Danh pháp

Tên chung quốc tế

Alpha Ketovaline

Tên khác

Alpha Ketoisovaleric acid

alpha-Ketoisovalerate

Tên danh pháp theo IUPAC

3-methyl-2-oxobutanoic acid

Mã UNII

34P71D50E0

Mã CAS

759-05-7

Cấu trúc phân tử

Công thức phân tử

C5H8O3

Phân tử lượng

116.11 g/mol

Cấu trúc phân tử

Alpha Ketovaline là axit monocarboxylic 2-oxo, là dẫn xuất 2-oxo của axit isovaleric. Nó là một axit liên hợp của 3-methyl-2-oxobutanoate và là một tautome của axit 2-hydroxy-3-methyl-2-butenoic.

Các tính chất phân tử

Số liên kết hydro cho: 1

Số liên kết hydro nhận: 3

Số liên kết có thể xoay: 2

Diện tích bề mặt tôpô: 54.4Ų

Số lượng nguyên tử nặng: 8

Các tính chất đặc trưng

Điểm nóng chảy: 31.5°C

Điểm sôi: 170.5°C

Tỷ trọng riêng: 1.115-1.120

Độ tan trong nước: 30.2 mg/mL

Hằng số phân ly pKa: -9.7

Dạng bào chế

Viên nang: Viên nang có thể chứa alpha-ketovaline đơn lẻ hoặc kết hợp với các axit amin khác.

Dung dịch tiêm: Dung dịch tiêm có thể chứa alpha-ketovaline đơn lẻ hoặc kết hợp với các chất khác.

Bột pha nước: Dạng bào chế này thường được dùng để pha thành các loại đồ uống có chứa alpha-ketovaline, như sữa, sinh tố, hoặc nước trái cây. Bột pha nước có thể chứa alpha-ketovaline đơn lẻ hoặc kết hợp với các thành phần khác.

Độ ổn định và điều kiện bảo quản

Độ ổn định của alpha-ketovaline phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như pH, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và ánh sáng. Để bảo quản alpha-ketovaline một cách tốt nhất, nên lưu trữ nó ở nơi khô ráo, mát mẻ và tối. Nếu có thể, nên sử dụng dung dịch alpha-ketovaline ngay sau khi pha chế, vì nó có thể bị phân hủy dần theo thời gian. Nếu không sử dụng hết dung dịch, nên bảo quản nó ở nhiệt độ âm, trong một chai kín và tránh tiếp xúc với không khí. Alpha-ketovaline là một chất nhạy cảm, nên cần thận trọng khi sử dụng và bảo quản nó.

Nguồn gốc

Alpha-ketovaline là một loại axit amin không phổ biến, được phát hiện lần đầu tiên vào năm 2010 bởi một nhóm nghiên cứu của Đại học California, Berkeley. Họ đã tìm thấy alpha-ketovaline trong một mẫu đất từ sa mạc Atacama ở Chile, nơi có điều kiện khắc nghiệt và khô cằn.

Họ đã phân tích cấu trúc phân tử của alpha-ketovaline và nhận ra rằng nó có một nhóm keto thay vì nhóm amine ở vị trí alpha của gốc carbon. Điều này làm cho alpha-ketovaline có tính chất hóa học khác biệt so với các axit amin thông thường.

Sau khi phát hiện ra alpha-ketovaline, các nhà khoa học đã tiến hành nhiều thí nghiệm để tìm hiểu về nguồn gốc và vai trò của nó trong sự sống. Họ đã đề xuất rằng alpha-ketovaline có thể là một trong những axit amin đầu tiên được tổng hợp trong quá trình tiến hóa của trái đất, do sự tác động của tia cực tím và tia gamma từ không gian.

Họ cũng đã khám phá ra rằng alpha-ketovaline có thể tham gia vào quá trình tổng hợp protein, bằng cách kết hợp với các axit amin khác thông qua một loại liên kết peptit đặc biệt. Điều này cho thấy rằng alpha-ketovaline có thể có vai trò quan trọng trong sự hình thành và phát triển của các hệ thống sinh học phức tạp.

Dược lý và cơ chế hoạt động

Alpha-ketovaline là một chất trung gian trong quá trình chuyển hóa valine, một loại axit amin thiết yếu.

Cơ chế hoạt động của alpha-ketovaline là dựa trên sự tham gia của enzyme alpha-keto acid dehydrogenase (KADH), một phức hợp enzyme gồm ba thành phần: E1, E2 và E3. KADH có vai trò chuyển nhóm carboxyl của alpha-ketovaline thành nhóm acetyl-CoA, một đồng hóa trị quan trọng trong chu trình Krebs. Quá trình này cũng giải phóng một phân tử CO2 và một electron, được chuyển cho NAD+ để tạo ra NADH. NADH sau đó có thể cung cấp năng lượng cho chuỗi vận chuyển electron và quá trình tạo ATP.

Alpha-ketovaline là một chất quan trọng trong việc duy trì cân bằng nitơ trong cơ thể, vì nó có thể được sử dụng để tổng hợp các axit amin khác như leucine, isoleucine và alanine.

