3-Nitropropanoic acid

别名: 3-硝基丙酸;3-氮丙酸
目录号: V30377 纯度: ≥98%
3-Nitropropanoic Acid(β-Nitropropionic Acid) 是一种新型有效且不可逆的琥珀酸脱氢酶抑制剂,具有抗分枝杆菌活性 (MIC = 3.3 μM)。
3-Nitropropanoic acid CAS号: 504-88-1
产品类别: New2
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产品描述
3-硝基丙酸(β-硝基丙酸)是一种新型有效且不可逆的琥珀酸脱氢酶抑制剂,具有抗分枝杆菌活性(MIC = 3.3 μM)。
生物活性&实验参考方法
靶点
- The primary target of 3-Nitropropanoic acid (3-NPA) is mitochondrial respiratory Complex II (succinate dehydrogenase). It acts as a suicide inhibitor, forming a covalent adduct with a catalytic arginine residue in the active site of Complex II after oxidation by the enzyme [1]
体外研究 (In Vitro)
- 将3-NPA与线粒体提取物共同孵育,可抑制复合物II活性。其抑制机制为:3-NPA先被复合物II氧化,随后与酶活性位点的精氨酸残基共价结合,导致复合物II不可逆失活 [1]
- 3-NPA对分枝杆菌菌株(摘要中未明确具体菌株)具有强效抗分枝杆菌活性,可在体外培养体系中抑制分枝杆菌生长 [2]
- 用3-NPA处理细胞可诱导自噬。这种自噬诱导由线粒体通透性转换孔(mPTP)形成介导,而非线粒体裂变途径激活;3-NPA不会改变线粒体裂变相关蛋白的表达或定位 [3]
- 鹅颗粒细胞暴露于3-NPA后会发生氧化应激,表现为活性氧(ROS)生成增加;同时,3-NPA还会触发颗粒细胞凋亡,具体特征为凋亡标志物表达变化和细胞核碎裂 [4]
- 在亨廷顿病动物模型的突触体制备物中,3-NPA可诱导氧化应激,包括脂质过氧化水平升高和抗氧化酶活性降低;褪黑素处理可减弱这种由3-NPA诱导的氧化应激 [6]
体内研究 (In Vivo)
- 在动物模型(摘要中未明确具体物种)中给予3-NPA,可诱导两种不同的细胞死亡方式:急性兴奋性毒性坏死(给药后数小时内发生)和延迟性凋亡(给药后数天内发展)。急性坏死与兴奋性氨基酸释放相关,而延迟性凋亡则涉及线粒体功能障碍 [5]
- 在亨廷顿病动物模型中,全身给予3-NPA会导致脑突触体氧化应激,表现为脂质过氧化水平升高,以及超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性降低;同时给予褪黑素可逆转这些由3-NPA诱导的氧化应激标志物变化 [6]
- 对小鼠进行腹腔注射3-NPA可诱发癫痫发作,发作潜伏期、持续时间和严重程度呈剂量依赖性(摘要中未明确具体剂量);3-NPA诱导的癫痫发作与脑线粒体功能障碍相关 [7]
酶活实验
- 从组织或细胞中提取线粒体组分,将线粒体组分与不同浓度的3-NPA(摘要中未明确浓度)在37°C下孵育特定时间。在琥珀酸(复合物II底物)存在的条件下,通过监测2,6-二氯酚靛酚(DCPIP)的还原情况来测定复合物II活性。比较3-NPA处理组与对照组的复合物II活性,计算抑制率。此外,通过质谱或免疫印迹法检测3-NPA与复合物II中精氨酸残基形成的共价加合物 [1]
细胞实验
- 自噬检测实验:在适宜培养基中培养哺乳动物细胞(摘要中未明确具体细胞系),用3-NPA(摘要中未明确浓度)处理细胞24-48小时。通过免疫荧光染色标记自噬标志物LC3,观察LC3阳性点状结构的形成;采用蛋白质印迹法检测自噬相关蛋白(如LC3-I/LC3-II、Beclin-1)的表达水平。为排除线粒体裂变途径的参与,通过蛋白质印迹法和免疫荧光法评估裂变相关蛋白(如Drp1)的表达及线粒体定位 [3]
- 鹅颗粒细胞氧化应激与凋亡检测实验:从卵巢卵泡中分离鹅颗粒细胞,在含血清培养基中培养;用3-NPA(摘要中未明确浓度)在不同时间点(摘要中未明确)处理细胞。使用荧光探针(如DCFH-DA)检测ROS生成,通过测定丙二醛(MDA)水平检测脂质过氧化;采用流式细胞术(Annexin V-FITC/PI染色)和蛋白质印迹法(检测 cleaved caspase-3 及Bax/Bcl-2比值)评估细胞凋亡 [4]
