Yeast

研究发现，在酿酒酵母中，糠醛和 HMF 会导致细胞质 mRNP 颗粒的形成和大量翻译活性的降低。当糠醛和 HMF 组合时，SG 形成和翻译起始受到显着抑制。糠醛和 HMF 可以诱导细胞质 mRNP 颗粒。 HMF 还逐渐降低多核糖体分数，同时提高 80S 单体分数[1]。

吸收、分布和排泄
……本研究测定了挪威食品中5-羟甲基糠醛（HMF）的含量，并通过24小时膳食回顾法估算了53名志愿者的HMF膳食摄入量。估算的HMF摄入量与尿液中5-羟甲基-2-呋喃甲酸（HMFA）的排泄量相关。咖啡、西梅干、黑啤、罐装桃子和葡萄干的HMF含量最高。估算的每日HMF膳食摄入量和24小时尿液中HMFA排泄量的第95百分位数分别为27.6 mg和28.6 mg。咖啡、干果、蜂蜜和酒精被确定为尿液中HMFA排泄的独立决定因素。大多数参与者的估算HMF摄入量低于尿液中HMFA的排泄量。尽管如此，估计的HMF摄入量与尿液中HMF含量之间存在显著相关性（r=0.57，P<0.001）……
……在一项纳入7名健康志愿者的小型人体研究中，研究人员调查了未代谢的5-羟甲基糠醛的尿液排泄情况。受试者摄入20克含有24毫克5-羟甲基糠醛的李子酱后，6小时内平均排出163微克，相当于摄入5-羟甲基糠醛的0.75%。

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代谢/代谢物
5-羟甲基糠醛（HMF）在富含碳水化合物的食物中，通过酸催化脱水和还原糖的美拉德反应生成。HMF存在于各种食物中，含量以毫克/千克计。 HMF主要代谢为5-羟甲基-2-呋喃甲酸（HMFA），但也可能生成未知量的致突变物5-磺酰甲基糠醛（SMF），这使得HMF对人类具有潜在危害……
5-羟甲基糠醛（HMF）在糖类酸化或加热时生成。它在许多食物中含量很高。HMF在标准遗传毒性试验中无活性，但可代谢为化学活性中间体5-磺酰甲基糠醛（SMF），后者具有致突变性和致癌性。……直接向小鼠注射SMF会导致近端肾小管出现大量急性坏死和蛋白管型，这是主要的毒性效应。由于近端肾小管细胞主动介导许多有机阴离子的排泄，我们假设SMF通过转运蛋白进入细胞可能是这种选择性器官毒性的原因。为了验证这一假设，我们使用了稳定表达人源OAT1或OAT3的人胚肾细胞（HEK293）。SMF是hOAT1对对氨基马尿酸和hOAT3对硫酸雌酮摄取的竞争性抑制剂，其K_i值分别为225 μM和1.5 mM。此外，表达hOAT1和hOAT3的细胞对SMF的初始摄取速率分别比对照HEK293细胞高5.2倍和3.1倍。同样，表达hOAT1和hOAT3的细胞对SMF细胞毒性的敏感性也显著高于对照细胞，并且可以通过添加OAT抑制剂丙磺舒来降低。综上所述，这些结果表明OAT1和OAT3介导SMF进入近端肾小管细胞，从而可能参与SMF诱导的肾毒性。
5-羟甲基糠醛（HMF）是由还原糖经酸催化脱水和美拉德反应生成的，在多种食物中含量丰富。研究表明，HMF可诱导大鼠结肠异常隐窝灶的形成，以及小鼠皮肤乳头状瘤和肝细胞腺瘤的发生。HMF在采用标准激活系统的体外遗传毒性试验中无活性，但可被磺基转移酶激活为诱变剂。其产物5-磺基甲基糠醛（SMF）的致癌性强于HMF。迄今为止，在对HMF进行的人体和动物体内生物转化实验中尚未检测到SMF。本研究报告了HMF和SMF在FVB/N小鼠体内的药代动力学特性。本研究设计了利用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）多反应监测法定量分析HMF和SMF的灵敏方法。静脉注射SMF（4.4 μmol/kg体重）后，其在血浆中的消除动力学符合一级动力学（t_1/2 = 7.9 min）。静脉注射HMF（793 μmol/kg体重）后，其在血浆中的消除动力学符合双相动力学（初始消除相和末端消除相的t_1/2分别为1.7 min和28 min）；中心室的分布容积与体液总量大致相当。在首次采样时（HMF给药后2.5 min），观察到SMF血浆浓度达到峰值。基于这些动力学数据，估计初始HMF剂量中有452至551 ppm转化为SMF并进入血液循环。额外的SMF可能在生成部位与细胞结构发生反应，因此在此平衡中被忽略……
5-羟甲基-2-糠醛 (HMF) 是糖降解的主要产物，存在于食品和肠外营养液中。标记的[(14)C]HMF是通过[(14C)]果糖在离子交换树脂上脱水合成的，并通过口服 (po) 和静脉注射 (iv) 给药于大鼠。放射性代谢平衡表明，HMF 或其代谢物在 24 小时后迅速从尿液中排出，回收率为 95-100%。文献报道，在某些情况下，HMF 会在体内滞留 50%。HMF 完全转化为两种代谢物，通过核磁共振 (NMR) 和质谱 (MS) 鉴定为 5-羟甲基-2-糠酸和 N-(5-羟甲基-2-糠酰基)甘氨酸。高剂量HMF给药后，其清除速度同样很快，但生成的甘氨酸结合物量相应减少。全身动物放射自显影证实，给药后不久，肝脏中即可检测到放射性物质，但主要分布于肾脏和膀胱。口服和静脉给药之间唯一的显著差异是，静脉给药组大鼠脑内放射性物质含量更高。
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5-羟甲基糠醛已知的代谢物包括5-磺酰甲基糠醛。

