METILMALONSKA KISLINA: STRUKTURA, LASTNOSTI, SINTEZA, UPORABE - KEMIJA - 2025

Metilma kislina organska spojina, katerega kemijska formula je C ₄ H ₆ O ₄ ali HOOC-CH ( ₃ ) -COOH. To je dikarboksilna kislina, znana tudi kot 2-metilpropandiojska kislina. Najdemo ga v človeškem telesu, saj je derivat presnove.

Metilmalonska kislina je vmesni element pri presnovi maščob in beljakovin. Njegova transformacija v telesu v drugo spojino je odvisna od prisotnosti encima, pridobljenega iz kobalamina ali vitamina B12.

Človeške celice so vizualizirane s fluorescenčnim mikroskopom. V njeni citoplazmi nastane metilmalonska kislina. Modrikasto zelena: jedro. Rdeča: Membrana. Marc Vidal. Vir: Wikimedia Commons.

Ko njegova koncentracija v krvnem serumu doseže visoke vrednosti, se sumijo težave, kot so pomanjkanje vitamina B12 ali gensko pomanjkanje nekaterih encimov. Zaradi tega je njegova najpomembnejša uporaba za določanje pomanjkanja vitamina B12.

Visoka vsebnost metilmalonske kisline lahko povzroči težave z živčnim sistemom in ledvicami. Če so ravni pretirano visoke, pride do presnovne motnje, imenovane acidurija, za katero zdravilno zdravilo ni bilo ugotovljeno, saj je bilo le do določene mere nadzorovano.

Vendar medicinski znanstveniki preučujejo nove načine zdravljenja acidurije, ki jo povzroča metilmalonska kislina.

Struktura

Metilma kislino tvorimo z glavno verigo 3 atomi ogljika, od katerih je ena na sredini pritrjeno metilno skupino -CH ₃ in koncem ogljikov pripada -COOH skupine. Zato je dikarboksilna kislina.

Struktura molekule malonske kisline ali 2-metilpropandiojske kisline. Fvasconcellos 18:59, 26. maja 2007 (UTC). Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Metilmalonska kislina

- 2-metilpropandiojska kislina

- 1,1-etandikarboksilna kislina

- MMA (metilmalonska kislina)

Lastnosti

Fizično stanje

Trdna.

Molekularna teža

118,09 g / mol

Tališče

135 ° C

Topnost

V vodi: 679,0 mg / ml

Konstanta disociacije

pK _a = 3,12 (pri 20 ° C)

Lokacija v naravi

Je človeški presnovek. To pomeni, da nastane med določenimi presnovnimi procesi, zlasti iz maščob in beljakovin. Prvič so ga izločili iz človeškega urina leta 1957. Nahaja se predvsem v celični citoplazmi ledvic in jeter.

Njegova koncentracija nad normalnimi vrednostmi je povezana s številnimi boleznimi, kot so pomanjkanje vitamina B12 ali malabsorbcija kobalamina, pomanjkanje nekaterih encimov, kot so mutaza, fumaraza, med drugim, ki jih lahko povzročijo genetske okvare.

Zgodnje odkrivanje negativnega ravnovesja kobalamina v organizmu se izvede z določanjem povečanja metilmalonske kisline v serumu. Z drugimi besedami, ko vitamin B12 primanjkuje, se koncentracija MMA v serumu poveča.

MMA posega v proizvodnjo energije v mitohondrijih, tako da zavira sukcinatno dehidrogenazo, elektronski transport proteinskega kompleksa.

Mitohondrije, mesto v celici, kjer lahko malonska kislina moti normalne presnovne procese. Louisa Howard Vir: Wikimedia Commons.

Posledično lahko visoka vsebnost MMA negativno vpliva na zdravje. Poročali so o njegovem negativnem učinku na živčni sistem in ledvice. Po drugi strani zelo velik presežek MMA povzroča acidurijo.

Trening v človeškem telesu

MMA najdemo v telesu kot del koencima L-metilmalonil-CoA. Ko pride do okvare encima L-metilmalonil-CoA-mutaze, nastane MMA.

