シトラーゼ

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クエン酸エステル（Citrate）は通常、クエン酸トリ-n-ブチル（Tri-n-butyl citrate：TBC）を指す。化学名は3-ヒドロキシ-3-カルボキシグルタル酸トリブチルであり、エステル化合物の一種である。無色透明の高沸点液体で、水には難溶である一方、多くの有機溶媒とは相溶（混和）する。工業的には、クエン酸とn-ブタノールの反応により製造される。可塑剤として直接使用できるほか、さらに加工して高性能可塑剤であるアセチルクエン酸トリブチル（Acetyl tributyl citrate：ATBC）にすることもできる。本品は低毒性であり、実質的に非毒性可塑剤として取り扱われる。一般に環境配慮型可塑剤として知られ、使用が制限されるフタル酸エステル系可塑剤の代替となり得る。

図1．クエン酸エステルの構造。

概要

TBCの分子式はC₁₈H₃₂O₇、モル質量は360.44 g/molで、無色〜淡黄色の液体である。アセトン、CCl₄、鉱物油、酢酸、ヒマシ油、アルコールおよびそれらの溶媒と混和し、水には不溶である。無毒性かつ無味で、低揮発性、耐熱性、耐光性、耐水性を有し、塩化ビニル樹脂、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、エチルセルロース、ベンジルセルロース等との相溶性が良好で、可塑化効率に優れた可塑剤である。また、細菌の増殖が認められない抗菌性、非刺激性、難燃性および生分解性を有する。LDG50（経口）はラットで>7 mL/kg体重、ネコで>3.5 mL/kg体重とされ、TBC 10%配合飼料でラットを8週間飼育した試験では臓器に異常は認められなかった。TBCは動物体内に溶解せず、体外へ排泄される。ヒトへの影響はなく安全である。TBCの品質区分は優等品および一級品に分けられる。規格指標は以下のとおり：外観（無色透明液体／ほぼ無色透明液体）、色度（ヨウ素比色法）≤50、酸度（クエン酸換算 mg KOH/g）≤0.015、水分≤0.3、含量≥99.7%、d20/4 1.037〜1.047。

異性体

化学的にブタノールには4つの異性体（n-ブタノール、イソブタノール、sec-ブタノール、tert-ブタノール）が存在する。対応するクエン酸トリブチルにも4つの異性体、すなわちクエン酸のn-ブチル三エステル（トリ-n-ブチルクエン酸）、トリイソブチルクエン酸、トリ-sec-ブチルクエン酸、トリ-tert-ブチルクエン酸がある。工業的には、最も優れた可塑剤はトリ-n-ブチルクエン酸であり、次いでトリイソブチルクエン酸が用いられ、トリ-sec-ブチルクエン酸はほとんど見られない。

代謝産物としてのクエン酸

クエン酸およびイソクエン酸は、ミトコンドリアおよび細菌におけるトリカルボン酸（TCA）回路の中間代謝産物である。ミトコンドリアでは、クエン酸シンターゼがオキサロ酢酸（OAA）とアセチルCoAからクエン酸を生成する。クエン酸はクエン酸キャリア（CIC）によりミトコンドリアから細胞質へ輸送され、OAAおよびアセチルCoAの再生に用いられる。アセチルCoAは脂肪酸合成およびヒストンのアセチル化に利用される。OAAはピルビン酸または乳酸へ変換され得る。クエン酸は解糖系およびTCA回路を抑制し、糖新生および脂質合成を促進する。炎症時には、活性化マクロファージがTCA回路をダウンレギュレートし、ATP産生からクエン酸を細胞質へ振り向け、プロスタグランジン産生および（NADPHを介した）一酸化窒素（NO）と活性酸素種の産生に利用する。がん細胞ではCICがアップレギュレートされ、クエン酸はミトコンドリアから細胞質へ移行して同化（アナボリック）過程に供される。

キレート剤としてのクエン酸

クエン酸は二価および三価金属イオン（Me²⁺、Me³⁺）に対するキレート剤である。クエン酸ナトリウムは、血液凝固カスケードに必須のCa²⁺をキレートするため、採血処理ならびに血液濾過および血液透析の実施時に抗凝固剤として使用される。クエン酸は腎臓、肝臓および骨格筋で代謝され、その後カルシウムおよびマグネシウムが循環血中へ再放出されるため、低カルシウム血症および低マグネシウム血症のリスクは低い。腎尿細管液および尿中では、クエン酸がCa²⁺を可溶化状態に保持し、シュウ酸カルシウムおよびリン酸塩としての結晶化を抑制して腎結石形成を予防する。尿細管系に存在するカルシウム感知受容体（CaSR）は、尿細管液からのジカルボン酸トランスポーターNaDC1を介したクエン酸輸送を調節する。

参考文献

1. Iacobazzi V.; et al. Citrate - new functions for an old metabolite. Biol Chem. 2014; 395(4): 387-399.