Alantoin

Alantoin, 5-ureidohksdantoin ili gliossildiureid, je hemijski spoj sa formulom C4H6N4O3.[1][2] To je diureid glioksilne kiseline i glavni metabolički međuprodukt u većini organizama, uključujući životinje, biljke i bakterije. Proizvodi se od mokraćne kiseline, koja je sama produkt razgradnje nukleinskih kiselina, dejstvom enzima urat-oksidaza (urikaza).[3][4][5]

Alantoin
Allantoin.svg
Hrpica bijelog praha na sahatnom staklu
Trodimenzijska struktura alantoina
Općenito
Hemijski spojAlantoin
Druga imenaGlioksildiureid; 5-Ureidohidantoin
IUPAC-ime: (2,5-Diokso-4-imidazolidinil) urea
Molekularna formulaC4H6N4O3
CAS registarski broj97-59-6
SMILESO=C1Nc2nc(=O)nc2C(=O)N1
InChI1/C4H6N4O3/c5-3(10)6-1-2(9)8-4(11)7-1/h1H,(H3,5,6,10)(H2,7,8,9,11)
Kratki opisBezbojni, bezmirisni kristalni prah
Osobine1
Molarna masa158,12 g/mol
Agregatno stanjeČvrsto
Gustoća1,45 g/cm3
Tačka topljenja230 (razlaže se)
Tačka ključanja478
Rastvorljivost0,57 g/100 mL (25 °C)
4,0 g/100 mL (75 °C)
Rastvorljiv u alkoholu, piridinu, NaOH ,
nerastvorljiv u etil-eteru
1 Gdje god je moguće korištene su SI jedinice. Ako nije drugačije naznačeno, dati podaci vrijede pri standardnim uslovima.

HistorijaUredi

Alantoin su prvi put izolirali italijanski liječnik Michele Francesco Buniva (1761–1834) i francuski hemičar Louis Nicolas Vauquelin, 1800. godine, koji su pogrešno vjerovali da je prisutan u plodovoj vodi.[6] U 1821., francuski hemičar Jean Louis Lassaigne pronašao ga je u tečnosti alantoisa; nazvao je "l'acide allantoique" (=alantoisna kiselina).[7]Zatim su je 1837., njemački hemičari Friedrich Wöhler i Justus Liebig sintetizirali su iz mokraćne kiseline] i preimenovali u "alantoïn.[8]

ŽivotinjeUredi

Nazvan po alantoisu (amniotskom embrionskom organu za izlučivanje, u kojem se koncentrira tokom razvoja kod većine sisara, osim ljudi i drugih viših majmuna), proizvod je oksidacije mokraćne kiseline od katabolizma. purina. Nakon rođenja, to je glavno sredstvo kojim se dušični otpad izlučuje u urina ovih životinja.[9] U ljudi i drugih viših majmuna, nema metaboličkog puta za pretvorbu mokraćne kiseline u alantoin, pa se prvi izlučuje. Rekombinantna razburikaza se ponekad koristi kao lijek za kataliziranje ove metaboličke konverzije kod pacijenata. Kod riba, prije izlučivanja, alantoin se dalje razgrađuje (u amonijak).[10]

Dokazano je da alantoin poboljšava rezistenciju na insulin, kada se daje pacovima i produžava životni vijek kada se daju nematodnoj glisti Caenorhabditis elegans.[11][12]

BakterijeUredi

U bakterijama se purini i njihovi derivati (kao što je alantoin) koriste kao sekundarni izvori dušika u uslovima ograničavanja hranjivih sastojaka. Njihova razgradnja daje amonijak koji se potom može iskoristi.[13] For instance, Bacillus subtilis is able to utilize allantoin as its sole nitrogen source.[14]

Mutanti B. subtilis sa genom pucI nisu mogli rasti na alantoinu, što ukazuje da on kodira transporter alantoina.[15]

Kod Streptomyces coelicolor, alantoinaza (EC 3.5.2.5) i alantoicaza (EC 3.5.3.4) su esencijalne za metabolizam alantoina. Kod ove vrste katabolizam alantoina i naknadnim oslobađanjem amonija inhibiraju proizvodnju antibiotika (vrste roda Streptomyces sintetišu oko polovine svih poznatih antibiotika mikrobnog porijekla).[16]

PrimjenaUredi

Alantoin je prisutan u biljnim ekstraktima gaveza i urinu većine sisara. Hemijski sintetizirani rasuti alantoin, koji je ekvivalentan prirodnom alantoinu, siguran je, netoksičan, kompatibilan s kozmetičkim sirovinama i zadovoljava propise CTFA i JSCI . Postoji preko 10.000 patenata referentnih alantoina.[17]

Kozmetika i toaletne potrepštineUredi

Proizvođači navode nekoliko blagotvornih efekata alantoina kao aktivnog sastojka kozmetike koja se prodaje bez recepta, uključujući: hidratantni i keratolitski efekt, povećanje sadržaja vode u vanćelijskom matriksu i pojačavanje [[deskvamacija|ljuštenja] ] gornjih slojeva mrtvih ćelija kože, povećavajući njenu glatkoću; podsticanje proliferacije ćelija i zacjeljivanje rana i umirujuće, antiiritativno i zaštitno djelovanje, stvaranjem kompleksa s nadražujućim i senzibilizirajućim agensima.

