跳转到内容

苏铁素

维基百科，自由的百科全书
苏铁素
Chemical structure of cycasin
IUPAC名
(Z)-1-[(β-D-Glucopyranosyloxy)methyl]-2-methyldiazene 2-oxide
别名 苏铁苷
识别
CAS号 14901-08-7  checkY
PubChem 5459896
ChemSpider 4573631
SMILES
 
  • [O-]/[N+](=N/CO[C@@H]1O[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O)CO)C
InChI
 
  • 1/C8H16N2O7/c1-10(15)9-3-16-8-7(14)6(13)5(12)4(2-11)17-8/h4-8,11-14H,2-3H2,1H3/b10-9-/t4-,5-,6+,7-,8-/m1/s1
InChIKey YHLRMABUJXBLCK-LBCXAKKBSA
ChEBI CHEBI:17074
KEGG C01418
MeSH D003492
性质
化学式 C8H16N2O7
摩尔质量 252.22 g·mol−1
溶解性（水） 56.6 g/L[1]
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

苏铁素或苏铁苷（英语：Cycasin）是存在苏铁目植物中的一种甲基氧化偶氮类糖苷物质[2]，具有致癌性[3][4]和神经毒性，会引起呕吐、腹泻、虚弱、癫痫发作、药物性肝损伤（英语：Hepatotoxicity）。摄入后会在体内代谢水解形成葡萄糖和甲基氧化偶氮甲醇（英语：Methylazoxymethanol）（MAM）[5]，后者并进一步降解产生有毒的甲醛和重氮甲烷[6]。

苏铁素除了会诱发药物性肝损伤，当牛羊等动物摄入这类植物的叶片或其他部分时，还会产生致命的苏铁科中毒症状[7][8]。

来源

所有已知的苏铁目植物均含有苏铁素，并且全株均有分布，尤其是种子含量最高。除此之外，这类植物还有β-甲氨基-L-丙氨酸（BMAA）等毒素。这些毒素的来源和生物学作用尚未明确，因为毒素的浓度与食用该植物的不同动物间的食谱类型似乎没有统计上的显著相关性[9][10]。已知尿苷二磷酸葡萄糖和乙酸甲基偶氮甲酯（英语：methyl-ONN-azoxymethanol）在相应糖苷转移酶（英语：methyl-ONN-azoxymethanol beta-D-glucosyltransferase）作用下发生糖苷转移形成尿苷二磷酸和苏铁素[11]。

生态学意义

因为蓝边美灰蝶（英语：Eumaeus atala）幼虫以南美苏铁为食，因此该虫也含有苏铁素[12]。

西米制备

因为有种西米是由苏铁为原料制备得到，即苏铁西米，因此生产这类西米的苏铁必须去除果肉中苏铁素和BMAA等毒素。首先将苏铁的果肉、种子和根干燥并磨成细粉，浸入沸水后沥干水分，滤出有毒物质，留下淀粉。将得到的淀粉块捣碎后进行交替浸出、干燥和捣碎步骤多次，确保尽可能地滤出毒素，直到获得精粉[13]。

结构

苏铁素是由苷元甲基氧化偶氮甲醇（英语：Methylazoxymethanol）的β位与葡萄糖基连接形成的葡萄糖苷。其分子中的偶氮结构为Z式构型，即与偶氮结构连接的氧原子与葡萄糖基位于双键同侧[14]。

毒性

苏铁素的口服半数致死量为500 mg/kg[15]。注射苏铁素不会造成任何永久性不良反应[16]，因此摄入苏铁素不会立刻致死，但会导致一系列肝脏和神经损害，长期接触还会致癌。其毒性机制是通过肠道中的β-葡萄糖苷酶（英语：β-Glucosidase）产生，苏铁素遇见该酶后分解形成葡萄糖和甲基氧化偶氮甲醇（英语：Methylazoxymethanol）（MAM），然后MAM自发分解产生甲醛和重氮甲烷正离子，虽然产生的甲醛不足以产生毒性，但重氮甲烷正离子是一种强力的甲基化剂[5]，会使DNA甲基化产生长期损害和癌症风险提高[6]。

甲基氧化偶氮甲醇（英语：Methylazoxymethanol）(MAM)

中毒症状

苏铁素的早期中毒症状为呕吐、恶心、腹痛和腹泻，进入后期则变成肝功能障碍或肝衰竭[17][18]。其他症状还包括虚弱、癫痫发作等[19]。

大动物苏铁科中毒

牛、羊、马、猪等牲畜摄入苏铁的生叶、果实以及粉末后会产生名为苏铁科中毒的神经综合征。在英语中又称为“Zamia staggers（英语：Zamia staggers）”，直译为“泽米属蹒跚症”，得名于原产于中、南美洲的苏铁目泽米属（Zamia）。该病的临床特征是体重减轻并伴随后肢横向摆动，虚弱、共济失调和后肢本体感觉缺陷以及消耗性萎缩；同时还会导致脑、脊髓和背根神经节髓鞘脱失和轴索退化等症状[8][7]。

