Hordenina
La hordenina es un alcaloide de la clase de las fenetilaminas que se encuentra de forma natural en diversas plantas y que toma su nombre de una de las más comunes, la cebada (especie Hordeum). Químicamente, la hordenina es el derivado N-metilo de la N-metiltiramina y el derivado N,N-dimetilo de la conocida amina biógena tiramina, de la que se deriva biosintéticamente y con la que comparte algunas propiedades farmacológicas (véase más adelante). A partir de septiembre de 2012, la hordenina se vende ampliamente como ingrediente de suplementos nutricionales, con la afirmación de que es un estimulante del sistema nervioso central y tiene la capacidad de promover la pérdida de peso al mejorar el metabolismo. En animales de experimentación, administrados en dosis suficientemente grandes por vía parenteral (por inyección), la hordenina produce un aumento de la presión arterial, así como otras alteraciones de los sistemas cardiovascular, respiratorio y nervioso. Estos efectos no suelen reproducirse mediante la administración oral del fármaco en animales de experimentación y prácticamente no se han publicado informes científicos sobre los efectos de la hordenina en seres humanos.
Occurrence
El primer informe del aislamiento de una fuente natural del compuesto que hoy se conoce como hordenina fue realizado por Arthur Heffter en 1894, quien extrajo este alcaloide del cactus Anhalonium fissuratus (ahora reclasificado como Ariocarpus fissuratus), llamándolo "anhalina". Doce años después, E. Léger aisló de forma independiente un alcaloide al que llamó hordenina a partir de semillas germinadas de cebada (Hordeum vulgare). Ernst Späth demostró posteriormente que estos alcaloides eran idénticos y propuso la estructura molecular correcta para esta sustancia, para la que finalmente se conservó el nombre "hordenina".
La hordenina está presente en una amplia variedad de plantas, especialmente entre los cactus, pero también se ha detectado en algunas algas y hongos. Se encuentra en las gramíneas y en concentraciones significativamente altas en las plántulas de cereales como la cebada (Hordeum vulgare) (alrededor del 0,2 %, o 2000 μg/g), el mijo común (Panicum miliaceum) (alrededor del 0,2 %) y el sorgo (Sorghum vulgare) (alrededor del 0,1 %). Reti, en su revisión de 1953 sobre las fenetilaminas naturales, señala que la fuente más rica de hordenina es el cactus Trichocereus candicans (ahora reclasificado como Echinopsis candicans), que contenía entre un 0,5 y un 5,0 % del alcaloide.
Dado que la cebada, a través de su conversión en malta, se utiliza ampliamente en la producción de cerveza, varios grupos de investigadores han examinado la cerveza y la malta en busca de la presencia de hordenina. Citando un estudio de 1965 de McFarlane, Poocharoen informó que la cerveza contenía ~ 12-24 mg/L, el mosto contenía alrededor de 11-13 mg/L y la malta contenía alrededor de 67 μg/g de hordenina. El contenido de hordenina de varias maltas y fracciones de malta fue estudiado extensamente por el propio Poocharoen, quien también proporcionó una buena cobertura de la literatura relacionada hasta 1983. Este investigador encontró una concentración media de hordenina en la cebada cruda de alrededor de 0,7 μg/g; En maltas verdes (es decir, cebada que se había remojado en agua durante 2 días y luego germinado durante 4 días), la concentración media fue de aproximadamente 21 μg/g, y en maltas secadas (es decir, maltas verdes que se habían calentado en un horno durante 1-2 días), la concentración media fue de aproximadamente 28 μg/g. Cuando solo se examinaron las raíces de malta verde, su contenido medio de hordenina fue de aproximadamente 3363 μg/g, mientras que el nivel medio en las raíces de malta secadas fue de alrededor de 4066 μg/g.