Studija na životinjama iz 2010. godine otkrila je, na osnovu rezultata histoloških analiza, da mehki losion sa 5% alantoina poboljšava proces zarastanja rana, modulirajući upalni odgovor. Studija takođe sugerira da kvantitativna analiza daje podršku ideji da alantoin takođe pospješuje proliferaciju fibroblasta i sintezu vanćelijskog matriksa.[18]

Studija objavljena 2009. Godine, izvijestila je o liječenju pruritusa blagog do umjerenog atopijskog dermatitisa lokalnim nesteroidnim agensom koji sadrži alantoin.[19]

Farmaceutski proizvodiUredi

Alantoin se često nalazi u zubnoj pasti, tečnostima za ispiranje usta i drugim proizvodima oralne higijene, u šamponima, ruževima, proizvodima protiv akni, proizvodima za sunčanje i naglašavajućim losionima za šminkanje, raznim kozmetičkim losionima i kremama i drugim kozmetičkim i farmaceutskim proizvodima.[20]

Biomarker oksidacijskog stresaUredi

Budući da je mokraćna kiselina kod ljudi krajnji proizvod metabolizma purina, samo će neenzimski procesi sa reaktivnim vrstama kisika dovesti do alantoina, koji je prema tome pogodan biomarker za mjerenje oksidativnog stresa kod hroničnih bolesti i starenja.[21][22]

