1,3-Dihydroxyacetone   中文名称: 二羟基丙酮

Microbial Metabolite
DHA does not act on traditional drug targets like receptors or enzymes in a therapeutic sense. However, in cosmetic applications, its target is the amino groups (lysine and arginine) on skin surface proteins (keratin) through a non-enzymatic browning reaction (Maillard reaction). Biologically, it is an intermediate in lipid metabolism (glycerol metabolism) via the enzyme glycerol-3-phosphate dehydrogenase.

DHA通常不被评估其“药物”活性。作为一种化妆品成分，其“活性”纯粹是化学性的：与皮肤蛋白质的褐变反应在pH 4-6时最为有效。在代谢研究中，DHA可作为肝脏中三激酶的底物。体外实验表明，DHA可用于研究蛋白质溶液中的糖化反应（晚期糖基化终产物的形成），这可作为糖尿病并发症的模型系统。

DHA常用于动物模型体内研究，以评估无日晒美黑产品的毒理学特性或甘油的代谢效应。当通过肠外途径给药时，DHA会迅速磷酸化为二羟丙酮磷酸（DHAP），进入糖酵解途径。在啮齿动物中，腹腔注射高剂量DHA可因果糖-1,6-二磷酸的积累而诱发急性肾衰竭或肝毒性。DHA在代谢治疗中也显示出提高血清磷酸盐水平的潜力。

一般操作流程包括将DHA与氨基酸或肽在pH 7.0-8.0的水性缓冲液中于37℃下混合。通过分光光度法在280 nm或350 nm处监测棕色色素的生成情况。对于酶活性测定，DHA用作甘油激酶或甘油-3-磷酸脱氢酶的底物，通过偶联分光光度法测定340 nm处的NADH氧化情况。DHA溶液应新鲜配制并立即使用，以避免异构化为甲基乙二醛或发生二聚反应。

高浓度DHA具有细胞毒性，但常用于细胞培养以研究能量代谢。通常的实验方案是将细胞（例如肝细胞或癌细胞）置于无葡萄糖的RPMI或DMEM培养基中，并用DHA（1-10 mM）处理。1-6小时后，通过MTT法检测细胞活力。或者，分析细胞裂解液中的ATP、NAD+/NADH比值或乳酸生成量，以评估糖酵解通量。DHA还可用于诱导角质形成细胞系的氧化应激。

在动物实验中，DHA可通过静脉注射（用于代谢研究）或局部涂抹于剃毛后的皮肤（用于美容/安全性研究）的方式给予小鼠或大鼠。局部给药：每日将1-2 mL浓度为5-10%的DHA溶液涂抹于背部皮肤，持续2周。使用色差计测量皮肤颜色变化。对于代谢研究，腹腔注射1 g/kg DHA，并在注射后1-3小时测量血清磷酸盐或肾功能指标。

吸收、分布和排泄
本研究通过体外吸收实验研究了二羟丙酮 (DHA) 的代谢途径。在这些研究中，使用流通式扩散池测定了 DHA 在人体皮肤中 24 小时或 72 小时内的渗透和吸收情况。……对于 DHA，渗透研究表明，24 小时后，约 22% 的给药剂量仍保留在皮肤（角质层和活性组织）中，形成药物储存库。只有极少量渗透到皮肤中的 DHA 被全身吸收。代谢/代谢产物 一些细菌利用甘油脱氢酶将甘油转化为二羟丙酮 (DHA)。DHA 随后通过 ATP 或磷酸烯醇式丙酮酸 (PEP) 依赖性 DHA 激酶转化为磷酸二羟丙酮 (DHA-P)。无害李斯特菌含有两种潜在的 PEP 依赖性 DHA 激酶。其中一种由构成甘油（gol）操纵子的11个基因中的3个编码。该操纵子还包含golD（lin0362），它编码一种新型的DHA-NAD+依赖性甘油脱氢酶。后续的DHA代谢需要通过PEP：葡萄糖磷酸转移酶系统组分酶I、HPr和EIIA(DHA)-2（Lin0369）进行磷酸化。P-EIIA(DHA)-2将其磷酸基团转移至DhaL-2，后者磷酸化与DhaK-2结合的DHA。生成的Dha-P很可能主要通过磷酸戊糖途径代谢，因为gol操纵子中的两个基因编码的蛋白质类似于转酮醇酶和转醛醇酶。此外，纯化的Lin0363和Lin0364分别具有核糖-5-磷酸异构酶（RipB）和磷酸丙糖异构酶活性。后者将部分DHA-P转化为甘油醛-3-磷酸，后者与DHA-P一起通过糖异生途径代谢为果糖-6-磷酸。转酮醇酶与另一个甘油醛-3-磷酸分子一起，是果糖-6-磷酸转化途径的中间体。gol操纵子之前是golR基因，该基因反向转录，编码一种DeoR型阻遏蛋白。golR基因失活会导致整个gol操纵子（包括最后一个基因）组成型表达，但这种表达可被葡萄糖抑制。最后一个基因编码一种PedB样乳杆菌免疫蛋白。与野生型菌株或PedB样缺失突变体相比，golR突变体表现出该蛋白合成水平升高，从而略微增强了对乳杆菌PA-1的免疫力。