动物实验
细胞死亡诱导方案:通过腹腔注射(摘要中未具体说明注射频率和总持续时间)向动物(摘要中未具体说明具体物种)注射3-NPA3-NPA的剂量根据诱导急性坏死(高剂量,单次给药)或延迟凋亡(低剂量,重复给药)进行调整。在给药后的不同时间点,处死动物,收集脑组织(或其他靶组织),并进行组织学染色(例如,苏木精-伊红染色)以观察组织损伤,以及进行TUNEL染色以检测凋亡细胞[5]
- 亨廷顿病模型方案:使用啮齿动物(摘要中未具体说明具体物种)作为亨廷顿病模型。每天一次腹腔注射固定剂量(摘要中未具体说明)的3-NPA,持续7-14天。干预组同时给予褪黑素和3-NPA。治疗结束后,处死动物,分离脑突触体,并检测氧化应激标志物(脂质过氧化、SOD、GPx活性)[6]
- 小鼠癫痫诱导方案:使用成年小鼠(摘要中未具体说明品系)。腹腔注射3-NPA,剂量范围从低到高(摘要中未具体说明剂量)。注射后立即将小鼠置于观察室,记录癫痫潜伏期(从注射到首次癫痫发作的时间)、癫痫持续时间和癫痫严重程度(使用标准癫痫评分系统)。观察期结束后(24小时),处死小鼠,收集脑组织进行线粒体功能分析[7]
毒性/毒理 (Toxicokinetics/TK)
毒性概述
3-硝基丙酸是一种琥珀酸脱氢酶的自杀性抑制剂,琥珀酸脱氢酶是三羧酸循环 (TCA 循环) 以及线粒体呼吸链复合物 II 电子传递链活性所必需的酶。它与 Arg297 的侧链形成共价加合物,使琥珀酸脱氢酶失活。这会影响神经元,导致 NMDA 受体激活、钙离子过度内流和活性氧的形成,最终导致神经元细胞死亡。(A2967, A2968)
相互作用
全身性给予 3-硝基丙酸 (3-NPA,一种真菌毒素) 可引起脑损伤,并伴有血脑屏障 (BBB) 的破坏。由于内皮细胞是血脑屏障的重要组成部分,也是全身中毒的首要靶点,本研究采用成像技术检测细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)的变化,从而探讨3-硝基苯丙氨酸(3-NPA)对原代培养的大鼠脑内皮细胞(rBECs)的影响。结果表明,中高浓度的3-NPA可导致rBECs损伤,表现为[Ca2+]i的积累;但与17β-雌二醇或他莫昔芬联合治疗可减轻这种损伤,提示雌激素可能通过雌激素受体对脑血管损伤起到保护作用。
本研究还探讨了线粒体功能障碍在小鼠癫痫发生过程中的作用。线粒体复合物III抑制剂3-硝基丙酸本身已知可诱发惊厥,本研究中以亚阈值剂量使用,可增强电流和4-氨基吡啶诱发的惊厥。相反,3-硝基丙酸对γ-氨基丁酸(GABA)受体拮抗剂(如比库啉、戊四唑和苦味素)、甘氨酸拮抗剂(如士的宁)、拟胆碱药(如毛果芸香碱)以及犬尿氨酸氨基转移酶抑制剂(如氨氧乙酸)诱发的惊厥没有影响。据推测,线粒体代谢紊乱使中枢神经系统更容易受到通过直接去极化诱发惊厥的因素的影响。目前尚无有效治疗亨廷顿病(HD)的方法,亨廷顿病是一种进行性、致命的神经退行性疾病,其特征是运动和认知功能衰退。亨廷顿病与线粒体能量代谢紊乱密切相关,这一点已得到充分证实。牛磺熊去氧胆酸(TUDCA)是一种天然存在的胆汁酸,能够稳定线粒体膜,抑制线粒体通透性转换,减少自由基生成,并阻断细胞凋亡途径。本研究发现,牛磺熊去氧胆酸显著降低了细胞培养中3-硝基丙酸(3-NPA)介导的纹状体神经元细胞死亡。此外,接受牛磺熊去氧胆酸治疗的大鼠,其3-硝基丙酸诱导的细胞凋亡和病灶体积均减少了80%。更重要的是,接受牛磺熊去氧胆酸联合3-硝基丙酸治疗的大鼠,其感觉/运动和认知任务表现与对照组无显著差异,且该效应至少持续6个月。胆汁酸历来被用作治疗某些肝脏疾病的药物。然而,这是首次证实胆汁酸可以输送到大脑并发挥神经保护作用,因此可能对某些神经退行性疾病的治疗具有潜在的治疗益处。
非人类毒性值
大鼠腹腔注射LD50:67 mg/kg
小鼠静脉注射LD50:50 mg/kg
- 3-NPA 可诱导动物组织(主要是脑组织)发生急性兴奋性毒性坏死和延迟性细胞凋亡,导致组织损伤和功能障碍[5]
- 在鹅颗粒细胞中,3-NPA 可引起氧化应激(ROS 和 MDA 增加)和细胞凋亡,导致颗粒细胞活力降低和功能损伤[4]
- 在小鼠中,3-NPA 可诱发剂量依赖性癫痫发作,这与脑线粒体功能障碍有关功能障碍[7]
参考文献