En la cebada, los niveles de hordenina alcanzan un máximo entre 5 y 11 días después de la germinación, y luego disminuyen lentamente hasta que solo quedan trazas después de un mes. Además, la hordenina se localiza principalmente en las raíces. Por lo tanto, al comparar los valores de la literatura para las concentraciones de hordenina en la "cebada" o la "malta" de cebada, se debe tener en cuenta la edad y las partes de la planta que se analizan: la cifra de aproximadamente 2000 μg/g citada en la revisión de Smith, por ejemplo, es consistente con las cifras de Poocharoen para los niveles de hordenina en las raíces de la cebada malteada, pero no en la malta "entera", donde sus cifras de 21-28 μg/g son más consistentes con la cifra de McFarlane de aproximadamente 67 μg/g. Sin embargo, se observa un amplio rango de variabilidad; Un estudio realizado por Lovett y sus colaboradores sobre 43 líneas de cebada diferentes encontró concentraciones de hordenina en las raíces que oscilaban entre 1 y 2625 μg/g de peso fresco. Estos investigadores concluyeron que la producción de hordenina no estaba bajo un control genético significativo, sino que era mucho más susceptible a factores ambientales como la duración de la luz.
Biosíntesis
La biosintetización de la hordenina se realiza mediante la N-metilación gradual de la tiramina, que primero se convierte en N-metiltiramina y que, a su vez, se metila para formar hordenina. El primer paso de esta secuencia lo realiza la enzima tiramina N-metiltransferasa (tiramina metilferasa), pero no se sabe con certeza si la misma enzima es responsable de la segunda metilación que produce la hordenina.
Química
Básicaidad
Dado que la molécula de hordenina contiene un grupo funcional básico (amina) y ácido (fenol), es anfótera.
Los pKa aparentes (consulte el artículo original para ver la discusión) para la hordenina protonada son 9,78 (H fenólico) y 10,02 (H amonio).
Las sales más comunes son el clorhidrato de hordenina, R-NH3+Cl−, p.f. 178 °C, y el sulfato de hordenina, (R-NH3+)2SO42−, p.f. 211 °C.
El "metilhordenina HCl" que aparece como ingrediente en las etiquetas de algunos suplementos nutricionales es, con toda probabilidad, simplemente clorhidrato de hordenina, ya que la "descripción" de "metilhordenina HCl" dada por prácticamente todos los proveedores a granel de esta sustancia corresponde a la del clorhidrato de hordenina (o posiblemente sólo hordenina). Cinco compuestos regioisoméricos corresponderían al nombre "metilhordenina HCl", si se interpretara de acuerdo con las reglas de la nomenclatura química: α-metilhordenina, β-metilhordenina, 2-metilhordenina, 3-metilhordenina y 4-O-metilhordenina, cada uno en forma de su sal de HCl; La N-metilhordenina es más conocida como el producto natural candicina, pero se excluye de las posibilidades porque es una sal de amonio cuaternario que no se puede protonar, por lo tanto no puede formar una sal de clorhidrato.
Síntesis
La primera síntesis de hordenina se debe a Barger: el alcohol 2-feniletílico se convirtió primero en cloruro de 2-feniletilo utilizando PCl5; este cloruro se hizo reaccionar con dimetilamina para formar N,N-dimetil-feniletilamina, que luego se nitró utilizando HNO3; la N,N-dimetil-4-nitro-fenetilamina se redujo a N,N-dimetil-4-amino-fenetilamina con Sn/HCl; esta amina finalmente se convirtió en hordenina por diazotación/hidrólisis utilizando NaNO2/H2SO4/H2O.
Chang y sus colaboradores describieron una ruta sintética más eficiente, y también proporcionaron referencias a síntesis anteriores. Esta síntesis comenzó con alcohol p-metoxi-feniletílico, que simultáneamente se O-desmetiló y se convirtió en yoduro mediante calentamiento con HI; el yoduro de p-hidroxi-feniletilo resultante se calentó luego con dimetilamina para dar hordenina.
La hordenina marcada con radioisótopos se ha preparado mediante la hidrogenación de una mezcla de 2-[14C]-tiramina y 40% de formaldehído en presencia de un catalizador de Pd sobre carbón al 10%. El C marcado en la hordenina es, por lo tanto, el C que está en posición β- con respecto al N.
También se ha preparado hordenina marcada con 14C en la posición α- respecto al N,
Farmacología
El primer estudio farmacológico de la hordenina del que se tiene constancia es el de Heffter, que también fue el primero en aislarla. Utilizando la sal de sulfato (véase "Química"), Heffter administró una dosis subcutánea de 0,3 g a un gato de 2,8 kg (unos 107 mg/kg) y no observó efectos aparte de vómitos violentos; el gato se comportó con normalidad en 45 minutos. También tomó una dosis de 100 mg por vía oral, sin experimentar ningún efecto observable. Sin embargo, se observó que el alcaloide producía una parálisis del sistema nervioso en las ranas.