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DHA具有独特的药代动力学特性。当外用于完整皮肤时，由于其与角质层结合，全身吸收率极低（<1%）。口服DHA后，会被吸收并在肝脏中迅速代谢为DHAP，然后进一步代谢为葡萄糖或乳酸。大鼠静脉注射DHA后，其血浆半衰期约为1-2小时。DHA主要分布于肝脏、肾脏和小肠。其主要通过呼吸作用以CO2的形式排出体外。

相互作用
……摄入二羟丙酮和丙酮酸 (DHP) 可增加正常男性肌肉对葡萄糖的摄取。为了验证这些三碳化合物是否能改善糖尿病患者的血糖控制，我们评估了 DHP 对 7 名非胰岛素依赖型糖尿病女性患者的血浆葡萄糖浓度、周转率、再利用率和耐受性的影响。受试者每日三次摄入 1500 卡路里饮食（55% 碳水化合物、30% 脂肪、15% 蛋白质），其中 13% 的卡路里随机来源于 DHP (1/1) 或聚葡萄糖（安慰剂；PL），持续 7 天。第 8 天，于早上 5:00 开始持续输注 [6-(3)H]-葡萄糖和 U-(14)C-葡萄糖，随后于早上 9:00 进行 3 小时葡萄糖耐量试验（75 克葡萄糖）。两周后，受试者采用不同的饮食方案重复该研究。 DHP 组的空腹血糖水平下降了 14%（DHP = 8.0 ± 0.9 mmol/L；PL = 9.3 ± 1.0 mmol/L，p < 0.05），这解释了口服给药后血糖水平的下降（DHP = 13.1 ± 0.8 mmol/L，PL = 14.7 ± 0.8 mmol/L，p < 0.05）。 6-(3)H-葡萄糖周转率（DHP组为1.50 ± 0.19 mg/kg-L/min，PL组为1.77 ± 0.21 mg/kg-L/min，p < 0.05）和葡萄糖再循环率（6-(3)H-葡萄糖与U-(14)C-葡萄糖周转率之差）均随DHP浓度的增加而降低（DHP组为0.25 ± 0.07 mg/kg-L/min，PL组为0.54 ± 0.10 mg/kg-L/min，p < 0.05）。空腹血糖、口服后血糖、血浆胰岛素、胰高血糖素和C肽水平不受DHP的影响。DHP是二羟丙酮和丙酮酸的混合物。二羟基丙酮 (DHA) 能有效拮抗氰化物对小鼠和兔的致死作用，尤其是在与硫代硫酸钠联合使用时。在小鼠腹腔注射氰化物前 10 分钟口服 DHA（2 和 4 g/kg），可使氰化物的 LD50 分别从 5.7 mg/kg 增加到 12 和 17.6 mg/kg。在注射氰化物前 10-15 分钟口服 DHA 是预防氰化物致死的最有效方法。预先口服 DHA (4 g/kg) 后再给予硫代硫酸钠 (1 g/kg)，可使氰化物的 LD50 增加 9.9 倍。此外，在兔皮下注射氰化物后 5 分钟静脉注射 DHA，可使氰化物的 LD50 从 6 mg/kg 增加到 11 mg/kg 以上。静脉注射硫代硫酸钠（1 g/kg）5分钟后，仅使LD50增加至8.5 mg/kg。DHA还能预防氰化物中毒引起的惊厥。在小鼠中，二羟基丙酮（DHA）能有效拮抗氰化钾（CN）中毒，尤其是在与另一种CN解毒剂硫代硫酸钠联合使用时。DHA单独使用或与硫代硫酸钠联合使用也能预防氰化物诱发的癫痫发作。皮下注射CN后2分钟或注射前10分钟腹腔注射DHA（2 g/kg）分别使CN的LD50（8.7 mg/kg）增加2.1倍和3.0倍。CN注射后给予DHA和硫代硫酸钠治疗使LD50增加2.4倍。预先给予DHA和硫代硫酸钠（1 g/kg）治疗使CN的LD50增加至83 mg/kg。在注射CN后2分钟，以α-酮戊二酸（2.0 g/kg）代替丙酮酸，可使CN的LD50增加1.6倍。体内CN处理（有或无DHA）后，还检测了脑、心和肝脏中的细胞色素氧化酶活性。DHA预处理可防止CN抑制细胞色素氧化酶活性，而CN后DHA处理可加速细胞色素氧化酶活性的恢复，尤其是在脑和心匀浆中……

