portion af et produkt indeholder 100 % af det anbefalede daglige indtag af cholin, betyder det, at en portion af dette produkt indeholder 550 mg cholin [7] .

Modermælk er en rig kilde til cholin for det udviklende spædbarn, som er helt eller delvist ammet (naturligt). Eksklusiv amning resulterer i et gennemsnit på 120 mg/dag cholin for et spædbarn. Hvis en ammende mors daglige indtag af cholin øges, øges cholinindholdet i hendes modermælk. Omvendt reducerer lavt indtag eller mangel på cholin i en mors daglige kost cholinindholdet i hendes modermælk [6] .

Formler til kunstig fodring af spædbørn kan eller kan ikke indeholde nok cholin til den normale udvikling af et spædbarn. Det afhænger af de regulatoriske dokumenter, der er vedtaget i det land, hvor denne blanding produceres og sælges. I USA og EU-lande foreskriver de nuværende reguleringsdokumenter obligatorisk tilsætning af mindst 7 mg cholin for hver 100 kcal energi, der er indeholdt i blandingen. Samtidig er overdreven tilskud af cholin (niveauet af dets indhold i blandingen er mere end 50 mg for hver 100 kcal energi indeholdt i blandingen) også forbudt i EU [6] [8] .

Trimethylglycin (betain) er en af ​​de funktionelt vigtige metabolitter af cholin. Derfor er trimethylglycin i stand til delvist at erstatte cholin i maden og reducere kroppens behov for cholin. Trimethylglycin kan dog ikke helt erstatte cholin i fødevarer, da det kun erstatter den del af behovet for cholin, der går til dannelsen af ​​trimethylglycin ud fra det og til at opfylde behovene for methylering, men ikke andre behov for cholin, som f.eks. fosfolipider eller acetylcholin [4] .

Et højt indhold af trimethylglycin findes især i fødevarer som hvedeklid (1339 mg/100 g), ristede spirede hvedekerner (1240 mg/100 g), spinat (600-645 mg/100 g) [9] .

Ansøgning

Cholin er nødvendigt til behandling af leversygdomme og åreforkalkning.

I medicin bruges cholinchlorid til at behandle leversygdomme . Det er også indført i sammensætningen af ​​foder til husdyr. Til analytiske formål anvendes cholins evne til at give dårligt opløselige salte med phosphowolframsyre , platin- saltsyre og nogle andre heteropolysyrer .

Cholin, dets salte og estere er registreret som fødevaretilsætningsstof E1001 .

Historien om opdagelsen af ​​cholin som et kemikalie

I 1849 var den tyske biokemiker Adolf Friedrich Ludwig Strecker i stand til for første gang at isolere en slags hvidt krystallinsk, meget hygroskopisk stof med stærke alkaliske egenskaber og en karakteristisk "amin"-lugt, der minder om lugten af ​​råddenskab fra grisegalden. kød eller rådnende fisk (lugten af ​​trimethylamin). Dette var cholinbasen. Men så besluttede Strekker ikke at give det stof, han opdagede, noget navn, idet han betragtede det enten som en utilsigtet opdagelse eller trimethylamin, der allerede var kendt på det tidspunkt [10] [11] .

I 1852 isolerede L. Babo og M. Hirschbrunn et stof, der ligner meget i fysisk-kemiske og organoleptiske egenskaber fra hvide sennepsfrø. De kaldte den "sinkalin", efter sennep [11] .

I 1862 gentog Adolf Strekker sine eksperimenter med galde fra svin og tyre. Det lykkedes ham igen at isolere det samme stof fra galden fra begge dyrearter som første gang. Først derefter foreslog han først navnet "cholin" for det stof, han opdagede, som kommer fra det græske ord "chole" - galde. Han formåede også korrekt at identificere grundstofsammensætningen af ​​cholin og beskrive den med molekylformlen C5H13NO [12] [11] .

I 1850 lykkedes det den franske biokemiker Theodore Nicholas Gobli at isolere fra karpernes hjerne og kaviar et bestemt stof, der i fysisk-kemiske egenskaber ligner stoffer, der tidligere var isoleret af Adolf Strecker fra galde, og L. Babo med M. Hirschbrunn fra sennepsfrø. Han valgte navnet "lecithin" for det stof, han isolerede fra karpekaviar - fra det græske ord lekithos, som betyder æggeblomme, og for det stof, han isolerede fra karpehjernen - navnet "cerebrin" (så troede han, at disse var forskellige stoffer) [13] [11] [14] .