Također pogledajteUredi

ReferenceUredi

  1. ^ "Allantoin".
  2. ^ "CAS # 97-59-6, Allantoin, 5-Ureidohydantoin, Glyoxyldiureide, Glyoxylic diureide, Cordianine, Glyoxyldiureid, (2,5-Dioxo-4-imidazolidinyl)urea".
  3. ^ Pizzichini, Maria; Pandolfi, Maria Luisa; Arezzini, Laura; Terzuoli, Lucia; Fe′, Linda; Bontemps, Francois; Van den Berghe, Georges; Marinello, Enrico (1996-08-09). "Labelling of uric acid and allantoin in different purine organs and urine of the rat". Life Sciences. 59 (11): 893–899. doi:10.1016/0024-3205(96)00387-6. PMID 8795700.
  4. ^ Xi, H.; Schneider, B. L.; Reitzer, L. (2000-10-01). "Purine catabolism in Escherichia coli and function of xanthine dehydrogenase in purine salvage". Journal of Bacteriology. 182 (19): 5332–5341. doi:10.1128/jb.182.19.5332-5341.2000. ISSN 0021-9193. PMC 110974. PMID 10986234.
  5. ^ Johnson, Richard J.; Sautin, Yuri Y.; Oliver, William J.; Roncal, Carlos; Mu, Wei; Gabriela Sanchez-Lozada, L.; Rodriguez-Iturbe, Bernardo; Nakagawa, Takahiko; Benner, Steven A. (2009-01-01). "Lessons from comparative physiology: could uric acid represent a physiologic alarm signal gone awry in western society?". Journal of Comparative Physiology B. 179 (1): 67–76. doi:10.1007/s00360-008-0291-7. ISSN 1432-136X. PMC 2684327. PMID 18649082.
  6. ^ See:
    • Buniva and Vauquelin (1800) "Sur l'eau de l'amnios de femme et de vache" (On the amniotic fluid of women and cows), Annales de chimie, 33 : 269-282.
    • See also: Leopold Gmelin with Henry Watts, trans., Hand-book of Chemistry (London, England: The Cavendish Society, 1856), vol. 10, p. 260.
  7. ^ Lassaigne (1821) "Nouvelles recherches sur la composition les eaux de l'allantoïde et de l'amnios de la vache" (New investigations into the composition of the allantoic and amniotic fluids of the cow), Annales de chimie et de physique, 2nd series, 17 : 295-305. On pp. 300 ff, Lassaigne names and characterizes "l'acide allantoique" (allantoic acid).
  8. ^ See:
    • Liebig and Wöhler (1837) "Ueber die Natur der Harnsäure" (On the nature of uric acid), Annalen der Physik und Chemie, 41 (8) : 561-569. Allantoin is named on p. 563. From p. 563: "Sie sind Allantoïssäure, oder dieselbe Substance, die man in der Allantoïsflussigkeit der Kühe gefunden hat; wir werden sie von nun an Allantoïn nennen." (They [i.e., the crystals previously isolated] are allantois acid, or the same substance that one found in the allantois fluid of cows; we will call it "allantoin" from now on.)
    • Reprinted in: F. Wöhler and J. Liebig (1838) "Untersuchungen über die Natur der Harnsäure" (Investigations into the nature of uric acid), Annalen der Pharmacie, 26 : 241-340.
  9. ^ Young E. G.; Wentworth H. P.; Hawkins W. W. (1944). "The absorption and excretion of allantoin in mammals". J. Pharmacol. Exp. Ther. 81 (1): 1–9.
  10. ^ Fujiwara, S; Noguchi T (1995). "Degradation of purines: only ureidoglycollate lyase out of four allantoin-degrading enzymes is present in mammals". The Biochemical Journal. 312 (Pt 1): 315–8. doi:10.1042/bj3120315. PMC 1136261. PMID 7492331.
  11. ^ Ko, W.C.; Liu, I.M.; Chung, H.H.; Cheng, J.T. (2008). "Activation of I(2)-imidazoline receptors may ameliorate insulin resistance in fructose-rich chow-fed rats". Neuroscience Letters. 448 (1): 90–93. doi:10.1016/j.neulet.2008.10.002. PMID 18926881.
  12. ^ Shaun Calvert; Robi Tacutu; Samim Sharifi; Rute Teixeira; Pratul Ghosh; João Pedro de Magalhães (2016). "A network pharmacology approach reveals new candidate caloric restriction mimetics in C. elegans". Aging Cell. 15 (2): 256–266. doi:10.1111/acel.12432. PMC 4783339. PMID 26676933.
  13. ^ Ma, Pikyee; Patching, Simon G.; Ivanova, Ekaterina; Baldwin, Jocelyn M.; Sharples, David; Baldwin, Stephen A.; Henderson, Peter J. F. (2016-05-01). "Allantoin transport protein, PucI, from Bacillus subtilis: evolutionary relationships, amplified expression, activity and specificity". Microbiology. 162 (5): 823–836. doi:10.1099/mic.0.000266. ISSN 1465-2080. PMC 4851255. PMID 26967546.
  14. ^ Goelzer, Anne; Bekkal Brikci, Fadia; Martin-Verstraete, Isabelle; Noirot, Philippe; Bessières, Philippe; Aymerich, Stéphane; Fromion, Vincent (2008-02-26). "Reconstruction and analysis of the genetic and metabolic regulatory networks of the central metabolism of Bacillus subtilis". BMC Systems Biology. 2: 20. doi:10.1186/1752-0509-2-20. ISSN 1752-0509. PMC 2311275. PMID 18302748.
  15. ^ Schultz, A. C.; Nygaard, P.; Saxild, H. H. (2001-06-01). "Functional analysis of 14 genes that constitute the purine catabolic pathway in Bacillus subtilis and evidence for a novel regulon controlled by the PucR transcription activator". Journal of Bacteriology. 183 (11): 3293–3302. doi:10.1128/JB.183.11.3293-3302.2001. ISSN 0021-9193. PMC 99626. PMID 11344136.
  16. ^ Navone, Laura; Casati, Paula; Licona-Cassani, Cuauhtémoc; Marcellin, Esteban; Nielsen, Lars K.; Rodriguez, Eduardo; Gramajo, Hugo (2013-11-29). "Allantoin catabolism influences the production of antibiotics in Streptomyces coelicolor". Applied Microbiology and Biotechnology (jezik: engleski). 98 (1): 351–360. doi:10.1007/s00253-013-5372-1. ISSN 0175-7598. PMID 24292080.
  17. ^ "Patent Lens search". Arhivirano s originala, 16. 12. 2018. Pristupljeno 18. 10. 2020. CS1 održavanje: nepreporučeni parametar (link)
  18. ^ Araújo LU, Grabe-Guimarães A, Mosqueira VC, Carneiro CM, Silva-Barcellos NM (2012-10-22). "Profile of wound healing process induced by allantoin". Acta Cir Bras. 25 (5): 460–6. doi:10.1590/S0102-86502010000500014. PMID 20877959.
  19. ^ Veraldi, S; De Micheli, P; Schianchi, R; Lunardon, L (2009). "Treatment of pruritus in mild-to-moderate atopic dermatitis with a topical non-steroidal agent". Journal of Drugs in Dermatology. 8 (6): 537–9. PMID 19537379.
  20. ^ Thornfeldt, C (2005). "Cosmeceuticals containing herbs: fact, fiction, and future". Dermatologic Surgery. 31 (7 Pt 2): 873–80. doi:10.1111/j.1524-4725.2005.31734. PMID 16029681.
  21. ^ Kand'ár R, Záková P (2008). "Allantoin as a marker of oxidative stress in human erythrocytes". Clinical Chemistry and Laboratory Medicine. 46 (9): 1270–4. doi:10.1515/CCLM.2008.244. PMID 18636793.
  22. ^ Zitnanová I, Korytár P, Aruoma OI, Sustrová M, Garaiová I, Muchová J, Kalnovicová T, Pueschel S, Duracková Z (2004). "Uric acid and allantoin levels in Down syndrome: Antioxidant and oxidative stress mechanisms?". Clinica Chimica Acta. 341 (1–2): 139–46. doi:10.1016/j.cccn.2003.11.020. PMID 14967170.

Vanjski linkoviUredi