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DHA的急性毒性较低。大鼠口服LD50约为10 g/kg。然而，在化妆品中反复局部使用通常被认为是安全的（GRAS）。高剂量肠外给药可导致啮齿动物肾毒性和体温过低。吸入DHA粉尘可能引起呼吸道刺激。接触眼睛会引起轻微刺激。长期暴露研究有限；然而，它不被列为致癌物。

[1]. Novel Process for 1,3-Dihydroxyacetone Production from Glycerol. 1. Technological Feasibility Study and Process Design. Ind. Eng. Chem. Res. 2012, 51, 9, 3715–3721.

[2]. Optimization of 1,3-dihydroxyacetone production from crude glycerol by immobilized Gluconobacter oxydans MTCC 904. Bioresour Technol. 2016 Sep;216:1058-65.

二羟基丙酮是一种酮三糖，由丙酮分子在1位和3位连接羟基构成。它是酮糖中最简单的成员，也是甘油类化合物的母体化合物。二羟基丙酮可用作代谢物、抗真菌剂，存在于人体、酿酒酵母、大肠杆菌和小鼠体内。它是一种酮三糖，也是一种伯α-羟基酮。二羟基丙酮是大肠杆菌（K12菌株、MG1655菌株）中发现或产生的代谢物。拟南芥、人类和其他具有相关数据的生物体中也报道了二羟基丙酮的存在。二羟基丙酮是酿酒酵母中发现或产生的代谢物。它是一种酮三糖化合物。在血液保存液中添加2,3-二磷酸甘油酸可以更好地维持其在储存期间的水平。它很容易被红细胞中的3-激酶磷酸化为磷酸二羟丙酮。当与萘醌类化合物联合使用时，它可以起到防晒剂的作用。

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作用机制
……二羟丙酮的毒性似乎是由于其在细胞内转化为醛类（推测为甲基乙二醛）所致，因为乙二醛酶突变体对二羟丙酮敏感。基于gldA基因位于ptsA同源基因操纵子和编码果糖-6-磷酸醛缩酶的talC基因中的信息，本研究提出gldA的主要功能是通过将有毒物质二羟丙酮转化为甘油来清除它。