Trabajando con el sulfato de hordenina de Léger (ver "Aparición"), Camus determinó las dosis letales mínimas para el perro, el conejo, el conejillo de indias y la rata (ver "Toxicología"). Los síntomas asociados a la toxicidad tras las dosis parenterales fueron: excitación, vómitos, dificultades respiratorias, convulsiones y parálisis, con muerte como resultado de paro respiratorio. En un artículo posterior, Camus informó que la administración intravenosa (IV) de algunos cientos de mg de sulfato de hordenina a perros o conejos causó un aumento de la presión arterial y cambios en el ritmo y la fuerza de contracción del corazón, señalando también que el fármaco no era activo por vía oral.
Reitschel revisó en detalle los efectos cardiovasculares y de otro tipo de la hordenina en un artículo de 1937.
Frank y sus colaboradores realizaron estudios más modernos y descubrieron que la administración intravenosa de 2 mg/kg de hordenina a caballos producía una importante dificultad respiratoria, aumentaba la frecuencia respiratoria en un 250%, duplicaba la frecuencia cardíaca y causaba sudoración sin cambios en la temperatura corporal basal ni en el comportamiento. Todos los efectos desaparecieron en 30 minutos. La misma dosis de hordenina administrada por vía oral no produjo ninguno de los efectos observados después de la administración parenteral.
En un estudio de 1995, Hapke y Strathmann informaron que en perros y ratas, la hordenina produjo un efecto inotrópico positivo en el corazón (es decir, aumentó la fuerza de contracción), aumentó la presión arterial sistólica y diastólica y aumentó el volumen del flujo sanguíneo periférico. Se inhibieron los movimientos del intestino. Experimentos adicionales en tejido aislado llevaron a estos investigadores a concluir que la hordenina era un agente adrenérgico de acción indirecta que producía sus efectos farmacológicos al liberar norepinefrina (NE) almacenada.
Se descubrió que la hordenina era un sustrato selectivo para la MAO-B, del hígado de rata, con Km = 479 μM y Vmax = 128 nM/mg de proteína/h. No fue desaminada por la MAO-A del epitelio intestinal de la rata.
A diferencia de la tiramina, la hordenina no produjo la contracción de los conductos deferentes aislados de ratas, pero una concentración de 25 μM del fármaco potenció su respuesta a dosis submáximas de NE e inhibió su respuesta a la tiramina. Sin embargo, la respuesta a la NE de los conductos deferentes aislados tomados de ratas tratadas crónicamente con guanetidina no se vio afectada por la hordenina. Los investigadores concluyeron que la hordenina actuó como un inhibidor de la recaptación de NE en los conductos deferentes de ratas.
Se ha descubierto que la hordenina es un potente estimulante de la liberación de gastrina en ratas, siendo esencialmente equipotente con la N-metiltiramina: 83 nM/kg de hordenina (que corresponden a aproximadamente 14 mg/kg de la base libre) mejoran la liberación de gastrina en aproximadamente un 60%.
En un estudio de los efectos de una gran cantidad de compuestos sobre un receptor de amina traza de rata (rTAR1) expresado en células HEK 293, la hordenina, a una concentración de 1 μM, tuvo una potencia casi idéntica a la de la misma concentración de β-fenetilamina para estimular la producción de AMPc a través del rTAR1. La potencia de la tiramina en esta preparación de receptor fue ligeramente superior a la de la hordenina.
Toxicology
DL50 en ratones, por administración intraperitoneal (IP): 299 mg/kg. Otros valores de DL50 que se indican en la literatura son: >100 mg/kg (ratón; IP), como sal de HCl: 113,5 mg/kg (ratón; vía de administración no especificada) Dosis letal mínima (como sal de sulfato): 300 mg/kg (perro; IV); 2000 mg/kg (perro; oral); 250 mg/kg (conejo; IV); 300 mg/kg (conejillo de indias; IV); 2000 mg/kg (conejillo de indias; subcutáneo); alrededor de 1000 mg/kg (rata; subcutáneo).
