El ácido oxalildiaminopropiónico ( ODAP ) es un análogo estructural del neurotransmisor glutamato que se encuentra en el guisante Lathyrus sativus . Es la neurotoxina responsable del síndrome de degeneración de las neuronas motoras conocido como latirismo . [ 1 ]
Fuentes
El ODAP se encuentra en las semillas de la leguminosa L. sativus , una planta de guisante forrajero, en un rango de 0,5 % p/p. [ 2 ] L. sativus se puede encontrar en áreas del sur, centro y este de Europa, la cuenca del Mediterráneo, Irak y Afganistán, así como en áreas de Asia y África. [ 3 ]
Historia
En algunas regiones, incluyendo el subcontinente indio, Bangladesh, Etiopía y Nepal, el guisante forrajero se ha convertido en un alimento básico. [ 3 ] La planta tiene una alta tolerancia a las condiciones ambientales, lo que la convierte en la única fuente de alimento disponible en épocas de hambruna o sequía. Tras estas sequías de varios meses, pueden ocurrir epidemias de neurolatirismo. [ 4 ] El último caso de una epidemia de este tipo (hasta 2013) fue en Etiopía durante la sequía de 1995-1997 [ 5 ] durante la cual 2000 personas quedaron con discapacidad permanente. [ 3 ]
Efectos biológicos
ODAP es un agonista del receptor de glutamato ionotrópico [ 6 ] AMPA . [ 5 ] Se sabe que causa neurolatirismo en humanos, una enfermedad degenerativa de las neuronas motoras caracterizada por la degeneración de las neuronas del tracto piramidal en la médula espinal y en el área de la corteza que controla las piernas, lo que resulta en parálisis de la parte inferior del cuerpo. [ 6 ] No hay una explicación directa de cómo ODAP causa neurolatirismo; sin embargo, ha habido evidencia que respalda algunos efectos biológicos. Una razón por la que el mecanismo de acción no está completamente claro puede ser porque, hasta ahora, no se ha encontrado un buen modelo animal para el efecto de ODAP en humanos. [ 5 ] La LD 50 también es desconocida.
Excitotoxicidad
ODAP activa los receptores AMPA, lo que puede inducir excitotoxicidad o sobreestimulación de los receptores de glutamato. La liberación excesiva de glutamato, ya sea de forma repentina o durante un período prolongado, provocará un aumento de los niveles de Ca 2+.en el citoplasma. Dado que Ca 2+es el ion señalizador para la liberación de glutamato en la sinapsis, lo que puede resultar en la potenciación del ciclo de liberación de glutamato y la propagación del daño excitotóxico a las neuronas vecinas. Dentro de la neurona, el Ca 2+ extraabandonará el citoplasma y entrará en las mitocondrias o en el retículo endoplasmático (RE), lo que puede provocar la acumulación de proteínas mal plegadas o desplegadas en el RE y, en última instancia, la muerte celular en ambos casos. Además de actuar como agonista, existen indicios de que ODAP es transportado al interior de la célula por un antiportador que transporta simultáneamente glutamato a la sinapsis. [ 6 ]
Estrés oxidativo
