KYSELINA METHYLMALONOVÁ: STRUKTURA, VLASTNOSTI, SYNTÉZA, POUŽITÍ - CHEMIE - 2025

Kyseliny methylmalonové je organická sloučenina, jejíž chemický vzorec je C ₄ H ₆ O ₄ nebo HOOC-CH (CH ₃) -COOH. Je to dikarboxylová kyselina známá také jako kyselina 2-methylpropandikarboxylová. Nachází se v lidském těle, protože je derivátem metabolismu.

Kyselina methylmalonová je meziproduktem v metabolismu tuků a bílkovin. Jeho přeměna v těle na jinou sloučeninu závisí na přítomnosti enzymu odvozeného od kobalaminu nebo vitaminu B12.

Lidská buňka vizualizovaná pomocí fluorescenčního mikroskopu. Ve své cytoplazmě se tvoří kyselina methylmalonová. Modrozelená zelená: jádro. Červená: Membrána. Marc Vidal. Zdroj: Wikimedia Commons.

Když jeho koncentrace v krevním séru dosáhne vysokých hodnot, existuje podezření na problémy, jako je nedostatek vitaminu B12 nebo genetický deficit některých enzymů. Z tohoto důvodu je jeho nejvýznamnějším použitím pro stanovení nedostatku vitaminu B12.

Vysoké hladiny kyseliny methylmalonové mohou způsobit problémy s nervovým systémem a ledvinami. Pokud jsou hladiny příliš vysoké, dochází k metabolické poruše zvané acidurie, u které nebyl léčivý lék nalezen, protože byl kontrolován pouze do určité míry.

Lékařští vědci však studují nové způsoby léčby acidurie způsobené kyselinou methylmalonovou.

Struktura

Kyseliny methylmalonové je tvořen hlavním řetězcem 3 atomy uhlíku, z nichž jeden ve středu přikládá methylovou skupinu -CH ₃ a koncové atomy uhlíku patří do skupin -COOH. Proto je to dikarboxylová kyselina.

Struktura molekuly kyseliny malonové nebo kyseliny 2-methylpropandiové. Fvasconcellos 18:59, 26. května 2007 (UTC). Zdroj: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Kyselina methylmalonová

- 2-methylpropandiová kyselina

- 1,1-ethandikarboxylová kyselina

- MMA (MethylMalonic Acid)

Vlastnosti

Fyzický stav

Pevný.

Molekulární váha

118,09 g / mol

Bod tání

135 ° C

Rozpustnost

Ve vodě: 679,0 mg / ml

Disociační konstanta

pK _a = 3,12 (při 20 ° C)

Poloha v přírodě

Je to lidský metabolit. To znamená, že se tvoří během určitých metabolických procesů, zejména z tuků a bílkovin. Byl izolován z lidské moči poprvé v roce 1957. Nachází se hlavně v buněčné cytoplazmě ledvin a jater.

Jeho koncentrace nad normální hodnoty je spojena s mnoha chorobami, jako je například nedostatek vitamínu B12 nebo malabsorpce kobalaminu, nedostatek některých enzymů, jako jsou mutáza, fumaráza, které mohou být způsobeny genetickými defekty.

Včasná detekce záporné rovnováhy kobalaminu v organismu se provádí stanovením zvýšení kyseliny methylmalonové v séru. Jinými slovy, když je nedostatek vitaminu B12, zvyšuje se koncentrace MMA v séru.

MMA narušuje produkci energie v mitochondriích inhibicí sukcinátdehydrogenázy, proteinového komplexu přenášejícího elektrony.

Mitochondrie, místo v buňce, kde může kyselina malonová narušovat normální metabolické procesy. Louisa Howard. Zdroj: Wikimedia Commons.

V důsledku toho může mít vysoká MMA negativní vliv na zdraví. Byl zaznamenán jeho negativní účinek na nervový systém a ledviny. Na druhé straně, velmi velký přebytek MMA způsobuje acidurii.

Cvičení v lidském těle

MMA se v těle nachází jako součást koenzymu L-methylmalonyl-CoA. Při poruše enzymu L-methylmalonyl-CoA-mutázy se vytvoří MMA.

Enzym L-methylmalonyl-CoA-mutáza vyžaduje adenosyl-kobalamin, koenzym vitamínu B-12, který katalyzuje reverzibilní izomerizaci L-methylmalonyl-CoA na sukcinyl-CoA. Pokud tedy není dostatek adenosyl-kobalaminu, získá se nadbytek MMA.

Normální množství MMA v lidském krevním séru

Podle studií provedených v USA ovlivňuje rasa nebo etnicita osoby normální obsah MMA v krevním séru.

Laboratoř pro analýzu krve. Autor: Darko Stojanovic. Zdroj: Pixabay.

Nehispánští běloši mají výrazně vyšší koncentraci MMA v séru než hispánsko-mexičané a ne-hispánští afro-potomci, přičemž posledně uvedené mají nejnižší koncentraci MMA v séru. Bylo také zjištěno, že věk osoby ovlivňuje úroveň MMA.