[1]. 3-nitropropionic acid is a suicide inhibitor of mitochondrial respiration that, upon oxidation by complex II, forms a covalent adduct with a catalytic base arginine in the active site of the enzyme. J Biol Chem. 2006 Mar 3;281(9):5965-72.

[2]. 3-Nitropropionic acid (3-NPA), a potent antimycobacterial agent from endophytic fungi: is 3-NPA in some plants produced by endophytes? J Nat Prod. 2005 Jul;68(7):1103-5.

[3]. 3-Nitropropionic acid induces autophagy by forming mitochondrial permeability transition pores rather than activating the mitochondrial fission pathway. Br J Pharmacol. 2013 Jan;168(1):63-75.

[4]. Effect of 3-nitropropionic acid inducing oxidative stress and apoptosis of granulosa cells in geese. Biosci Rep. 2018 Sep 12;38(5):BSR20180274.

[5]. Pang Z, Geddes JW. Mechanisms of cell death induced by the mitochondrial toxin 3-nitropropionic acid: acute excitotoxic necrosis and delayed apoptosis. J Neurosci. 1997 May 1;17(9):3064-73.

[6]. Protective effect of melatonin on 3-nitropropionic acid-induced oxidative stress in synaptosomes in an animal model of Huntington's disease. J Pineal Res. 2004 Nov;37(4):252-6.

[7]. A. Mitochondrial toxin 3-nitropropionic acid evokes seizures in mice. Eur J Pharmacol. 1998 Oct 16;359(1):55-8.