El segundo efecto biológico del ODAP es el estrés oxidativo . Las especies reactivas de oxígeno (ERO) se generan en las mitocondrias durante el metabolismo, y el organismo cuenta con mecanismos para neutralizar estas moléculas antes de que causen daño. El estrés oxidativo resulta de una alteración en el funcionamiento normal de estas vías. Un antioxidante en la vía de neutralización es el glutatión (GSH), cuya síntesis requiere los aminoácidos que contienen azufre, metionina y cisteína, como precursores. Se cree que el ODAP, posiblemente debido a la excitotoxicidad inducida, reduce la absorción de cisteína a través de su antiportador . Esto inhibe la síntesis de GSH, lo que conlleva una mayor producción de ERO y daño mitocondrial. Las neuronas motoras podrían ser las más sensibles a la intoxicación por ODAP, ya que presentan una mayor dependencia de la metionina, precursora del GSH. Además, L. sativus , como alimento, es deficiente en aminoácidos que contienen azufre, lo que potencia los efectos del ODAP a nivel de receptor sobre la producción de GSH cuando se ingiere. [ 6 ]
Síntesis
Biosíntesis
En L. sativus, el ODAP se sintetiza en las plántulas jóvenes a partir del precursor (β-isoxazolin-5-on-2-il)-alanina, también conocido como BIA. No se ha detectado BIA en las partes maduras de la planta ni en las semillas en maduración. La vía metabólica comienza con la formación de BIA a partir de O-acetil-L-serina (OAS) e isoxazolin-5-on. La apertura del anillo conduce a la formación del intermediario de corta duración ácido 2,3-L-diaminopropanoico (DAPRO), que posteriormente es oxalilado por la oxalil- coenzima A para formar ODAP. [ 7 ]

síntesis química
El ODAP se puede sintetizar a partir de ácido L-α,β-diaminopropiónico y oxalato de dimetilo a un pH de 4,5-5. El óxido cúprico se puede utilizar para proteger temporalmente el grupo α-NH2 del ácido L-α,β-diaminopropiónico durante la reacción. [ 2 ]

Véase también
- β-Metilamino- L -alanina , una toxina relacionada.
Referencias
- 1 2 Woldeamanuel, Yohannes W.; Hassan, Anhar; Zenebe, Guta (2011-11-12). "Neurolatirismo: dos informes de casos etíopes y revisión de la literatura" . Journal of Neurology . 259 (7): 1263– 1268. doi : 10.1007/s00415-011-6306-4 . ISSN 0340-5354 . PMID 22081101. S2CID 27543906 .
- 1 2 Rao, S; Adiga, P; Sarma, P (marzo de 1964). "Aislamiento y caracterización del ácido β-N-oxalil-L-α,β-diaminopropiónico: una neurotoxina de las semillas de Lathyrus sativus". Biochemistry . 3 (3): 432– 436. doi : 10.1021/bi00891a022 . PMID 14155110 .
- ^ Heuzé V. , Tran G., Hassoun P., Lessire M., Lebas F., 2016. Guisante (Lathyrus sativus). Feedipedia, un programa del INRA, CIRAD, AFZ y FAO. https://www.feedipedia.org/node/285 Última actualización el 19 de abril de 2016 a las 15:36
- ↑ "Investigación sobre Lathyrus" . Universidad de Gante . Archivado del original el 16 de abril de 2015. Consultado el 8 de abril de 2015 .
- 1 2 3 Singh, S; Rao, S (julio de 2013). "Lecciones del neurolatirismo: una enfermedad del pasado y el futuro de Lathyrus sativus (Khesari dal)" . Indian Journal of Medical Research . 138 (1): 32– 37. PMC 3767245. PMID 24056554 .
- 1 2 3 4 Moorhem, M; Lambein, F; Laybaert, L (marzo de 2011). "Desentrañando el mecanismo de la excitotoxicidad y el estrés oxidativo inducidos por el ácido β-N-oxalil-α,β-diaminopropiónico (β-ODAP), relevancia para la prevención del neurolatirismo". Food and Chemical Toxicology . 49 (3): 550– 555. doi : 10.1016/j.fct.2010.03.054 . PMID 20510327 .
- ↑ Kuo, Y; Khan, J; Lambein, F (marzo de 1994). "Biosíntesis de la neurotoxina β-odap en vainas en desarrollo de Lathyrus sativus". Phytochemistry . 35 (4): 911– 913. Bibcode : 1994PChem..35..911K . doi : 10.1016/s0031-9422(00)90637-x .
- ácidos 2,3-diaminopropiónicos
- ácidos dicarboxílicos
- Neurotoxinas
- aminoácidos tóxicos
- Toxinas vegetales