KYSELINA METYLMALONOVÁ: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, SYNTÉZA, POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Kyseliny methylmalonové je organická zlúčenina, ktorej chemický vzorec je C ₄ H ₆ O ₄ alebo HOOC-CH (CH ₃ ) -COOH. Je to dikarboxylová kyselina, známa tiež ako kyselina 2-metylpropándiová. Nachádza sa v ľudskom tele, pretože je derivátom metabolizmu.

Kyselina metylmalonová je medziproduktom v metabolizme tukov a proteínov. Jeho transformácia v tele na inú zlúčeninu závisí od prítomnosti enzýmu odvodeného od kobalamínu alebo vitamínu B12.

Ľudská bunka bola vizualizovaná pomocou fluorescenčného mikroskopu. Vo svojej cytoplazme sa tvorí kyselina metylmalonová. Modrastá zelená: jadro. Červená: Membrána. Marc Vidal. Zdroj: Wikimedia Commons.

Keď jeho koncentrácia v krvnom sére dosiahne vysoké hodnoty, existuje podozrenie na problémy, ako je nedostatok vitamínu B12 alebo genetický nedostatok niektorých enzýmov. Z tohto dôvodu je jeho najrelevantnejšie použitie na stanovenie nedostatku vitamínu B12.

Vysoké hladiny kyseliny metylmalonovej môžu spôsobiť problémy s nervovým systémom a obličkami. Ak sú hladiny príliš vysoké, vyskytuje sa metabolická porucha nazývaná acidúria, pri ktorej nebolo liečivé liečivo nájdené, pretože bolo kontrolované iba do určitej miery.

Lekárski vedci však skúmajú nové spôsoby liečby acidúrie spôsobenej kyselinou metylmalonovou.

štruktúra

Kyseliny methylmalonové je tvorený hlavným reťazcom 3 atómy uhlíka, z ktorých jeden v stredu pripisuje metylom skupinu -CH ₃ a koncové atómy uhlíka patrí do skupín -COOH. Preto je to dikarboxylová kyselina.

Štruktúra molekuly kyseliny malónovej alebo kyseliny 2-metylpropándiovej. Fvasconcellos 18:59, 26. mája 2007 (UTC). Zdroj: Wikimedia Commons.

názvoslovie

- Kyselina metylmalonová

- kyselina 2-metylpropándioová

- 1,1-etándikarboxylová kyselina

- MMA (kyselina metylmalonová)

vlastnosti

Fyzický stav

Pevná látka.

Molekulová hmotnosť

118,09 g / mol

Bod topenia

135 ° C

rozpustnosť

Vo vode: 679,0 mg / ml

Disociačná konštanta

pK _a = 3,12 (pri 20 ° C)

Poloha v prírode

Je to ľudský metabolit. To znamená, že sa tvorí počas určitých metabolických procesov, najmä z tukov a bielkovín. Prvýkrát bol izolovaný z ľudského moču v roku 1957. Nachádza sa hlavne v bunkovej cytoplazme obličiek a pečene.

Jeho koncentrácia nad normálnymi hodnotami je spojená s mnohými chorobami, ako je nedostatok vitamínu B12 alebo malabsorpcia kobalamínu, nedostatok niektorých enzýmov, ako sú napríklad mutáza, fumaráza, ktoré môžu byť spôsobené genetickými poruchami.

Včasná detekcia negatívnej rovnováhy kobalamínu v organizme sa vykonáva stanovením zvýšenia kyseliny metylmalonovej v sére. Inými slovami, keď je nedostatok vitamínu B12, zvyšuje sa koncentrácia MMA v sére.

MMA interferuje s produkciou energie v mitochondriách inhibíciou sukcinátdehydrogenázy, proteínového komplexu prenášajúceho elektróny.

Mitochondria, miesto v bunke, kde kyselina malónová môže narušiť normálne metabolické procesy. Louisa Howard. Zdroj: Wikimedia Commons.

V dôsledku toho môže mať vysoká MMA negatívny vplyv na zdravie. Bol hlásený jeho negatívny vplyv na nervový systém a obličky. Na druhej strane, veľmi vysoký nadbytok MMA spôsobuje acidúriu.

Výcvik v ľudskom tele

MMA sa v tele nachádza ako súčasť koenzýmu L-metylmalonyl-CoA. Ak dôjde k poruche enzýmu L-metylmalonyl-CoA-mutázy, vytvorí sa MMA.

Enzým L-metylmalonyl-CoA-mutáza vyžaduje adenozyl-kobalamín, koenzým vitamínu B-12, ktorý katalyzuje reverzibilnú izomerizáciu L-metylmalonyl-CoA na sukcinyl-CoA. Ak teda nie je dostatok adenozyl-kobalamínu, získa sa nadbytok MMA.

Normálne množstvo MMA v ľudskom krvnom sére

Podľa štúdií uskutočnených v USA rasa alebo etnicita osoby ovplyvňuje normálny obsah MMA v krvnom sére.

Laboratórium na analýzu krvi. Autor: Darko Stojanovic. Zdroj: Pixabay.

Bielkoviny, ktoré nie sú hispánske, majú významne vyššiu koncentráciu MMA v sére ako hispánsky-mexickí a nemispánski afro-potomci, pričom posledná z nich má najnižšiu koncentráciu MMA v sére. Zistilo sa tiež, že vek osoby ovplyvňuje úroveň MMA.