Senere, i 1874, det vil sige efter identifikation af strukturformlen for cholin af Adolf von Bayer, var Theodore Gobley i stand til at bevise, at de stoffer, som han isolerede i 1850 fra karpernes hjerne og kaviar ("lecithin" og "cerebrin" ”) er faktisk en blanding af forskellige phosphatidylcholiner [13] [11] [14] .

I 1865 isolerede den tyske biokemiker Oskar Liebreich fra dyrenes hjerne en ildelugtende (med en karakteristisk stærk "amin"-lugt, der minder om den dengang kendte lugt af trimethylamin, et af henfaldsprodukterne fra fisk eller kød), en kraftigt alkalisk, meget hygroskopisk hvidt krystallinsk stof, som han kaldte "Neurin" [15] [11] [14] .

I 1867 formåede den tyske kemiker, biokemiker og farmakolog Adolf von Bayer for første gang korrekt at bestemme strukturformlerne for Oskar Liebreichs "neurin" (det vil sige cholinhydroxid) og acetylcholin opnået derfra semisyntetisk [16] [11 ] [14] .

I samme 1867 var biokemikeren Vladimir Dybkovsky fra Kiev i stand til at vise, at "neurin", isoleret i 1865 fra dyrehjernen af ​​Oskar Liebreich, og "cholin", først isoleret i 1849 af Adolf Strecker fra svinegalde, også er kemisk et og samme samme stof [17] [11] [14] .

Også i 1867 lykkedes det de tyske biokemikere Adolf Klaus og Otto Keese at bevise, at "neurin", isoleret i 1865 fra dyrenes hjerne af Oscar Liebreich, og "sinkalin", isoleret lidt tidligere, i 1852, af L. Babo og M. Hirschbrunn fra hvide sennepsfrø er også kemisk det samme stof. Derefter blev navnet "cholin" endelig tildelt dette stof, og dets opdagers herlighed lå bag Adolf Strekker. Året for opdagelse af henholdsvis cholin anses for at være 1849 [18] [11] [14] .

Historien om opdagelsen af ​​behovet for eksogent cholinindtag med mad for menneskers og dyrs sundhed

I maj 1932 viste den canadiske biokemiker Charles Herbert Best (en af ​​medopdagerne af insulin ) og kollegaer, at udviklingen af ​​fedtlever hos rotter på en særlig stærkt begrænset, fosfolipidfri diæt, samt udviklingen af ​​et lignende problem hos hunde, der lider af kunstigt induceret (via pancreatektomi) type 1-diabetes – kan forebygges ved at indføre æggeblomme-afledt lecithin i deres kost [19] .

Lidt senere, i august 1932, viste Charles Best og kolleger, at denne leverbeskyttende effekt af lecithin opnået fra æggeblomme udelukkende skyldes dets indhold af cholin og ikke nogen af ​​dets andre komponenter, og at naturlig æggeblommelecithin med succes kan erstattes ved syntetisk cholin, uden at reducere den hepatobeskyttende effekt [20] .

I 1998 offentliggjorde US National Academy of Medical Sciences, baseret på de daværende videnskabelige data om behovet for tilstrækkelig indtagelse af eksogent cholin sammen med mad til at opretholde og vedligeholde menneskers og dyrs sundhed, en ny version af de officielle kostanbefalinger vedr. den amerikanske befolkning, som for første gang angav de anbefalede minimumsnormer for dagligt indtag af cholin for en person [21] .