相互作用
我们之前的研究报道，在兔口服甘草酸（GZ）后，同时服用蜂蜜可显著提高血清中甘草次酸（GA）的水平。蜂蜜的成分包括蔗糖、葡萄糖、果糖和5-羟甲基糠醛（HMF）。为了明确蜂蜜中影响GZ代谢药代动力学的致病成分，我们采用交叉设计，分别给予兔GZ（150 mg/kg）和葡萄糖（5 g/只）、果糖（5 g/只）以及HMF（1 mg/kg）。采用高效液相色谱法（HPLC）测定血清中GZ和GA的浓度，以及粪便悬液中GA和3-脱氢甘草次酸（3-脱氢GA）的浓度。采用非房室模型计算药代动力学参数，并使用方差分析进行统计学比较。我们的结果表明，当与HMF共同给药时，GA的药时曲线下面积（AUC）显著增加了29%，而与葡萄糖或果糖共同给药对GZ和GA的药代动力学没有显著影响。一项体外研究，使用粪便分别孵育GZ和GA，结果表明HMF显著抑制了GA氧化为3-脱氢GA，这可能解释了体内GA吸收增强的原因。由此得出结论，HMF是蜂蜜中影响GZ体内首过代谢和药代动力学的致病成分。
对几种品牌的腹膜透析液（PD液）的化学分析表明，其中含有2-糠醛、5-HMF（5-羟甲基糠醛）、乙醛、甲醛、乙二醛和甲基乙二醛。本研究旨在探究葡萄糖降解产物（主要在热灭菌过程中形成）引起的体外副作用是否与近期发现的醛类化合物有关。我们向细胞培养基或经无菌过滤的腹膜透析液中添加了不同浓度的醛类化合物。体外副作用的判定指标包括培养的小鼠成纤维细胞的生长抑制以及人腹膜细胞超氧自由基释放的刺激。结果表明，热灭菌腹膜透析液中2-糠醛、5-羟甲基糠醛（5-HMF）、乙醛、甲醛、乙二醛或甲基乙二醛的存在可能并非体外副作用的直接原因。为了达到与热灭菌腹膜透析液相同的细胞生长抑制程度，2-糠醛、乙二醛和5-HMF的浓度必须比腹膜透析液中的浓度高50至350倍。在经热灭菌的腹膜透析液中观察到的乙醛、甲醛和甲基乙二醛的浓度更接近细胞毒性浓度，但仍比细胞毒性浓度低3至7倍。由于这些醛类在测试浓度下均未引起体外毒性，因此腹膜透析液中发现的毒性很可能是由尚未鉴定的另一种葡萄糖降解产物引起的。然而，这些醛类仍有可能对接受腹膜透析的患者产生不良影响。
研究了水活度（aw 0.98、0.84和0.60）和反应温度（100、120、140和160℃）对加热的核糖-赖氨酸和葡萄糖-赖氨酸模型体系中美拉德反应产物致突变活性的影响。在100℃加热的核糖-赖氨酸体系中，混合物的致突变活性随着水活度的降低而增加。相反，在葡萄糖-赖氨酸体系中未观察到诱变活性与水分活度之间的依赖性。在较高温度下，两种体系的褐变混合物中均观察到存在抗菌活性，该活性会干扰细菌诱变性测定。在所有测试条件下，核糖-赖氨酸体系的反应活性最高，产生的诱变剂水平也最高。此外，在该体系中，抗菌干扰更容易被检测到。在所用的模型体系中，分析了褐变反应混合物在200-460 nm范围内的吸收光谱以及糠醛的积累情况。结果表明，在120至140℃的温度范围内，反应温度、420 nm和280 nm附近的吸光度、混合物的诱变活性以及糠醛含量之间存在相关性。糠醛含量的变化可能与褐变混合物的致突变性变化有关。
在180℃下烹煮的膳食酪蛋白会促进用偶氮甲烷诱导的大鼠结肠癌中异常隐窝灶的生长。我们推测，这种促进作用是由于某种可被溶剂萃取的产物所致，例如具有促肿瘤活性的5-羟甲基-2-糠醛（HMF）或致癌的杂环芳香胺（HAA）。为了验证这一假设，我们用溶剂和水萃取了烹煮的酪蛋白。然后，我们对提取物进行了以下实验：1）采用高效液相色谱法测定HMF和HAA的含量；2）测定其对鼠伤寒沙门氏菌移码敏感菌株的致突变性；3）喂食经偶氮甲烷诱导的大鼠100天，以检测其对异常隐窝灶的促进作用。数据显示：1）在熟酪蛋白中未检测到HMF或HAA；2）无论是否进行代谢活化，均未在TA98菌株中检测到致突变性；3）促进作用与提取物无关，而是与熟酪蛋白残留物有关……
有关5-羟甲基-2-糠醛（共6种）的更多相互作用（完整）数据，请访问HSDB记录页面。