其他信息
3-硝基丙酸呈金黄色晶体(溶于氯仿)。(NTP,1992)
3-硝基丙酸是一种C-硝基化合物,是丙酸分子中一个甲基氢被硝基取代后形成的。它具有神经毒素、EC 1.3.5.1 [琥珀酸脱氢酶(醌)]抑制剂、抗分枝杆菌药物和真菌毒素的功能。它在功能上与丙酸相关。它是3-硝基丙酸酯的共轭酸。它是3-酸式硝基丙酸的互变异构体。
据报道,3-硝基丙酸存在于绒毛茎点霉(Phomopsis velata)、暗色青霉(Penicillium atrovenetum)和其他一些有相关数据的生物体中。
牛毒素是从曲霉属(Aspergillus sp.)中分离得到的。以及污染食物的霉菌
牛毒素属于β-氨基酸及其衍生物家族。这些氨基酸的β碳原子上连接着一个(-NH2)基团。
作用机制
3-硝基丙酸(3-NP)是一种天然存在的霉菌毒素,是琥珀酸脱氢酶的不可逆抑制剂,会导致大脑皮层外植体中三磷酸腺苷(ATP)的耗竭,并与食用受污染食物的牲畜和人类的运动障碍有关。
先前的研究表明,3-硝基丙酸(3-NPA)的神经毒性涉及N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体的兴奋性毒性激活。因此,本研究探讨了奥芬那君对培养的大鼠小脑颗粒细胞(CGCs)和大鼠体内N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)神经毒性的影响。结果表明,奥芬那君能够保护小脑颗粒细胞免受NMDA诱导的细胞死亡,这一结论通过中性红细胞活力测定和激光扫描细胞术(使用碘化丙啶染色)得以证实。对于大鼠,本研究采用了两种神经元损伤的间接标志物:((3)H)-PK 11195与外周型苯二氮卓受体(PBR,一种小胶质细胞标志物)的结合,以及27 kDa热休克蛋白(HSP27,一种活化星形胶质细胞标志物)的表达。全身性给予N-甲基-D-天冬氨酸(30 mg/kg/天,连续3天)可使((3)H)-PK 11195结合增加170%,并上调27 kDa热休克蛋白的表达。预先给予奥芬那君(30 mg/kg/天,连续3天)可抑制((3)H)-PK 11195和HSP 27表达的增加。较低剂量(10和20 mg/kg)则无保护作用。奥芬那君还能以剂量依赖的方式降低N-甲基-D-天冬氨酸诱导的死亡率。……奥芬那君或类似药物可用于治疗由N-甲基-D-天冬氨酸受体过度激活介导的神经退行性疾病。
本研究探讨了线粒体毒素3-硝基丙酸(3-NP)给药后纹状体细胞退化的机制。在经3-硝基丙酸(3-NP)处理的大鼠纹状体细胞的DNA中,存在典型的细胞凋亡相关的核小体间断裂。末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP-生物素缺口末端标记法(TUNEL)也证实了该区域的DNA断裂。数据表明,纹状体细胞在给予3-NP后通过细胞凋亡死亡。3-硝基丙酸在造成神经毒性损伤之前会阻断能量代谢,而能量耗竭的程度决定了3-硝基丙酸的有害作用。在本研究中,我们还证明谷氨酸和谷氨酰胺水平以及星形胶质细胞功能可能在3-硝基丙酸诱导的纹状体损伤中发挥关键作用。
有关3-硝基丙酸(共15个)的更多作用机制(完整)数据,请访问HSDB记录页面。
- 3-NPA是一种线粒体毒素,其主要通过不可逆地抑制线粒体复合物II发挥生物学效应,导致线粒体功能障碍和随后的细胞损伤[1,5]。
- 3-NPA是一种从内生真菌中分离得到的强效抗分枝杆菌药物。该研究假设某些植物中存在的3-NPA可能是由定殖于植物内的内生真菌产生的[2]
- 3-NPA广泛用于亨廷顿病动物模型中,以诱导线粒体功能障碍和氧化应激,从而模拟该疾病的病理特征[6]
*注: 文献方法仅供参考, InvivoChem并未独立验证这些方法的准确性
化学信息 & 存储运输条件
分子式
C3H5NO4
分子量
119.0761
精确质量
119.021
CAS号
504-88-1
PubChem CID
1678
外观&性状
White to yellow solid powder
密度
1.4±0.1 g/cm3
沸点
303.0±25.0 °C at 760 mmHg
熔点
68-70ºC(lit.)
闪点
148.4±11.6 °C
蒸汽压
0.0±1.4 mmHg at 25°C
折射率
1.463
LogP
-0.08
tPSA
83.12
氢键供体(HBD)数目
1
氢键受体(HBA)数目
4
可旋转键数目(RBC)
2
重原子数目
8
分子复杂度/Complexity
104
定义原子立体中心数目
0
InChi Key
WBLZUCOIBUDNBV-UHFFFAOYSA-N
InChi Code
InChI=1S/C3H5NO4/c5-3(6)1-2-4(7)8/h1-2H2,(H,5,6)
化学名
3-nitropropanoic acid
HS Tariff Code
2934.99.9001
存储方式