Noter

  1. ↑ Liflyandsky, 2006 , s. 115-116.
  2. ↑ 1 2 Melissa B Glier, Timothy J Green, Angela M Devlin. Methylnæringsstoffer, DNA-methylering og hjertekarsygdomme: [] // Molekylær ernæring og fødevareforskning. - 2014. - Bd. 58, nr. 1 (1. januar). - S. 172-182. - doi : 10.1002/mnfr.201200636 .
  3. ↑ Anthony J. Barak, Harriet C. Beckenhauer, Matti Junnila, Dean J. Tuma. Diætbetain fremmer dannelsen af ​​hepatisk S-adenosylmethionin og beskytter leveren mod ethanol-induceret fedtinfiltration: [] // Alkoholisme, klinisk og eksperimentel forskning. - 1993. - Bd. 17, nr. 3 (1. juni). - S. 552-555. - doi : 10.1111/j.1530-0277.1993.tb00798.x .
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Janos Zempleni, John W. Suttie, Jesse F. Gregory III, Patrick J. Stover. Vitaminhåndbog: [] . — 5. udgave. - CRC Press, 2013. - S. 459-477. — 605 s. — ISBN 978-1466515567 .
  5. ↑ Ahilanandan Dushianthan, Rebecca Cusack, Michael PW Grocott, Anthony D. Postle. Unormal leverphosphatidylcholinsyntese afsløret hos patienter med akut respiratory distress syndrome: [] // Journal of Lipid Research. - 2018. - Bd. 59, nr. 6 (1. juni). - S. 1034-1045. - doi : 10.1194/jlr.P085050 .
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 EFSA Panel for Diætetiske Produkter, Ernæring og Allergier. Kostreferenceværdier for cholin // EFSA Journal. - 2016. - Bd. 14, nr. 8 (1. august). doi : 10.2903 /j.efsa.2016.4484 .
  7. ↑ Kontoret for kosttilskud -  Cholin . ods.od.nih.gov . Kontoret for kosttilskud (ODS) ved National Institutes of Health. Hentet: 22. september 2021.
  8. ↑ CFR - Code of Federal Regulations Titel  21 . www.accessdata.fda.gov . FDA (1. april 2020). Hentet: 22. september 2021.
  9. ↑ Steven H Zeisel, Mei-Heng Mar, JC Howe, Joanne M Holden. Koncentrationer af cholinholdige forbindelser og betain i almindelige fødevarer: [] // Journal of Nutrition. - 2003. - Bd. 133, nr. 5 (1. juni). - S. 1302-1307. - doi : 10.1093/jn/133.5.1302 .
  10. ↑ Adolf Strecker. Beobachtungen über die galle verschiedener thiere: [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1849. - Bd. 70, nr. 2 (1. januar). - S. 149-197. - doi : 10.1002/jlac.18490700203 .
  11. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Sebrell WH, Harris RS, Alam SQ. Vitaminerne  : []  : i 3 bind . — 2. udg. - Academic Press, 1971. - Vol. 3. - S. 4, 12. - ISBN 9780126337631 .
  12. ↑ Adolf Strecker. Üeber einige neue bestandtheile der schweinegalle : [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1862. - Bd. 123, nr. 3 (1. januar). - S. 353-360. - doi : 10.1002/jlac.18621230310 .
  13. ↑ 1 2 Theodore Nicolas Gobley. Sur la lécithine et la cérébrine : [] // Journal de pharmacie et de chimie. - 1874. - Bd. 19, nr. 4. - S. 346-354.
  14. ↑ 1 2 3 4 5 6 Theodore L. Sourkes. Opdagelsen af ​​lecithin, det første fosfolipid: [] // Bulletin of History of Chemistry. - 2004. - Bd. 29, nr. 1. - S. 9-15.
  15. ↑ Oscar Liebreich. Ueber die chemische Beschaffenheit der Gehirnsubstanz : [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1865. - Bd. 134, nr. 1 (1. januar). - S. 29-44. - doi : 10.1002/jlac.18651340107 .
  16. ↑ Adolf Bayer. I. - B: I. Ueber das Neurin : [] // Justus Liebigs Ann Chem. - 1867. - Bd. 142, nr. 3 (1. januar). - S. 322-326. - doi : 10.1002/jlac.18651340107 .
  17. ↑ Wladimir Dybkowsky. Ueber die Identität des Cholins und des Neurins : [] // J Prakt Chem. - 1867. - Bd. 100, nej. 1 (1. januar). - S. 153-164. - doi : 10.1002/prac.18671000126 .
  18. ↑ Adolf Claus, Otto Keese. Üeber neurin und sinkalin : [] // J Prakt Chem. - 1867. - Bd. 102, nr. 1 (1. januar). - S. 24-27. - doi : 10.1002/prac.18671020104 .
  19. ↑ Bedste CH, Hershey JM, Huntsman ME. Effekten af ​​lecithin på fedtaflejring i leveren hos den normale rotte: [] // The Journal of Physiology. - 1932. - Bd. 75, nr. 1 (30. maj). - S. 56-66. - doi : 10.1113/jphysiol.1932.sp002875 .
  20. ↑ Bedste CH, Huntsman ME. Virkningerne af lecithins komponenter ved aflejring af fedt i leveren : [] // The Journal of Physiology. - 1932. - Bd. 75, nr. 4 (1. august). - S. 405-412. - doi : 10.1113/jphysiol.1932.sp002899 .
  21. ↑ Institute of Medicine (US) Stående Komité for den videnskabelige evaluering af referencer til diætindtag. Panel om folat, andre B.-vitaminer og cholin  : [] . - National Academies Press, 1998. - Bog. Diætreferenceindtag for thiamin, riboflavin, niacin, vitamin B6, folat, vitamin B12, pantothensyre, biotin og cholin., Cholin. - P. xi, 402-413. — ISBN 9780309064118 .

Litteratur

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger