関: bisphosphate、diphosphate、diphosphoric acid、PPi

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a salt or ester of pyrophosphoric acid

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2015/08/05 21:16:26」(JST)

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In chemistry, pyrophosphate is a phosphorus oxyanion. Compounds such as salts and esters are also called pyrophosphates. The group is also called diphosphate or dipolyphosphate, although this should not be confused with two phosphates. As a food additive, diphosphates are known as E450. As well as the normal pyrophosphates, a number of hydrogen pyrophosphates also exist, such as Na₂H₂P₂O₇.

Chemistry

Pyrophosphates were originally prepared by heating phosphates (pyro from the Greek, meaning "fire"). Pyrophosphates generally exhibit the highest solubilities among the phosphates;^[1] moreover, they are good complexing agents for metal ions (such as calcium and many transition metals) and have many uses in industrial chemistry. Pyrophosphate is the first member of an entire series of polyphosphates.

The term pyrophosphate is also the name of esters formed by the condensation of a phosphorylated biological compound with inorganic phosphate as for dimethylallyl pyrophosphate. This bond is also referred to as a high-energy phosphate bond.

The synthesis of tetraethyl pyrophosphate was first described in 1854 by Philippe de Clermont at a meeting of the French Academy of Sciences.

In biochemistry

Pyrophosphates are very important in biochemistry. The anion P₂O₇⁴⁻ is abbreviated PP_i and is formed by the hydrolysis of ATP into AMP in cells.

ATP → AMP + PP_i

For example, when a nucleotide is incorporated into a growing DNA or RNA strand by a polymerase, pyrophosphate (PP_i) is released. Pyrophosphorolysis is the reverse of the polymerization reaction in which pyrophosphate reacts with the 3'-nucleotidemonophosphate (NMP or dNMP), which is removed from the oligonucleotide to release the corresponding triphosphate (dNTP from DNA, or NTP from RNA).

The pyrophosphate anion has the structure P₂O₇⁴⁻, and is an acid anhydride of phosphate. It is unstable in aqueous solution and hydrolyzes into inorganic phosphate:

P₂O₇⁴⁻ + H₂O → 2 HPO₄²⁻

or in biologists' shorthand notation:

PP_i + H₂O → 2 P_i

In the absence of enzymic catalysis, hydrolysis reactions of simple polyphosphates such as pyrophosphate, linear triphosphate, ADP, and ATP normally proceed extremely slowly in all but highly acidic media.^[2]

(The reverse of this reaction is a method of preparing pyrophosphates by heating phosphates.)

This hydrolysis to inorganic phosphate effectively renders the cleavage of ATP to AMP and PP_i irreversible, and biochemical reactions coupled to this hydrolysis are irreversible as well.

PP_i occurs in synovial fluid, blood plasma, and urine at levels sufficient to block calcification and may be a natural inhibitor of hydroxyapatite formation in extracellular fluid (ECF).^[3] Cells may channel intracellular PP_i into ECF.^[4] ANK is a nonenzymatic plasma-membrane PP_i channel that supports extracellular PP_i levels.^[4] Defective function of the membrane PP_i channel ANK is associated with low extracellular PP_i and elevated intracellular PP_i.^[3] Ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase (ENPP) may function to raise extracellular PP_i.^[4]

From the standpoint of high energy phosphate accounting, the hydrolysis of ATP to AMP and PP_i requires two high-energy phosphates, as to reconstitute AMP into ATP requires two phosphorylation reactions.

AMP + ATP → 2 ADP

2 ADP + 2 P_i → 2 ATP

References

^ C.Michael Hogan. 2011. Phosphate. Encyclopedia of Earth. Topic ed. Andy Jorgensen. Ed.-in-Chief C.J.Cleveland. National Council for Science and the Environment. Washington DC
^ Van Wazer JR, Griffith EJ, McCullough JF (Jan 1955). "Structure and Properties of the Condensed Phosphates. VII. Hydrolytic Degradation of Pyro- and Tripolyphosphate". J. Am. Chem. Soc. 77 (2): 287–291. doi:10.1021/ja01607a011.
^ ^a ^b Ho AM, Johnson MD, Kingsley DM (Jul 2000). "Role of the mouse ank gene in control of tissue calcification and arthritis". Science. 289 (5477): 265–70. doi:10.1126/science.289.5477.265. PMID 10894769.
^ ^a ^b ^c Rutsch F, Vaingankar S, Johnson K, Goldfine I, Maddux B, Schauerte P, Kalhoff H, Sano K, Boisvert WA, Superti-Furga A, Terkeltaub R (Feb 2001). "PC-1 nucleoside triphosphate pyrophosphohydrolase deficiency in idiopathic infantile arterial calcification". Am J Pathol. 158 (2): 543–54. doi:10.1016/S0002-9440(10)63996-X. PMC 1850320. PMID 11159191.

External links

Pyrophosphates at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)

UpToDate Contents

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1. Clinical manifestations and diagnosis of calcium pyrophosphate crystal deposition (CPPD) disease
2. ピロリン酸カルシウム結晶沈着症の治療 treatment of calcium pyrophosphate crystal deposition disease
3. Pathogenesis and etiology of calcium pyrophosphate crystal deposition (CPPD) disease
4. リウマチ性多発筋痛の臨床症状および診断 clinical manifestations and diagnosis of polymyalgia rheumatica
5. 遺伝性ヘモクロマトーシスのリウマチ性症状 rheumatic manifestations of hereditary hemochromatosis

English Journal

Optimal strategies for determination of free/extractable and total microcystins in lake sediment.

Wu X, Wang C, Xiao B, Wang Y, Zheng N, Liu J.SourceKey Laboratory of Wetland Ecology and Environment, Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130012, China.
Analytica chimica acta.Anal Chim Acta.2012 Jan 4;709:66-72. Epub 2011 Oct 21.
The optimization of analytical procedures for the quantification of free and total microcystins (MCs) in natural sediments was systematically examined based on solvent extraction and Lemieux oxidation. In this optimized analytical procedure, a sequential solvent extraction using 50% (v/v) methanol a
PMID 22122933

Bis- and tris-naphthoimidazolium derivatives for the fluorescent recognition of ATP and GTP in 100% aqueous solution.

Xu Z, Song NR, Moon JH, Lee JY, Yoon J.SourceDepartment of Chemistry and Nano Science, Ewha Womans University, Seoul 120-750, Korea. jyoon@ewha.ac.kr.
Organic & biomolecular chemistry.Org Biomol Chem.2011 Dec 21;9(24):8340-5. Epub 2011 Nov 3.
Naphthoimidazolium groups can form unique ionic hydrogen bonds with anions as imidazolium moieties, and in addition, they are fluorescent, so no further elaborative synthesis is needed to introduce a fluorescent group. In this paper, three naphthoimidazolium derivatives were synthesized and studied
PMID 22052071

Japanese Journal

A Case of Pseudogout with Steroid Crystal in Synovial Fluid

YONEDA Misao,SHIRAISHI Taizou,AZUMA Masami,ヨネダミサオ,シライシタイゾウ,アズママサミ,米田操,白石泰三,東眞美
大阪教育大学紀要　第Ⅲ部門　自然科学・応用科学 60(1), 43-46, 2011-09-30
… Calcium pyrophosphate crystals were found in synovial fluid of pseudogout as a combination of refractive and non-refractive crystals. …
NAID 120003460038

Ischemic Preconditioning Effect of Prodromal Angina Is Attenuated in Acute Myocardial Infarction Patients With Hypertensive Left Ventricular Hypertrophy

TAKEUCHI Toshiharu,ISHII Yoshinao,KIKUCHI Kenjiro,HASEBE Naoyuki
Circulation journal : official journal of the Japanese Circulation Society 75(5), 1192-1199, 2011-04-25
… Dual-isotope (thallium-201(TL)/Tc-99m pyrophosphate) single-photon emission computed tomography (SPECT) was performed within 1 week of reperfusion therapy. …
NAID 10028147722

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国試過去問	「088B028」
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拡張検索	「aneurine pyrophosphate」「ferric pyrophosphate」「soluble ferric pyrophosphate」「5-phosphoribosyl 1-pyrophosphate」

「088B028」

Pyrophosphate
Names
	Other names Diphosphate or dipolyphosphate
Identifiers
ChEBI	CHEBI:18361
ChemSpider	559142
DrugBank	DB04160
	InChI InChI=1S/H4O7P2/c1-8(2,3)7-9(4,5)6/h(H2,1,2,3)(H2,4,5,6)/p-4 ; Key: XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J ; InChI=1/H4O7P2/c1-8(2,3)7-9(4,5)6/h(H2,1,2,3)(H2,4,5,6)/p-4; Key: XPPKVPWEQAFLFU-XBHQNQODAI ;
Jmol-3D images	Image
PubChem	644102
	SMILES [O-]P(=O)([O-])OP(=O)([O-])[O-] ;
Properties
Chemical formula	P2O74−
	Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
	verify (what is: /?)
	Infobox references

　　[★]

虚血性心疾患の検査に用いられる放射性医薬品はどれか

(1) 99mTc-MIBI (methoxyl isobutyl isonitrile)
(2) 201Tl-Cl
(3) 99mTc-PYP (pyrophosphate)
(4) 99mTc-MAA (macroaggregated albumin)
(5) 99mTc-MDP (methylene diphosphate)

a. (1)(2)(3)
b. (1)(2)(5)
c. (1)(4)(5)
d. (2)(3)(4)
e. (3)(4)(5)

「100Cases 27」

　　[★]

☆case27　関節痛

■症例

37歳　女性

主訴：関節痛

現病歴：数ヶ月、膝の痛みがだんだん強くなっていると感じていた。痛みは手や足の小関節に多く、朝歩くときに最もこわばる。痛みはジクロフェナクを飲むと和らぐ。そのほかの症状として疲労感を感じ、最近、体重が３ヶ月で４ｋｇ減っている。

喫煙歴：なし。

飲酒歴：機会飲酒

既往歴：なし

家族歴：既婚、子供は２人

服薬歴：ジクロフェナク

職業歴：legal sevretary

身体所見 examination

　顔貌　青白、臨床的な貧血を認める。近位指節間関節・中手指節関節　腫脹・effusionを伴う疼痛。中足趾節関節　圧痛。それ以外は正常。

検査　 investigation

　血液検査

　　Hb低下

　　ESR 上昇

　　尿素軽度上昇

　　クレアチニン軽度上昇

　　正常：白血球、MCV、血小板、ナトリウム、カリウム、グルコース、アルブミン

　尿検査

　　蛋白(-)、尿糖(-)、潜血(-)、

■問題

　本症例では診断とその根拠を考えるのは簡単なので、鑑別疾患をあげてその疾患に特徴的な症候を列挙しましょう。

■関節痛 DIF.283

　V Vascular

　　血友病 hemophilia　血友病性関節症(急性：疼痛、腫脹、熱感(SOR.241)

慢性：可動域の低下、変形、関節周囲筋萎縮(SOR.241))。家族歴

　　壊血病 scurvy　。生活環境。食事歴

　　無菌性骨壊死 aseptic bone necrosis (Osgood-Schlatter diseaseとか)

　I Inflammatory

　　感染性関節炎(細菌性関節炎(化膿性関節炎・淋菌性関節炎・結核性関節炎・嫌気性菌関節炎 )、真菌性関節炎、スピロヘータ関節炎(梅毒性関節炎・ライム関節炎)、マイコプラズマ関節炎、ウイルス性関節炎)

　N Neoplastic disorders

　　骨原性肉腫 osteogenic sarcoma

　　巨細胞腫 giant cell tumors

　D Degenerative disorders

　　degenerative joint disease

　　変形性関節症 osteoarthritis

　I Intoxication

　　痛風 gout (uric acid)

　　偽痛風 pseudogout (calcium pyrophosphate)

　　ループス症候群 lupus syndrome of hydralazine (Apresoline) and procainamide

　　gout syndrome of diuretics

　C Congenital and acquired malformations bring to mind the joint deformities of tabes dorsalis and syringomyelia and congenital dislocation of the hip. Alkaptonuria is also considered here.

　A Autoimmune indicates

　　関節リウマチ RA

　　血清病 serum sickness

　　全身性エリテマトーデス lupus erythematosus

　　リウマチ熱 rheumatic fever

　　ライター症候群 Reiter syndrome

　　潰瘍性大腸炎 ulcerative colitis

　　クローン病=限局性回腸炎 regional ileitis

　　乾癬性関節炎 psoriatic arthritis

　　リウマチ性多発筋痛症 polymyalgia rheumatica

　T Trauma

　E Endcrine

　　先端肥大症 acromegaly

　　閉経 menopause

　　糖尿病 diabetes mellitus

■関節炎の分類

・炎症部位の数

　単関節炎：痛風、偽痛風、離断性骨軟骨炎、血行性の化膿性関節炎のほとんど

　多関節炎：リウマチ性疾患、ウイルス性疾患、白血病での関節症状、易感染性宿主における血行性の化膿性関節炎

■関節リウマチ

　診断基準

　関節症状

　　朝のこわばり、疼痛、腫脹、関節の動揺、関節可動域制限、変形(手指、足趾、膝関節)。(SOR.211)

　　手指の近位指節間関節(PIP 関節)、中手指節関節(MP 関節)。遠位指節間関節(DIP 関節)に初発することは稀。(SOR.211)

　　左右対称性に生じることが多い。手関節、足趾、膝関節に初発する。(SOR.211)

　関節外症状

　　全身症状：発熱

　　皮膚症状：リウマトイド結節(肘の伸側、後頭部、手指)

　　眼症状：上胸膜炎(10日の経過で治癒)、強膜炎(予後不良)。稀に角膜穿孔

　　血液障害：(高頻度)貧血、白血球減少(Felty病。DMARDs投与中の場合は薬剤性の骨髄抑制を考慮)

　　アミロイドーシス：ネフローゼや下痢を来した症例で疑う。アミロイド蛋白はAA

　　腎障害：稀。アミロイドーシスの続発症か薬剤性を考慮。

　　呼吸器症状：間質性肺炎の合併多い。下肺野に好発。通常無症状。メトトレキセートなどの使用により薬剤性の急性間質性肺炎を生じることがある。

　　心・血管障害：リンパ管炎による難治性の浮腫。

　　神経症状：環軸関節亜脱臼により項部痛や脊髄症上が出現しうる。

　　骨粗鬆症

　　腱鞘滑膜炎：手指、手関節、足関節

■両側性多関節炎の鑑別疾患

　OA：遠位指節間関節を冒すのが特徴的で、近位指節間関節、中手指節関節を冒しうる。

　RA：

　SLE：軽度、症状の程度が変動する非びらん性の関節炎

　gout：単関節炎からはじまる。

　血清陰性関節炎：強直性脊椎炎、感染、ライター病：中～大関節に非対称性の関節炎。仙腸関節と遠位指節間関節にも関節炎

　急性ウイルス性関節炎：風疹。

■KEY POINTS

・RAでは遠位指節間関節は冒されない傾向がある。

・RAの全身症状は関節症状に先行することがある。

・RAの活動性と貧血及びESRは相関している。

・NSAIDsは腎機能に悪影響を与えることがある。

■initial plan

　Dx 1. 単純X線写真

　　　　・亜脱臼、関節周囲の骨萎縮(傍関節性骨骨粗鬆症,juxta-articular osteoporosis)、関節裂隙の狭小化、関節辺縁のびらん(bony erosion)

　　　　　・初期のRAで第5趾に骨びらんが一般的に見られる。

　　　　・血液検査

　　　　　・RF、抗DNA 抗体

　Tx 1. 鎮痛薬

　　　　・NSAIDs：鎮痛とこわばりの軽減

　　 2. DMARDs(メトトレキセート、レフルノミド、金製剤、ペニシラミン)

　　　　・NSAIDsで症状が治まらない場合に考慮

　　 3. 抗TNF 抗体

　　　　・重症のRAで効果がある場合がある。

■参考文献

SOR　標準整形外科学第10版医学書院

DIF　Differential Diagnosis in Primary Care Fourth Edition版 Lippincott Williams & Wilkins

「100Cases 16」

　　[★]

☆case16　膝の痛み

■glossary

indigestion 消化障害、消化不良

■症例

80歳　男性

主訴：左膝の痛みと腫脹

現病歴：左膝の痛みを2日前から認めた。膝は発熱・腫脹しており、動かすと疼痛を生じる。時々胸焼けと消化不良が見られる。6ヶ月前のhealth checkで、高血圧(172/102mmHg)と血中クレアチニンが高い(正常高値)こと以外は正常といわれた。その4週間数回血圧を測定したが、高値が継続したため、2.5mg bendrofluamethizide(UK)/ベンドロフルメチアジド bendroflumethiazide(US)で治療を開始した。最近の血圧は138/84 mmHgであった。

喫煙歴：なし。

飲酒歴：一週間に平均4unit。

既往歴：股関節に中程度(mild)の変形性関節症

家族歴：特記なし

服薬歴：アセトアミノフェン(股関節の疼痛に対して)

身体所見 examination

　血圧 142/86mmHg。体温37.5℃。脈拍88/分。grade 2 hypertensive retinopathy(高血圧症性網膜症)。心血管系、呼吸器系に検査場異常なし。手にDIPにヘバーデン結節なし。

　左膝が発熱し腫脹している。関節内に液、patellar tap陽性。90℃以上膝関節を屈曲させると痛みを生じる。右の膝関節は正常に見える。

検査　 investigation

　生化学：白血球増多、ESR 上昇、尿素高値、グルコース高値

　単純X線：関節間隙やや狭小。それ以外に異常は認めない。

■problem list

　#1 左膝の痛み

　#2 胸焼け

　#3 消化不良

　#4 高血圧

　#5 クレアチニン正常高値

　#6 股関節の変形性リウマチ

　#7 高血圧性網膜症

■考え方

　・関節痛の鑑別診断を考える。

　・VINDICATEで考えてみてもよいでしょう。

　・関節痛の頻度としては　外傷＞慢性疾患(OAなど)＞膠原病＞脊椎疾患＞悪性腫瘍

■関節痛の鑑別疾患

DIF 282

V Vascular 血友病 hemophilia, 壊血病 scurvy, 無菌性骨壊死 aseptic bone necrosis (Osgood-Schlatter diseaseとか)

I Inflammatory 淋疾 gonorrhea, ライム病 lyme disease, 黄色ブドウ球菌 Staphylococcus, 連鎖球菌 Streptococcus, 結核 tuberculosis, 梅毒 syphilis, 風疹 rubella, 単純ヘルペス herpes simplex, HIV human immunodeficiency virus, サイトメガロウイルス cytomegalovirus

N Neoplastic disorders 骨原性肉腫 osteogenic sarcoma, 巨細胞腫 giant cell tumors

D Degenerative disorders degenerative joint disease or 変形性関節症 osteoarthritis

I Intoxication 痛風 gout (uric acid), 偽痛風 pseudogout (calcium pyrophosphate), ループス症候群 lupus syndrome of hydralazine (Apresoline) and procainamide, gout syndrome of diuretics

C Congenital and acquired malformations bring to mind the joint deformities of tabes dorsalis and syringomyelia and congenital dislocation of the hip. Alkaptonuria is also considered here.