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治疗用途
本研究旨在评估一种新型二羟基丙酮 (DHA) 制剂在治疗暴露部位白癜风方面的特性。……10 名面部和/或手部患有白癜风的患者接受了含有 5% DHA 的新型市售自晒黑霜的治疗。DHA 隔日涂抹一次。治疗两周后，10 名患者中有 8 名在特征性色素沉着方面获得了非常满意的美容效果。这种新型 DHA 制剂是一种实用且被广泛接受的治疗方法。
/EXPL THER/ 二羟基丙酮 (DHA) 是一种三碳糖，也是市售非晒黑产品中的一种褐变成分。……本研究测试了 DHA 对皮肤癣菌，特别是皮肤癣菌和念珠菌属的体外抗真菌活性。抗真菌活性采用肉汤微量稀释法测定，并遵循临床和实验室标准协会 (CLSI) 关于酵母菌和丝状真菌的指南。所得数据显示，其杀菌活性范围为1.6至50 mg/mL。DHA在与晒黑乳液中浓度相当的浓度下即可表现出抗真菌特性，因此有望成为治疗皮肤癣菌感染的有效药物。此外，由于其能够穿透角质层，DHA是一种潜在的低毒性局部用抗真菌药物。在一项为期七个月的临床试验中（分别在春季、夏季和秋季进行），30名UVA/B/Soret光敏性患者接受了局部二羟基丙酮（DHA）的序贯治疗，萘醌仅在睡前使用。治疗效果显著，无治疗失败或患者失访病例。在为期七个月的研究中，30名患者中有18名反复延长了对光敏性的耐受时间，能够在各种职业和休闲条件下耐受6至8小时的正午阳光照射而不被晒伤……
/实验治疗/……本研究探讨了局部应用二羟基丙酮（DHA）对浅色无毛hr/hr C3H/Tif小鼠日光诱导皮肤癌的保护作用。三组小鼠每周接受四次紫外线照射，剂量相当于标准红斑剂量（SED）的四倍。其中一组小鼠每周接受两次DHA治疗（5%或20%），另一组小鼠未接受任何治疗。同样，另外三组小鼠在接受DHA治疗后，接受高剂量紫外线照射（标准红斑剂量的8倍）以模拟皮肤烧伤。两组小鼠（对照组）未接受照射但未接受任何治疗，或仅接受20% DHA治疗。紫外线诱导黑色素生成引起的皮肤色素沉着很容易与DHA诱导的皮肤褐变区分开来，并可通过非侵入性半定量方法进行测量。局部应用20% DHA可使4倍标准红斑剂量（SED）照射小鼠的色素沉着减少63%，但仅使8倍SED照射小鼠的色素沉着减少28%。此外，局部应用20% DHA可显著延缓4倍SED照射小鼠出现第一个≥1 mm肿瘤（P=0.0012）和第三个肿瘤（P=2 x 10⁻⁶）的时间。然而，20% DHA并未延缓8倍SED照射小鼠的肿瘤发展。5% DHA的应用对色素沉着或光致癌性均无影响。
/实验处理/…摄入二羟丙酮和丙酮酸（DHP）可增加正常男性肌肉对葡萄糖的摄取。为了验证这些三碳化合物是否能改善糖尿病患者的血糖控制，我们评估了DHP对7名非胰岛素依赖型糖尿病女性患者血浆葡萄糖浓度、周转率、再利用率和耐受性的影响。受试者连续7天，每日三次摄入1500卡路里饮食（55%碳水化合物、30%脂肪、15%蛋白质），其中13%的卡路里随机以DHP（1/1）或聚葡萄糖（安慰剂；PL）的形式提供。第8天，从早上5:00开始持续输注[6-(3)H]-葡萄糖和[U-(14)C]-葡萄糖，随后在早上9:00进行3小时葡萄糖耐量试验（75克葡萄糖）。两周后，采用不同的饮食方案重复了这项研究。DHP 使空腹血糖水平降低了 14%（DHP = 8.0 ± 0.9 mmol/L；PL = 9.3 ± 1.0 mmol/L，p < 0.05），这解释了口服给药后血糖水平的降低（DHP = 13.1 ± 0.8 mmol/L，PL = 14.7 ± 0.8 mmol/L，p < 0.05）。 [6-(3)H]-葡萄糖周转率（DHP组为1.50 ± 0.19 mg/kg-L/min，PL组为1.77 ± 0.21 mg/kg-L/min，p < 0.05）和葡萄糖再循环率（[6-(3)H]-葡萄糖与[U-(14)C]-葡萄糖周转率之差）均随DHP浓度的增加而降低（DHP组为0.25 ± 0.07 mg/kg-L/min，PL组为0.54 ± 0.10 mg/kg-L/min，p < 0.05）。空腹血糖、口服后血糖、血浆胰岛素、胰高血糖素和C肽水平不受DHP的影响。/二羟丙酮和丙酮酸的混合物/。

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1,3-二羟基丙酮并非药物，而是化妆品成分和生化试剂。它已获得美国食品药品监督管理局 (FDA) 批准，可作为非处方 (OTC) 化妆品中浓度高达 15% 的无日晒美黑活性成分。目前尚无获批的药物适应症。临床上，它曾被用于治疗维生素 D 缺乏症（作为磷酸盐供体）。在工业化学中，由于其高反应活性和生物来源，DHA 被用作聚合物的结构单元。

C3H6O3

90.08

90.031

96-26-4

26776-70-5

670

White to off-white solid

1.3±0.1 g/cm3

213.7±15.0 °C at 760 mmHg

90 °C ; 90 °C

97.3±16.9 °C

0.0±0.9 mmHg at 25°C

1.455

-0.78

57.53

2

3

2

6

44

0

O=C(CO)CO

RXKJFZQQPQGTFL-UHFFFAOYSA-N

InChI=1S/C3H6O3/c4-1-3(6)2-5/h4-5H,1-2H2

1,3-dihydroxypropan-2-one

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 :~100 mg/mL (~1110.12 mM)

配方 1 中的溶解度: ≥ 2.5 mg/mL (27.75 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 (27.75 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 (27.75 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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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。