Methylglyoxal

Methylglyoxal
Generelt
Systematisk navn	2-oxopropanal
Andre navne	Pyruvaldehyd
Molekylformel	C3H4O2
Fremtræden	Gul væske
CAS-nummer	78-98-8
SMILES	CC(=O)C=O
InChI	1/C3H4O2/c1-3(5)2-4/h2H,1H3
Kemiske egenskaber
Massefylde	1,046 g/cm3
Smeltepunkt	25 °C
Kogepunkt	72 °C
Hvis ikke andet er angivet, er data givet for stoffer i standardtilstanden (ved 25 °C, 100 kPa)

Methylglyoxal (MGO), også kendt som 2-oxopropanal, er en organisk forbindelse med formlen CH₃C(O)CHO. Det er reduceret form af pyrodruesyre. MGO er et reaktivt som indgår i flere skofskifteprocesser. Det er involveret i diabetesbiologi og er mistænkt for at være kræftfremkaldende.

Kemisk struktur

Methylglyoxal har to carbonylgrupper: en aldehyd og en keton, og er derved en ketoaldehyd. Sammen med vand forekommer det som hydrater og oligomerer.

Methylglyoxal fremstilles industrielt ved nedbrydning af kulhydrater ved hjælp af overudtrykt methylglyoxalsyntase.

Biokemi

Biosyntese og biologisk nedbrydning

I organismer dannes methylglyoxal som et biprodukt af flere metaboliske processer. Methylglyoxal opstår hovedsageligt som biprodukt af glykolyse, der involverer glyceraldehyd-3-fosfat og dihydroxyacetonefosfat. Det menes også at opstå via nedbrydning af acetone og threonin. Som et eksempel på de mange veje til MGO forårsagede aristolochiasyre en 12 gange stigning i methylglyoxal fra 18 til 231 μg/mg nyreprotein hos forgiftede mus. Det kan dannes fra 3-aminoacetone, som er et mellemprodukt af threonin-katabolisme, samt gennem lipidperoxidation. Den vigtigste kilde er dog glykolyse. Her dannes methylglyoxal fra ikke-enzymatisk fosfateliminering fra glyceraldehydphosphat og dihydroxyacetonefosfat (DHAP), to mellemprodukter fra glykolyse. Denne omdannelse er grundlaget for en potentiel bioteknologisk vej til kemikaliet 1,2-propandiol.

Da methylglyoxal er meget cytotoksisk, har der udviklet sig flere afgiftningsmekanismer. En af disse er glyoxalase-systemet. Methylglyoxal afgiftes af glutathion. Glutathion reagerer med methylglyoxal og danner et hemithioacetal, som omdannes til S-D-lactoyl-glutathion af glyoxalase I. Denne thioester hydrolyseres til [[Mælkesyre|D-lactat af glyoxalase II.

Biokemisk funktion

Methylglyoxal er involveret i dannelsen af avancerede glykationsslutprodukter (AGE'er) [4] I denne proces reagerer methylglyoxal med frie aminogrupper af lysin og arginin og med thiolgrupper af cystein, hvorved der dannes AGE'er. Histoner er også meget modtagelige for modifikation af methylglyoxal, og disse modifikationer er forhøjede i brystkræft.

AGE'er der stammer fra methylglyoxals virkning på arginin.

DNA-skader induceres af reaktive carbonylforbindelser, hovedsageligt methylglyoxal og glyoxal, med en hyppighed svarende til den for oxidative DNA-skader. Sådanne skader, der benævnes DNA-glykation, kan forårsage mutationer, brud på DNA og cytotoksicitet. Hos mennesker spiller proteinet DJ-1 (også kaldet PARK7) en central rolle i reparationen af glykerede DNA-baser.

Biomedicinske aspekter

På grund af forhøjede blodsukkerniveauer har methylglyoxal højere koncentrationer hos diabetikere, og det er blevet knyttet til arteriel atherogenese (åreforkalkning). Skader forårsaget af methylglyoxal på low density lipoprotein (LDL) gennem glykation forårsager en firedobling af atherogenese hos diabetikere. Methylglyoxal binder sig direkte til nerveenderne og øger dermed den kroniske smerte i ekstremiteterne ved diabetisk neuropati.

Forekomst i honning

Methylglyoxal findes i nogle typer honning, herunder manuka-honning. Det ser ud til at have en virkning mod E. coli og S. aureus og kan muligvis hjælpe med at forhindre dannelsen af biofilm dannet af P. aeruginosa.

Forskning tyder på, at methylglyoxal i honning ikke forårsager øget dannelse af avancerede glykationsendeprodukter (AGE'er) hos raske personer.

Ifølge Sundhedsstyrelsen i Danmark indeholder manukahonning op til 835 mg methylglyoxal per kg, hvor anden honning normalt ikke indeholder mere end op til 5,4 mg/kg. Den Europæiske Fødevareautoritet (EFSA) skønnede i 2009 at et dagligt indtag på op til 0,1 mg methylglyoxal er sikkert. Men et teskefuld manukahonning kan indeholde op til 6 mg methylglyoxal, hvilket betyder et teskefuld af denne honning om dagen vil betyde en væsentlig overskridelse af hvad af EFSA anser som sikkert. Sundhedsstyrelsen påpeger at "DTU fødevareinstituttet kan ikke afvise, at methylglyoxal udgør en sundhedsmæssig risiko for forbrugere med et regelmæssigt indtag af manukahonning (en teske dagligt)", men uddyber at en "eventuel risikoforøgelse er dog formodentlig lille sammenlignet med den risiko, kroppens egen endogene produktion af methylglyoxal bevirker."