A partir de experimentos destinados a identificar la toxina responsable de producir el trastorno locomotor ('tambaleo') y la toxicosis cardíaca rápidamente letal ('muerte súbita') observados periódicamente en el ganado que se alimenta de la hierba Phalaris aquatica, investigadores australianos determinaron que las dosis más bajas de hordenina que inducirían síntomas de 'tambaleo' en ovejas eran 20 mg/kg IV y 800 mg/kg por vía oral. Sin embargo, los síntomas cardíacos de 'muerte súbita' no podían ser evidenciados por la hordenina.
Aunque la hordenina es capaz de reaccionar con agentes nitrosantes (p. ej., el ion nitrito, NO2−) para formar el carcinógeno N-nitrosodimetilamina (NDMA), y se investigó como posible precursor de las cantidades significativas de NDMA que alguna vez se encontraron en la cerveza, finalmente se estableció que los niveles de hordenina presentes en la malta eran demasiado bajos para explicar los niveles observados de NDMA.
Farmacocinética
Se ha estudiado la farmacocinética de la hordenina en caballos. Después de la administración intravenosa del fármaco, se encontró que el T1/2 de la fase α era de aproximadamente 3 minutos y el T1/2 de la fase β era de aproximadamente 35 minutos.
Interacciones de insectos
Se ha descubierto que la hordenina actúa como un elemento disuasorio para la alimentación de los saltamontes (Melanoplus bivittatus) y de las orugas de Heliothis virescens y Heliothis subflexa; la concentración estimada de hordenina que redujo la duración de la alimentación al 50% del control fue de 0,4 M para H. virescens y de 0,08 M para H. subflexa.
Interacciones vegetales
La hordenina tiene algunas propiedades inhibidoras del crecimiento de las plantas: Liu y Lovett informaron que, en una concentración de 50 ppm, redujo la longitud de la radícula en plántulas de mostaza blanca (Sinapis alba) en alrededor de un 7%; la mezcla con una cantidad igual de gramina mejoró notablemente este efecto inhibidor.
Véase también
- Tyramine
- N-Methyltyramine
- Candicine
- N,N-Dimetildopamina
- 4-Hydroxyamphetamine
- Pholedrine
- O-desmetilvenlafaxine
- Venlafaxine
Notas
- ^ El nivel de hordenina en cebada nogerminada es insignificante, pero aumenta a medida que procede la germinación (la primera parte del proceso de "malte".
Referencias
- ^ a b Heffter, A. (1894). "Ueber Pellote". Arch. Exp. Pathol. Pharmakol. 34: 6586.
- ^ Léger, E. (1906). "Sur l'hordenine: alcaloide nouveau retiré des germes, dits touraillons, de l'orge". Rend. (en francés). 142: 108-10.
- ^ Späth, E. (1919). "Über die Anhalonium-Alkaloide. I. Anhalin und Mezcalin". Monatshefte für Chemie (en alemán). 40 (2): 129–54. doi:10.1007/BF01524590. S2CID 104408477.
- ^ "Visionary Cactus Guide". erowid.org. Retrieved 14 de enero 2021.
- ^ Wheaton, T. A.; Stewart, I. (junio de 1970). "La distribución de la tiramina, N-metiltiramina, hordenina, octopamina y sinefrina en plantas superiores". Lloydia. 33 (2): 244-54. PMID 5495514.
- ^ a b c Smith, T. A. (1977). "Phenethylamine y compuestos relacionados en plantas". Fitoquímica. 16: 9–18. doi:10.1016/0031-9422(77)83004-5.
- ^ Lundström, Jan (1989). Capítulo 2 β-Phenethylamines y Ephedrines de Origen Planta. Los Alcaloides: Química y Farmacología. Vol. pp. 77–154. doi:10.1016/S0099-9598(08)60123-6. ISBN 9780124695351.
- ^ Reti, L. (1953). Capítulo 22 β-Phenethylamines. Los Alcaloides: Química y Fisiología. Vol. 3. pp. 313–338. doi:10.1016/S1876-0813(08)60144-X. ISBN 9780124695030.