Koncentrace MMA se začíná zvyšovat po 40 letech a s věkem pokračuje. Po věku 70 let se prudce zvyšuje.

Ten může být přičítán zhoršené funkci ledvin. Není však jasné, zda nadměrná MMA poškozuje ledviny nebo zda poškození ledvin z jiných důvodů způsobuje zvýšení MMA.

Onemocnění spojené s vysokými hladinami kyseliny methylmalonové

Přítomnost velmi vysokých hladin MMA způsobuje metabolickou poruchu zvanou acidurie nebo MMA acidémie.

To je podporováno částečným nebo úplným nedostatkem enzymu methylmalonyl-CoA-mutáza, což je mitochondriální enzym závislý na vitaminu B12, který zasahuje v posledním kroku oxidace valinu, isoleucinu a mastných kyselin.

Pro tuto nemoc neexistují žádné schválené terapie. Jeho řízení je omezeno na snížení příjmu bílkovin, doplňování karnitinu a kofaktorů a lékařské sledování.

Byla však vyvinuta možná terapie spočívající v intravenózním podání messengerové RNA zapouzdřené v biologicky rozložitelných lipidových nanočásticích.

Autor: frolicsomepl. Zdroj: Pixabay.

Uvedená messengerová RNA kóduje tvorbu enzymu methylmalonyl-CoA-mutáza, což vede ke snížení MMA v plazmě.

Syntéza

Jednou ze syntéz kyseliny methylmalonové v laboratoři, která vzbudila pozornost, je reakce akrylátu draselného s tetrakarbonylhydruroferátem draselným po dobu 4 hodin při 70 ° C v atmosféře oxidu uhelnatého CO.

Reakce je katalytická a vysoce reprodukovatelná, kde vynikají mírné podmínky a výtěžek větší než 95%. Byla to první hydrokarboxylace kyseliny akrylové za vzniku MMA.

Používá se jako biomarker pro nedostatek vitamínu B12 nebo kobalaminu

Vysoké hladiny MMA v krevním séru byly spojeny s nedostatkem vitaminu B12. Odhaduje se, že koncentrace MMA se zvyšuje v séru, než je detekován pokles kobalaminu v séru nebo způsobí poškození těla.

Ve studiích veganů a lakto-ovo-vegetariánů byl sérový MMA použit ke stanovení nedostatku vitaminu B12.

Lidské krevní testy. Zdroj: Pixabay.

Někteří vědci zjistili, že léčba metforminem u pacientů s diabetem typu 2 je spojena se zvýšením koncentrace MMA v séru. Tento účinek se zvyšuje s dobou léčby metforminem a je spojen se snížením hladiny vitaminu B12 u těchto pacientů.

Kromě toho byla MMA testována pro stanovení nedostatku vitaminu B12 u pacientů s rakovinou a také u těhotných žen.

Jiní vědci však naznačují, že užitečnost koncentrace MMA v séru při stanovení nedostatku vitaminu B12 je u pacientů s normální funkcí ledvin a u velmi mladých lidí omezená.

Reference

1. Americká národní lékařská knihovna. (2019). Kyselina methylmalonová. Obnoveno z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Ganji, V. a Kafai, MR (2018). Populační referenční hodnoty koncentrací kyseliny methylmalonové v séru a její vztah k věku, pohlaví, rase-etnicitě, použití doplňků, funkci ledvin a sérovému vitaminu B12 v postfolic acid acidification. Nutrients 2018, 10 (1): 74. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gallego-Narbón, A. a kol. (2018). Hladiny kyseliny methylmalonové a jejich vztah k suplementaci kobalminem ve španělských vegetariánech. Plant Foods for Human Nutrition 2018, 73 (3): 166-171. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
4. Out, M. a kol. (2018). Dlouhodobá léčba metforminem u diabetu 2. typu a kyseliny methylmalonové: Post Hoc analýza randomizované kontrolované 4,3 leté studie. Žurnál diabetu a jeho komplikace. Svazek 32, 2. vydání, únor 2018, stránky 171-178. Obnoveno z sciposedirect.com.
5. An, D. a kol. (2017). Systemic Messenger RNA Therapy jako léčba pro methylmalonic Acidemia. Cell Reports 2017, 21 (12), 3548-3558. Obnoveno z sciposedirect.com.
6. Vashi, P. a kol. (2016). Kyselina methylmalonová a homocystein jako indikátory nedostatku vitaminu B-12 u rakoviny. PLoS ONE 2016 11 (1): e0147843. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
7. Choi, R. a kol. (2016). Prospektivní studie o séru methylmalonic a homocysteinu u těhotných žen. Nutrients 2016, 8 (12): 797. Obnoveno z ncbi.nlm.nih.gov.
8. Brunet, J.-J. a Passelaigue, E. (1990). Plně regioselektivní katalytická karbonylace akrylových derivátů: Syntéza kyseliny methylmalonové kyselinou pentakarbonylovou katalytickou hydrogenací akrylové kyseliny. Organometallics 1990, 9, 1711-1713. Obnoveno z pubs.acs.org.