Powder      -20°C    3 years

                     4°C     2 years

In solvent   -80°C    6 months

                  -20°C    1 month

注意: 请将本产品存放在密封且受保护的环境中(例如氮气保护),避免吸湿/受潮和光照。
运输条件
Room temperature (This product is stable at ambient temperature for a few days during ordinary shipping and time spent in Customs)
溶解度数据
溶解度 (体外实验)
DMSO : ~125 mg/mL (~1049.71 mM)
H2O : ~100 mg/mL (~839.77 mM)
溶解度 (体内实验)
配方 1 中的溶解度: ≥ 2.17 mg/mL (18.22 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 40% PEG300 + 5% Tween80 + 45% Saline (这些助溶剂从左到右依次添加,逐一添加), 澄清溶液。
例如,若需制备1 mL的工作液,可将100 μL 21.7 mg/mL澄清DMSO储备液加入400 μL PEG300中,混匀;然后向上述溶液中加入50 μL Tween-80,混匀;加入450 μL生理盐水定容至1 mL。
*生理盐水的制备:将 0.9 g 氯化钠溶解在 100 mL ddH₂O中,得到澄清溶液。

配方 2 中的溶解度: ≥ 2.08 mg/mL (17.47 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 90% (20% SBE-β-CD in Saline) (这些助溶剂从左到右依次添加,逐一添加), 澄清溶液。
例如,若需制备1 mL的工作液,可将 100 μL 20.8 mg/mL澄清DMSO储备液加入900 μL 20% SBE-β-CD生理盐水溶液中,混匀。
*20% SBE-β-CD 生理盐水溶液的制备(4°C,1 周):将 2 g SBE-β-CD 溶解于 10 mL 生理盐水中,得到澄清溶液。

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配方 3 中的溶解度: ≥ 2.08 mg/mL (17.47 mM) (饱和度未知) in 10% DMSO + 90% Corn Oil (这些助溶剂从左到右依次添加,逐一添加), 澄清溶液。
例如,若需制备1 mL的工作液,可将 100 μL 20.8 mg/mL 澄清 DMSO 储备液加入到 900 μL 玉米油中并混合均匀。


请根据您的实验动物和给药方式选择适当的溶解配方/方案:
1、请先配制澄清的储备液(如:用DMSO配置50 或 100 mg/mL母液(储备液));
2、取适量母液,按从左到右的顺序依次添加助溶剂,澄清后再加入下一助溶剂。以 下列配方为例说明 (注意此配方只用于说明,并不一定代表此产品 的实际溶解配方):
10% DMSO → 40% PEG300 → 5% Tween-80 → 45% ddH2O (或 saline);
假设最终工作液的体积为 1 mL, 浓度为5 mg/mL: 取 100 μL 50 mg/mL 的澄清 DMSO 储备液加到 400 μL PEG300 中,混合均匀/澄清;向上述体系中加入50 μL Tween-80,混合均匀/澄清;然后继续加入450 μL ddH2O (或 saline)定容至 1 mL;

3、溶剂前显示的百分比是指该溶剂在最终溶液/工作液中的体积所占比例;
4、 如产品在配制过程中出现沉淀/析出,可通过加热(≤50℃)或超声的方式助溶;
5、为保证最佳实验结果,工作液请现配现用!
6、如不确定怎么将母液配置成体内动物实验的工作液,请查看说明书或联系我们;
7、 以上所有助溶剂都可在 Invivochem.cn网站购买。
制备储备液 1 mg 5 mg 10 mg
1 mM 8.3977 mL 41.9886 mL 83.9772 mL
5 mM 1.6795 mL 8.3977 mL 16.7954 mL
10 mM 0.8398 mL 4.1989 mL 8.3977 mL