- ^ a b McFarlane, W. D. (1965). "Tyrosina deriva aminas y fenoles en hierba y cerveza". Proc. Europ. Brew, Conv.: 387.
- ^ a b c d e Poocharoen, Boonthong (1983). Determinación de determinados alcaloides de amina secundaria y terciaria en malta de cebada (Tesis). Hdl:1957/27227.
- ^ a b Mann, Jay D.; Mudd, S. Harvey (enero de 1963). "Alcaloides y metabolismo vegetal". Journal of Biological Chemistry. 238 (1): 381–385. doi:10.1016/S0021-9258(19)84008-5.
- ^ Lovett, John V.; Hoult, Anne H. C.; Christen, Olaf (agosto de 1994). " metabolitos secundarios biológicos activos de cebada. IV. Producción de hordenina por diferentes líneas de cebada". Journal of Chemical Ecology. 20 (8): 1945–1954. doi:10.1007/BF02066235. PMID 24242721. S2CID 6435423.
- ^ "El metabolismo de la tirosina - ruta de referencia". Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes – vía genoma. Jp.
- ^ Kappe, Thomas; Armstrong, Marvin D. (Mayo 1965). "La Absorción Ultravioleta Espectra y la Disociación Acídica Apparenta Constantes de Algunas Aminas Fenólicas 1". Revista de Química Medicinal. 8 (3): 368–374. doi:10.1021/jm00327a018. PMID 14323148.
- ^ CAS No. 6027-23-2
- ^ CAS No. 622-64-0
- ^ Véase, por ejemplo: http://www.alibaba.com/showroom/methyl-hordenine-hcl.html
- ^ Barger, George (1909). "CCXXXV. - Síntesis de la hordenina, el alcaloides de la cebada". J. Chem. Soc., Trans. 95: 2193–2197. doi:10.1039/CT9099502193.
- ^ Cheng, Chao-Shing; Ferber, Claus; Bashford, Raymond I.; Grillot, Gerald F. (septiembre de 1951). "Una nueva síntesis de la hordenina y otros p-Dialkylaminoethylphenols y algunos de sus derivados". Journal of the American Chemical Society. 73 (9): 4081–4084. doi:10.1021/ja01153a008.
- ^ Digenis, George A.; Burkett, J. W.; Mihranian, V. (abril de 1972). "Una síntesis conveniente de 2 - [14C] - hordenina". Journal of Labelled Compounds. 8 (2): 231–235. doi:10.1002/jlcr.2590080208.
- ^ Russo, C. A.; Gros, E. G. (agosto de 1981). "Sintesis de 4- sobreviviente2-(dimetillamino) etil-2-14C duración fenol (hordenina-α-14C)". Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals. 18 (8): 1185–1187. doi:10.1002/jlcr.2580180813.
- ^ a b L. Camus (1906). "L'hordénine, son degré de toxicité, symptômes de l'intoxication." Rend. 142 110-113.
- ^ L. Camus (1906), "Action de sulfate d'hordenine sur circulation." Rend. 142 237-239.
- ^ Rietschel, Hans Georg (1 de marzo de 1937). "Zur Pharmakologie des Hordenins" [Sobre la farmacología de la hordenina]. Naunyn Schmiedebergs Archiv für experimentelle Pathologie und Pharmakologie (en alemán). 186 (2): 387–408. doi:10.1007/BF01929674. S2CID 37359919.
- ^ a b Frank, M.; Weckman, T. J.; Wood, T.; Woods, W. E.; Tai, Chen L.; Chang, Shih-Ling; Ewing, A.; Blake, J. W.; Tobin, T. (noviembre de 1990). "Hordenina: farmacología, farmacocinética y efectos conductuales en el caballo" (PDF). Equine Veterinary Journal. 22 (6): 437–441. doi:10.1111/j.2042-3306.1990.tb04312.x. PMID 2269269.
- ^ Hapke, HJ; Strathmann, W (junio de 1995). "Pharmakologische Wirkungen des Hordenin" [Efectos farmacológicos de la hordenina]. Deutsche Tierärztliche Wochenschrift (en alemán). 102 (6): 228–232. OCLC 121700602. PMID 8582256.