Koncentrácia MMA sa začína zvyšovať po 40. roku veku a ďalej sa zvyšuje s vekom. Po 70 rokoch sa prudko zvyšuje.

Posledne menovanú možno pripísať zníženej funkcii obličiek. Nie je však jasné, či nadmerné MMA poškodzuje obličky alebo či poškodenie obličiek z iných dôvodov spôsobuje zvýšenie MMA.

Ochorenie spojené s vysokými hladinami kyseliny metylmalonovej

Prítomnosť veľmi vysokých hladín MMA spôsobuje metabolickú poruchu nazývanú acidúria alebo MMA acidémia.

Je podporovaný čiastočným alebo úplným deficitom enzýmu metylmalonyl-CoA-mutázy, čo je mitochondriálny enzým závislý od vitamínu B12, ktorý zasahuje v poslednom stupni oxidácie valínu, izoleucínu a mastných kyselín.

Neexistujú žiadne schválené terapie tejto choroby. Jeho riadenie je obmedzené na zníženie príjmu bielkovín, suplementácie karnitínom a kofaktorom a lekárske monitorovanie.

Bola však vyvinutá možná terapia spočívajúca v intravenóznom podaní messengerovej RNA enkapsulovanej v biodegradovateľných lipidových nanočasticiach.

Autor: frolicsomepl. Zdroj: Pixabay.

Uvedená mediátorová RNA kóduje tvorbu enzýmu metylmalonyl-CoA-mutáza, čo vedie k zníženiu MMA v plazme.

syntéza

Jednou zo syntéz kyseliny metylmalonovej v laboratóriu, ktorá vzbudila pozornosť, je reakcia akrylátu draselného s tetrakarbonylhydruroferátom draselným počas 4 hodín pri 70 ° C v atmosfére oxidu uhoľnatého.

Reakcia je katalytická a vysoko reprodukovateľná, pričom vynikajú mierne podmienky a výťažok vyšší ako 95%. Bola to prvá hydrokarboxylácia kyseliny akrylovej za vzniku MMA.

Použitie ako biomarker pri nedostatku vitamínu B12 alebo kobalamíne

Vysoké hladiny MMA v krvnom sére sú spojené s nedostatkom vitamínu B12. Odhaduje sa, že koncentrácia MMA v sére stúpa skôr, ako sa v sére zistí pokles kobalamínu alebo nespôsobí poškodenie tela.

V štúdiách vegánov a lakto-ovo-vegetariánov sa na stanovenie nedostatku vitamínu B12 použil sérový MMA.

Testy na ľudskej krvi. Zdroj: Pixabay.

Niektorí výskumníci zistili, že liečba metformínom u pacientov s diabetom 2. typu je spojená so zvýšením koncentrácie MMA v sére. Tento účinok sa zvyšuje s časom liečby metformínom a je u týchto pacientov spojený so znížením hladín vitamínu B12.

MMA bola navyše testovaná na stanovenie nedostatku vitamínu B12 u pacientov s rakovinou a tiež u tehotných žien.

Iní výskumníci však naznačujú, že užitočnosť koncentrácie MMA v sére pri určovaní nedostatku vitamínu B12 je obmedzená u pacientov s normálnou funkciou obličiek au veľmi mladých ľudí.

Referencie

1. Americká národná lekárska knižnica. (2019). Kyselina metylmalonová. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Ganji, V. a Kafai, MR (2018). Referenčné hodnoty populácie pre koncentrácie kyseliny metylmalonovej v sére a jej vzťah k veku, pohlaviu, rase-etnicite, doplnkovému použitiu, funkcii obličiek a sérovému vitamínu B12 v post-folátovej kyseline. Živiny 2018, 10 (1): 74. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gallego-Narbón, A. a kol. (2018). Hladiny kyseliny metylmalonovej a ich vzťah k suplementácii kobalamínom v španielskych vegetariánoch. Plant Foods for Human Nutrition 2018, 73 (3): 166-171. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.
4. Out, M. a kol. (2018). Dlhodobá liečba metformínom pri diabete 2. typu a kyseline metylmalonovej: post-hoc analýza randomizovanej kontrolovanej 4,3-ročnej štúdie. Diabetes a jeho komplikácie. Zväzok 32, vydanie 2, február 2018, strany 171-178. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
5. An, D. a kol. (2017). Systémová terapia pomocou RNA RNA ako liečba metylamalonovej kyseliny. Celí Reports 2017, 21 (12), 3548-3558. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
6. Vashi, P. a kol. (2016). Kyselina metylmalonová a homocysteín ako indikátory nedostatku vitamínu B-12 pri rakovine. PLoS ONE 2016 11 (1): e0147843. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.
7. Choi, R. a kol. (2016). Prospektívna štúdia sérového metylmalonu a homocysteínu u tehotných žien. Nutrients 2016, 8 (12): 797. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.
8. Brunet, J.-J. a Passelaigue, E. (1990). Plne regioselektívna katalytická karbonylácia akrylových derivátov: Syntéza kyseliny metylmalonovej pomocou hydrokarboxylácie akrylovej kyseliny katalyzovanej pentakarbonylom železa. Organometallics 1990, 9, 1711-1713. Obnovené z adresy pubs.acs.org.