[1]. Biomass conversion inhibitors furfural and 5-hydroxymethylfurfural induce formation of messenger RNP granules and attenuate translation activity in Saccharomyces cerevisiae. Appl Environ Microbiol. 2013 Mar;79(5):1661-7.

药物警告
当医用液体中含有葡萄糖时，灭菌过程中施加的热量会导致葡萄糖降解。葡萄糖降解产物（GDPs）会在腹膜透析患者中引发生物不相容反应。降解程度取决于多种因素，例如加热时间、温度、pH值、葡萄糖浓度和催化物质。本研究探讨了pH值和浓度对葡萄糖降解产物生成量的影响，旨在确定如何减少GDPs的生成。将葡萄糖溶液（1%~60%葡萄糖；pH值1~8）在121℃下进行热灭菌。采用紫外线（UV）吸收、醛类、pH值和细胞生长抑制（ICG）作为降解指标。结果表明，初始pH值（灭菌前）约为3.5且葡萄糖浓度较高时，葡萄糖降解程度最低。当初始pH值较高时，灭菌过程中会产生大量的酸性降解产物。观察到两种不同的紫外吸收降解产物生成模式：一种在 pH 值低于 3.5 时，主要生成 5-羟甲基-2-糠醛 (5-HMF)；另一种在 pH 值高于 3.5 时，主要生成在 228 nm 处有吸收的降解产物。3-脱氧葡萄糖酮 (3-DG) 浓度和非 5-HMF 引起的 228 nm 紫外吸收部分与体外生物相容性（以 ICG 衡量）相关；5-HMF 或 284 nm 处的吸光度与生物相容性无关。为了最大限度地减少腹膜透析液在热灭菌过程中生物相容性降解产物 (GDP) 的生成，应将 pH 值保持在 3.2 左右，并保持较高的葡萄糖浓度。5-HMF 和 284 nm 紫外吸收值作为质量指标并不可靠。 3-DG 和除 5-HMF 以外的降解产物在 228 nm 处的紫外吸收部分似乎是生物不相容性的可靠指标。
采用紫外分光光度法测定了 USP 葡萄糖注射液中降解产物 5-羟甲基糠醛 (I) 的含量。新鲜配制的 50% 葡萄糖溶液中 I 的含量为 0.10 μg/mL。配制后 24 小时内，其含量为 0.72 μg/mL。50% 葡萄糖注射液在 70°F (21°C) 下储存 4 个月后，I 的含量为 5.80 μg/mL。文中还报告了 10% 果糖注射液的数据。结论是，可以制定市售溶液中 I 含量的限量标准。建议在葡萄糖注射液的质量控制检测中加入定量测定该杂质的方法。

C6H6O3

126.11

126.031

C, 57.14; H, 4.80; O, 38.06

67-47-0

5-Hydroxymethylfurfural-13C6;1219193-98-2

237332

Light yellow to light brown solid powder

1.3±0.1 g/cm3

291.5±30.0 °C at 760 mmHg

28-34 °C(lit.)

79.4±0.0 °C

0.0±0.6 mmHg at 25°C

1.563

-0.45

50.44

1

3

2

9

103

0

O1C(C([H])=O)=C([H])C([H])=C1C([H])([H])O[H]

NOEGNKMFWQHSLB-UHFFFAOYSA-N

InChI=1S/C6H6O3/c7-3-5-1-2-6(4-8)9-5/h1-3,8H,4H2

5-(hydroxymethyl)furan-2-carbaldehyde

NSC-40738; BAX-555; 5-HMF; AES-103; NSC40738; BAX555; 5HMF; AES103; NSC 40738; BAX 555; 5 HMF; AES 103;5-HMF-AesRx; 5-hydroxymethyl furfural

2934.99.9001

Powder      -20°C    3 years

                     4°C     2 years

In solvent   -80°C    6 months

                  -20°C    1 month

Room temperature (This product is stable at ambient temperature for a few days during ordinary shipping and time spent in Customs)

DMSO : ~25 mg/mL ( ~198.23 mM ）

配方 1 中的溶解度: ≥ 2.5 mg/mL (19.82 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 25.0 mg/mL澄清DMSO储备液加入到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。

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配方 2 中的溶解度: ≥ 2.5 mg/mL (19.82 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 25.0 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: ≥ 2.5 mg/mL (19.82 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 25.0 mg/mL 澄清 DMSO 储备液加入到 900 μL 玉米油中并混合均匀。

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配方 4 中的溶解度: 10% DMSO+40% PEG300+5% Tween-80+45% Saline: ≥ 2.5 mg/mL (19.82 mM)

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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。