- ^ a b Barwell, C J; Basma, A N; Lafi, M A K; Leake, L D (12 de abril de 2011). "Deamination of hordenine by monoamine oxidase and its action on vasa deferentia of the rat". Journal of Pharmacy and Pharmacology. 41 (6): 421–423. doi:10.1111/j.2042-7158.1989.tb06492.x. PMID 2570842. S2CID 10301433.
- ^ Yokoo, Y. Kohda, H.; Kusumoto, A.; Naoki, H.; Matsumoto, N.; Amachi, T.; Suwa, Y.; Fukazawa, H.; Ishida, H.; Tsuji, K.; Nukaya, H. (1o de marzo de 1999). "Aislamiento de la cerveza y determinación estructural de un potente estimulante de la liberación gastronómica". Alcohol y alcoholismo. 34 (2): 161–168. doi:10.1093/alcalc/34.2.161. PMID 10344776.
- ^ Bunzow, James R.; Sonders, Mark S.; Arttamangkul, Seksiri; Harrison, Laura M.; Zhang, Ge; Quigley, Denise I.; Darland, Tristan; Suchland, Katherine L.; Pasumamula, Shailaja; Kennedy, James L.; Olson, Susan B.; Magenis, R.; Amaray 2001 David G. "Amphetamine, 3,4-Metilenodioxymethamphetamine, Lysergic Acid Diethylamide, and Metabolites of the Catecholamine Neurotransmitters Are Agonists of a Rat Trace Amine Receptor". Farmacología molecular. 60 (6): 1181–1188. doi:10.1124/mol.60.6.1181. PMID 11723224. S2CID 14140873.
- ^ Shinoda, Masato; Ohta, Setsuko; Takagi, Yoshinari (1977). "Seguridad tuya." XVII. Actividades radioprotectoras de compuestos de fenilamina]. Yakugaku Zasshi (en japonés). 97 (10): 1117–1124. doi:10.1248/yakushi1947.97.10_1117. PMID 592104.
- ^ Batista, Leonia Maria; Almeida, R. Nobrega de (1997). "Efectos centrales de los componentes de Mimosa opthalmocentra Mart. ex Benth" (PDF). Acta Farmaceutica Bonaerense. 16 (2): 83–86.
- ^ Índice de Merck (10a edición). Rahway, New Jersey: Merck ' Co. 1983. p. 687.
- ^ Bourke, Ca; Carrigan, Mj; Dixon, Rj (Julio 1988). "Experimental evidence that tryptamine alkaloids do not cause Phalaris aquatica súbito síndrome de muerte en ovejas". Australian Veterinary Journal. 65 (7): 218–220. doi:10.1111/j.1751-0813.1988.tb14462.x. PMID 3421887.
- ^ Poocharoen, Boonthong.; Barbour, James F.; Libbey, Leonard M.; Scanlan, Richard A. (Noviembre de 1992). "Precursores de N-nitrosodimethylamine en cebada malteada. 1. Determinación de hordenina y gramine". Journal of Agricultural and Food Chemistry. 40 (11): 2216–2221. doi:10.1021/jf00023a033.
- ^ Harley, K. L. S.; Thorsteinson, A. J. (1o de mayo de 1967). "La influencia de los químicos vegetales en el comportamiento de alimentación, desarrollo y supervivencia del saltamontes de dos pistas, Melanoplus bivittatus (Say), Acrididae: Orthoptera". Canadian Journal of Zoology. 45 (3): 305–319. doi:10.1139/z67-043.
- ^ Bernays, E. A.; Oppenheim, S.; Chapman, R. F.; Kwon, H.; Gould, F. (1o de febrero de 2000). "El sabor de la sensibilidad de los insectos Herbivores a los Deterrents es más grande en los Especialistas Que en generalistas: Una prueba conductual de la hipótesis con dos orugas cercanamente relacionadas". Journal of Chemical Ecology. 26 (2): 547-563. doi:10.1023/A:1005430010314. S2CID 5695174.
- ^ Liu, D. L.; Lovett, J. V. (octubre de 1993). " metabolitos secundarios biológicos activos de cebada. II. Fitotoxicidad de cebada aleloquímica". Journal of Chemical Ecology. 19 (10): 2231–2244. doi:10.1007/BF00979660. PMID 24248572. S2CID 8193525.