Lytico-Bodig病与苏铁假说

Lytico-Bodig病（英语：Lytico-bodig disease）（关岛型肌萎缩侧索硬化-帕金森综合征-痴呆复合征，简称关岛型ALS/PDC[20][21]）是特发于马里亚纳群岛，尤其是关岛的查莫罗人身上一种病因未知的神经退化性疾病，特点是同时具备肌萎缩侧索硬化和帕金森病的特征。症状包括肌肉萎缩、颌面麻痹、无法说话或吞咽以及痴呆，进入后期还会发展成膈肌和呼吸辅肌瘫痪，且所有情况下均为致命的症状[22]。

研究者通过观察查当地查莫罗人的饮食，提出了“苏铁假说”（Cycad hypothesis）[23][24]。在当地查莫罗人有一种类似西米，名为“fadang”[注 1]的粉，而且是当地饮食的主要部分。其由原产于当地的密克罗尼西亚苏铁（英语：Cycas micronesica）（又称关岛苏铁，学名：Cycas micronesica）种子为原料制备得到，因其种子种含有很高浓度的毒素，所以最初提出了“关岛型ALS/PDC是当地人食用了加工不当的fadang粉所导致”的假说。由于在动物模型实验中无法重现这一机制，导致该假说被否定[22]。

保罗·艾伦·科克斯（英语：Paul Alan Cox）和奥利佛·萨克斯通过观察莫罗人饮食中的其他元素，提出了苏铁假说的修正版本：寄生于当地苏铁根部的蓝细菌代谢产生Β-甲氨基-L-丙氨酸（BMAA）被苏铁吸收，而岛上的狐蝠嗜食苏铁果，加之查莫罗人又将狐蝠作为传统食物，导致狐蝠体内脂肪积累的高浓度神经性毒素BMAA随食物进入查莫罗人体内，造成了这种地区性疾病的产生[27][28][29][21]。

密克罗尼西亚苏铁，查莫罗人食用的苏铁物种之一

注释

  1. ^ fadang为查莫罗人对该植物的称呼[25][26]