1、根据实验需要选择合适的溶剂配制储备液 (母液):对于大多数产品,InvivoChem推荐用DMSO配置母液 (比如:5、10、20mM或者10、20、50 mg/mL浓度),个别水溶性高的产品可直接溶于水。产品在DMSO 、水或其他溶剂中的具体溶解度详见上”溶解度 (体外)”部分;

2、如果您找不到您想要的溶解度信息,或者很难将产品溶解在溶液中,请联系我们;

3、建议使用下列计算器进行相关计算(摩尔浓度计算器、稀释计算器、分子量计算器、重组计算器等);

4、母液配好之后,将其分装到常规用量,并储存在-20°C或-80°C,尽量减少反复冻融循环。

计算器

摩尔浓度计算器可计算特定溶液所需的质量、体积/浓度,具体如下:

  • 计算制备已知体积和浓度的溶液所需的化合物的质量
  • 计算将已知质量的化合物溶解到所需浓度所需的溶液体积
  • 计算特定体积中已知质量的化合物产生的溶液的浓度
使用摩尔浓度计算器计算摩尔浓度的示例如下所示:
假如化合物的分子量为350.26 g/mol,在5mL DMSO中制备10mM储备液所需的化合物的质量是多少?
  • 在分子量(MW)框中输入350.26
  • 在“浓度”框中输入10,然后选择正确的单位(mM)
  • 在“体积”框中输入5,然后选择正确的单位(mL)
  • 单击“计算”按钮
  • 答案17.513 mg出现在“质量”框中。以类似的方式,您可以计算体积和浓度。

稀释计算器可计算如何稀释已知浓度的储备液。例如,可以输入C1、C2和V2来计算V1,具体如下:

制备25毫升25μM溶液需要多少体积的10 mM储备溶液?
使用方程式C1V1=C2V2,其中C1=10mM,C2=25μM,V2=25 ml,V1未知:
  • 在C1框中输入10,然后选择正确的单位(mM)
  • 在C2框中输入25,然后选择正确的单位(μM)
  • 在V2框中输入25,然后选择正确的单位(mL)
  • 单击“计算”按钮
  • 答案62.5μL(0.1 ml)出现在V1框中
g/mol

分子量计算器可计算化合物的分子量 (摩尔质量)和元素组成,具体如下:

注:化学分子式大小写敏感:C12H18N3O4  c12h18n3o4
计算化合物摩尔质量(分子量)的说明:
  • 要计算化合物的分子量 (摩尔质量),请输入化学/分子式,然后单击“计算”按钮。
分子质量、分子量、摩尔质量和摩尔量的定义:
  • 分子质量(或分子量)是一种物质的一个分子的质量,用统一的原子质量单位(u)表示。(1u等于碳-12中一个原子质量的1/12)
  • 摩尔质量(摩尔重量)是一摩尔物质的质量,以g/mol表示。
/

配液计算器可计算将特定质量的产品配成特定浓度所需的溶剂体积 (配液体积)

  • 输入试剂的质量、所需的配液浓度以及正确的单位
  • 单击“计算”按钮
  • 答案显示在体积框中
动物体内实验配方计算器(澄清溶液)
第一步:请输入基本实验信息(考虑到实验过程中的损耗,建议多配一只动物的药量)
第二步:请输入动物体内配方组成(配方适用于不溶/难溶于水的化合物),不同的产品和批次配方组成不同,如对配方有疑问,可先联系我们提供正确的体内实验配方。此外,请注意这只是一个配方计算器,而不是特定产品的确切配方。
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计算结果:

工作液浓度 mg/mL;

DMSO母液配制方法 mg 药物溶于 μL DMSO溶液(母液浓度 mg/mL)。如该浓度超过该批次药物DMSO溶解度,请首先与我们联系。

体内配方配制方法μL DMSO母液,加入 μL PEG300,混匀澄清后加入μL Tween 80,混匀澄清后加入 μL ddH2O,混匀澄清。

(1) 请确保溶液澄清之后,再加入下一种溶剂 (助溶剂) 。可利用涡旋、超声或水浴加热等方法助溶;
            (2) 一定要按顺序加入溶剂 (助溶剂) 。

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