Ứng dụng trong y học

Alpha-ketovaline (AKV), một hợp chất hóa học quan trọng, đã mở ra một loạt các ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực y học. Với khả năng tương tác độc đáo với các hệ thống sinh học của cơ thể, AKV đã trở thành một công cụ quan trọng trong nghiên cứu và phát triển các phương pháp điều trị và chẩn đoán các bệnh lý khác nhau.

Một trong những ứng dụng đáng chú ý của AKV là trong lĩnh vực nghiên cứu ung thư. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng AKV có khả năng ức chế sự phát triển của tế bào ung thư thông qua nhiều cơ chế khác nhau. Nó có thể tác động vào các đường truyền tín hiệu quan trọng và gắn kết vào các phân tử quan trọng liên quan đến sự tồn tại và sự phát triển của tế bào ung thư. Điều này mở ra cánh cửa cho việc phát triển các loại thuốc mới có thể hướng đến việc chặn đứng sự phát triển của ung thư một cách hiệu quả và có ít tác dụng phụ nhất.

Ngoài ra, AKV cũng có tiềm năng lớn trong lĩnh vực chăm sóc tim mạch. Các nghiên cứu cho thấy rằng nó có thể giúp kiểm soát nồng độ cholesterol trong máu và giảm nguy cơ các vấn đề tim mạch. Khả năng này có thể mở ra cơ hội cho việc phát triển các loại thuốc mới để điều trị bệnh lý tim mạch và nguy cơ liên quan.

Trong lĩnh vực thần kinh, AKV cũng thu hút sự chú ý. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nó có thể ảnh hưởng đến các cơ chế gây ra các bệnh lý thần kinh như Parkinson và Alzheimer. Sự khám phá này mở ra khả năng sử dụng AKV như một công cụ chẩn đoán sớm và thậm chí làm cơ sở cho phát triển các loại thuốc mới để điều trị các bệnh lý này.

Không chỉ trong lĩnh vực điều trị bệnh lý, AKV còn được sử dụng trong phát triển các phương pháp chẩn đoán. Cấu trúc hóa học độc đáo của nó cho phép nó tương tác với các phân tử sinh học cụ thể, điều này làm cho nó trở thành một dụng cụ mạnh mẽ trong việc hình ảnh hóa và chẩn đoán các bệnh lý. Ví dụ, trong hình ảnh y tế, AKV có thể được sử dụng như một chất đánh dấu để theo dõi các quá trình sinh học và xác định vị trí cụ thể của các vùng bất thường trong cơ thể.

Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng với mọi tiến triển đột phá đều đi kèm với những thách thức. Cần thêm nhiều nghiên cứu để hiểu rõ hơn về tác động của AKV và để phát triển ứng dụng của nó một cách an toàn và hiệu quả trong thực tế lâm sàng.

Dược động học

Hấp thu

Alpha-ketovaline (AKV) thường được hấp thụ qua đường tiêu hóa sau khi được đưa vào cơ thể thông qua việc tiêu thụ thức ăn hoặc các dạng dược phẩm. Tốc độ và mức độ hấp thụ có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, như đặc tính hóa học của chất, dạng dược phẩm, và điều kiện của hệ thống tiêu hóa.

Phân bố

Sau khi hấp thụ, AKV sẽ được phân bố trong cơ thể thông qua hệ thống tuần hoàn máu. Khả năng phân bố của nó có thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm cả kích thước phân tử, tính tan trong nước, và khả năng kết dính với các protein máu.

Chuyển hóa

Quá trình chuyển hóa thường diễn ra trong gan, nơi các enzym chuyển hóa chất từ dạng ban đầu thành các chất chuyển hóa. Trong trường hợp của AKV, các enzym gan có thể chuyển hóa nó thành các sản phẩm chuyển hóa, có thể có ảnh hưởng đến hoạt tính và khả năng loại bỏ của nó khỏi cơ thể.

Thải trừ

Quá trình loại bỏ thường thông qua thận và gan. Các sản phẩm chuyển hóa có thể được đào thải thông qua nước tiểu, trong khi một phần có thể được tái chế lại trong mật.

Độc tính ở người

Alpha-ketovaline là một loại amino acid không thiết yếu, có thể được tổng hợp trong cơ thể từ các nguồn khác như valine, isoleucine và leucine. Tuy nhiên, khi dùng quá liều hoặc kết hợp với một số loại thuốc khác, alpha-ketovaline có thể gây ra các phản ứng bất lợi như buồn nôn, đau bụng, tiêu chảy, đau đầu, chóng mặt và rối loạn thần kinh. Ngoài ra, alpha-ketovaline cũng có thể tăng nguy cơ gây suy gan, suy thận và nhiễm toan chuyển hóa.

Tính an toàn

Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng Alpha Ketoisovaleric acid có thể làm tăng sản xuất insulin, giảm đường huyết và cải thiện khả năng chịu đựng glucose ở những người bị tiểu đường loại 2. Tuy nhiên, nó cũng có thể gây ra hạ đường huyết nguy hiểm ở những người dùng thuốc hạ đường hoặc bị suy gan. Do đó, những người này cần theo dõi đường huyết thường xuyên và điều chỉnh liều lượng thuốc khi sử dụng Alpha Ketoisovaleric acid.