参见

参考文献

  1. ^ Showing Compound Cycasin (FDB018287) - FooDB. 
  2. ^ 刘国华，杨爱岗，梅丽娟，等. 中药白土苓中苏铁素的含量测定. 中医研究. 2015, 28 (11): 69–71. doi:10.3969/j.issn.1001-6910.2015.11.33 （中文（中国大陆））. 
  3. ^ 冯惠. 自然界中的致癌物质. 环境科学动态. 1986, (11) （中文（中国大陆））. 
  4. ^ 赵军宁. 中药的致肝癌成份. 癌症. 1992, (6): 498–499 （中文（中国大陆））. 
  5. ^ 5.0 5.1 汤宁. 甲基氧化偶氮甲醇对大鼠脑组织细胞增殖的影响. 卫生研究. 2003, 32 (1): 61–62. doi:10.3969/j.issn.1000-8020.2003.01.024 （中文（中国大陆））. 
  6. ^ 6.0 6.1 Laqueur, G. L.; Spatz, M. Toxicology of Cycasin. Cancer Research. November 1968, 28 (11): 2262–2267. PMID 4881504 （英语）. 
  7. ^ 7.0 7.1 农业部兽医研究所. 大動物蘇鐵科植物中毒. 农业部兽医研究所动物疾病知识库 （中文（台湾））. 
  8. ^ 8.0 8.1 Reams, Rachel Y.; Janovitz, Evan B.; Robinson, Farrel R.; Sullivan, John M.; Casanova, Carlos Rivera; Más, Edwin. Cycad Toxicosis in a Group of Dairy Heifers in Puerto Rico. Journal of Veterinary Diagnostic Investigation. July 1993, 5 (3): 488–494. PMID 8373871. doi:10.1177/104063879300500337 可免费查阅 （英语）. 
  9. ^ Moretti, A.; Sabato, S.; Gigliano, G.Siniscalco. Taxonomic significance of methylazoxymethanol glycosides in the cycads. Phytochemistry. January 1983, 22 (1): 115–117. Bibcode:1983PChem..22..115M. doi:10.1016/S0031-9422(00)80069-2 （英语）. 
  10. ^ Castillo-Guevara, Citlalli; Rico-Gray, Victor. The Role of Macrozamin and Cycasin in Cycads (Cycadales) as Antiherbivore Defenses. Journal of the Torrey Botanical Society. July 2003, 130 (3): 206. JSTOR 3557555. doi:10.2307/3557555 （英语）. 
  11. ^ Tadera K, Yagi F, Arima M, Kobayashi A. Formation of cycasin from methylazoxymethanol by UDP-glucosyltransferase from leaves of Japanese cycad. Agric. Biol. Chem. 1985, 49 (9): 2827–2828. doi:10.1271/bbb1961.49.2827 可免费查阅 （英语）. 
  12. ^ Rothschild, Miriam; Nash, Robert J.; Bell, E.Arthur. Cycasin in the endangered butterfly Eumaeus atala florida. Phytochemistry. July 1986, 25 (8): 1853–1854. Bibcode:1986PChem..25.1853R. doi:10.1016/S0031-9422(00)81161-9 （英语）. 
  13. ^ Whiting, Marjorie Grant. Toxicity of cycads. Economic Botany. October 1963, 17 (4): 270–302. S2CID 31799259. doi:10.1007/BF02860136 （英语）. 
  14. ^ Kawaminami, M.; Kawano, I.; Kobayashi, A.; Tadera, K.; Yaki, F.; Kawano, S. The fundamental structure of cycasin, (methyl-ONN-azoxy)methyl β-D-glucopyranoside. Acta Crystallographica Section B: Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 15 November 1981, 37 (11): 2026–2029. Bibcode:1981AcCrB..37.2026K. doi:10.1107/S0567740881007887 （英语）. 
  15. ^ Sax, N Irving; Feiner, Benjamin. Dangerous properties of industrial materials 6th. New York: Van Nostrand Reinhold. 1984: 828. ISBN 0442283040 （英语）. 
  16. ^ Whiting, Marjorie Grant. Toxicity of Cycads. Economic Botany. 1 January 1963, 17 (4): 270–302. JSTOR 4252455. S2CID 31799259. doi:10.1007/bf02860136 （英语）. 
  17. ^ Symptoms of Plant toxin-induced liver damage -- Cycasin - RightDiagnosis.com. www.rightdiagnosis.com. Healthgrades （英语）. 
  18. ^ 谭雨欣. 6岁女孩误食铁树果实中毒，生活中这些常见植物竟“暗藏杀机”. 湖南日报. 2023-02-23 （中文（中国大陆））. 
  19. ^ Laqueur, G. L.; Spatz, M. Toxicology of Cycasin. Cancer Research. November 1968, 28 (11): 2262–2267. PMID 4881504 （英语）. 
  20. ^ 杨晓苏, 魏杰, 龙小艳, 等. 关岛型肌萎缩侧索硬化-帕金森综合征-痴呆复合征一例. 中华神经科杂志. 2008, 41 (3): 216-216. doi:10.3321/j.issn:1006-7876.2008.03.025 （中文（中国大陆））. 
  21. ^ 21.0 21.1 华商报. 美科学家研究显示“飞狐”蝙蝠导致神经疾病. 新浪新闻. [2024-08-26] （中文（中国大陆））. 
  22. ^ 22.0 22.1 Bradley, Walter G.; Mash, Deborah C. Beyond Guam: The cyanobacteria/BMAA hypothesis of the cause of ALS and other neurodegenerative diseases. Amyotrophic Lateral Sclerosis. 25 November 2009, 10 (sup2): 7–20. PMID 19929726. S2CID 41622254. doi:10.3109/17482960903286009 （英语）. 
  23. ^ 赵红, 杨飞, 黄旭升. 肌萎缩侧索硬化与肠道微生态的研究进展. 中华医学杂质. 2020, 100 (3): 234-236. doi:10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2020.03.016 （中文（中国大陆））. 
  24. ^ 巴金森病探索 (PDF). 台大医院巴金森症医疗中心 （中文（台湾））. 
  25. ^ Else Demeulenaere，Donald H Rubinstein，Sveta Yamin-Pasternak，等. Recollections of Fadang and Fanihi: The Taste and Smell of CHamoru Bygone Foods and the Challenge of Endangered Island Species (PDF). 关岛大学. [2024-08-26]. 
  26. ^ 关岛苏铁濒危物种的研究. 国家基因库 （中文（中国大陆））. 
  27. ^ 彭雅惠. 铁树开不开花，结不结果？. 湖南日报·华声在线 （中文（中国大陆））. 
  28. ^ Cox PA, Banack SA, Murch SJ. Biomagnification of cyanobacterial neurotoxins and neurodegenerative disease among the Chamorro people of Guam. PNAS. 2003, 100 (23): 13380–13383. Bibcode:2003PNAS..10013380C. PMC 263822 可免费查阅. PMID 14612559. doi:10.1073/pnas.2235808100 可免费查阅 （英语）. 
  29. ^ 赵红, 杨飞, 黄旭升. 肌萎缩侧索硬化与肠道微生态的研究进展. 中华医学杂质. 2020, 100 (3): 234-236. doi:10.3760/cma.j.issn.0376-2491.2020.03.016 （中文（中国大陆））. 
检索自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=苏铁素&oldid=84552579”