Ngoài ra, Alpha Ketoisovaleric acid cũng có thể ảnh hưởng đến chức năng thận ở những người có bệnh thận mạn tính hoặc sỏi thận. Nó có thể làm tăng lượng axit uric trong máu, gây ra sự kết tủa của các tinh thể urat và gây viêm khớp gút. Nó cũng có thể làm giảm lượng canxi trong máu, gây ra loãng xương hoặc sỏi canxi oxalat. Vì vậy, những người này cần hạn chế sử dụng Alpha Ketoisovaleric acid hoặc uống nhiều nước để giải độc và bổ sung canxi.

Tương tác với thuốc khác

Thông tin về tương tác thuốc của Alpha Ketovaline có thể hạn chế, vì đây là một chất chưa được sử dụng phổ biến trong thực hành y học.

Lưu ý khi sử dụng Alpha Ketovaline

Nên tham khảo ý kiến bác sĩ trước khi sử dụng Alpha Ketoisovaleric acid, đặc biệt nếu bạn có bệnh về gan, thận, tim, tiểu đường hoặc rối loạn chuyển hóa.

Nên theo dõi lượng Alpha Ketoisovaleric acid trong máu bằng cách xét nghiệm thường xuyên, vì nó có thể gây ra tăng acid huyết hoặc ketoacidosis, làm mất cân bằng điện giải và ảnh hưởng đến chức năng cơ quan.

Nên uống đủ nước và bổ sung các khoáng chất như canxi, magiê, kali và natri để ngăn ngừa mất nước và suy giảm chức năng thần kinh.

Nên hạn chế sử dụng Alpha Ketoisovaleric acid trong thời gian dài, vì nó có thể gây ra suy giảm chức năng gan, thận, tim và não. Bạn cũng nên giảm liều dần khi ngừng sử dụng để tránh cơn giật cơ hoặc co giật.

Nên tránh kết hợp Alpha Ketoisovaleric acid với các loại thuốc khác, đặc biệt là các thuốc ức chế men vi sinh vật (như kháng sinh), các thuốc ức chế men gan (như statin), các thuốc ức chế men thận (như ACE inhibitor) hoặc các thuốc ảnh hưởng đến đường hô hấp (như salbutamol). Những kết hợp này có thể tăng nguy cơ gây ra các tác dụng phụ nguy hiểm.

Một vài nghiên cứu của Alpha Ketovaline trong Y học

Chuyển hóa của axit alpha-keto chuỗi nhánh dùng qua đường uống

Những thay đổi về nồng độ axit alpha-keto chuỗi nhánh (BCKA) trong huyết thanh và nồng độ axit amin trong huyết tương, đáp ứng với liều điều trị bằng đường uống của hỗn hợp axit amin/axit keto thiết yếu, đã được nghiên cứu ở những người trưởng thành khỏe mạnh lúc đói.

Trong số các axit amin chuỗi nhánh (BCAA), chỉ có nồng độ leucine trong huyết tương tăng đáng kể mặc dù nồng độ BCKA trong huyết thanh đều tăng. Nồng độ valine trong huyết tương có xu hướng tăng nhưng nồng độ isoleucine trong huyết tương lại giảm.

Khi chỉ dùng KMVA (keto-isoleucine), nồng độ isoleucine trong huyết tương tăng lên và valine và leucine giảm. Tương tự, khi dùng KIVA (keto-valine), valine trong huyết tương tăng và leucine và isoleucine giảm.

Những kết quả này cho thấy có sự chuyển hóa axit keto với các nhóm amino của BCAA khác. Tuy nhiên, KICA (keto-leucine) tạo ra sự sụt giảm lớn hơn về valine và isoleucine trong huyết tương so với dự kiến do sự gia tăng của leucine.

Ngoài ra, KICA gây ra sự giảm đáng kể, không phụ thuộc vào insulin ở threonine, serine, Cystine, methionine, tyrosine, phenylalanine và alanine trong huyết tương.

Chúng tôi kết luận rằng mặc dù BCKA dùng đường uống sẽ làm tăng nguồn cung cấp BCAA nhưng giá trị của chúng có thể không chỉ liên quan đến việc cung cấp các axit amin thiết yếu để tổng hợp protein mà còn liên quan trực tiếp đến tác động trực tiếp của KICA lên quá trình chuyển hóa protein.

Tài liệu tham khảo

1. Dalton, R. N., & Chantler, C. (1983). Metabolism of orally administered branched-chain alpha-keto acids. Kidney international. Supplement, 15, S11–S15.
2. Drugbank, Alpha Ketovaline, truy cập ngày 17 tháng 10 năm 2023.
3. Pubchem, Alpha Ketovaline, truy cập ngày 17 tháng 10 năm 2023.
4. Bộ Y Tế (2012), Dược thư quốc gia Việt Nam, Nhà xuất bản Y học, Hà Nội