Encim L-metilmalonil-CoA-mutaza zahteva adenozilkobalamin, koencim vitamina B-12, ki katalizira reverzibilno izomerizacijo L-metilmalonil-CoA v sukcinil-CoA. Zato, kadar ni dovolj adenozilkobalamina, dobimo presežek MMA.

Normalna količina MMA v človeškem krvnem serumu

Glede na študije, izvedene v ZDA, rasa ali narodnost osebe vpliva na normalno vsebnost MMA v krvnem serumu.

Laboratorij za analizo krvi Avtor: Darko Stojanovič. Vir: Pixabay.

Ne hispansko belci imajo bistveno višjo koncentracijo MMA v serumu kot latinoampikanci in ne-latinoamerikanci, pri čemer imajo slednji najnižjo koncentracijo MMA v serumu. Ugotovljeno je bilo tudi, da starost osebe vpliva na raven MMA.

Koncentracija MMA se začne povečevati po 40. letu starosti in se s starostjo še naprej povečuje. Po 70. letu se močno poveča.

Slednje bi lahko pripisali okvarjenemu delovanju ledvic. Ni pa jasno, ali presežek MMA poškoduje ledvice ali ali poškodbe ledvic zaradi drugih razlogov povzročajo povečanje MMA.

Bolezen, povezana z visoko stopnjo metilmalonske kisline

Prisotnost zelo visoke ravni MMA povzroči presnovno motnjo, imenovano acidurija ali MMA acidemija.

Spodbuja ga delna ali popolna pomanjkljivost encima metilmalonil-CoA-mutaza, ki je mitohondrijski encim, odvisen od vitamina B12, ki posega v zadnjo stopnjo oksidacije valina, izolevcina in maščobnih kislin.

Za to bolezen ni odobrenih terapij. Njegovo upravljanje je zmanjšano na zmanjšanje vnosa beljakovin, dopolnjevanja karnitina in kofaktorjev ter zdravniškega spremljanja.

Vendar je bila razvita možna terapija, sestavljena iz intravenskega dajanja messenger RNA, inkapsulirane v biorazgradljivih lipidnih nanodelcih.

Avtor: frolicsomepl Vir: Pixabay.

Omenjena messenger RNA kodira tvorbo encima metilmalonil-CoA-mutaze, kar vodi k zmanjšanju MMA v plazmi.

Sinteza

Ena od sintez metilmalonske kisline v laboratoriju, ki je pritegnila pozornost, je reakcija kalijevega akrilata s kalijevim tetrakarbonilhidroroferratom 4 ure pri 70 ° C v atmosferi ogljikovega monoksida CO.

Reakcija je katalitična in zelo obnovljiva, pri čemer izstopajo blagi pogoji in izkoristek večji od 95%. MMA je bila prva hidrokarboksilacija akrilne kisline.

Uporabite kot biomarker za pomanjkanje vitamina B12 ali kobalamina

Visoke ravni MMA v krvnem serumu so povezane s pomanjkanjem vitamina B12. Ocenjujejo, da se koncentracija MMA v serumu poveča, preden se v serumu odkrije zmanjšanje kobalamina ali povzroči škodo na telesu.

V študijah veganov in lakto-ovo-vegetarijancev so za določitev pomanjkanja vitamina B12 uporabljali serumski MMA.

Preiskave krvi pri ljudeh. Vir: Pixabay.

Nekateri preiskovalci so ugotovili, da je zdravljenje metformina pri bolnikih s sladkorno boleznijo tipa 2 povezano s povečanjem serumske koncentracije MMA. Ta učinek se poveča s časom zdravljenja z metforminom in je povezan z zmanjšanjem ravni vitamina B12 pri teh bolnikih.

Poleg tega je bila MMA testirana za določanje pomanjkanja vitamina B12 pri bolnikih z rakom in tudi pri nosečnicah.

Vendar drugi raziskovalci menijo, da je uporabnost serumske koncentracije MMA pri določanju pomanjkanja vitamina B12 omejena pri bolnikih z normalnim delovanjem ledvic in pri zelo mladih ljudeh.

Reference

1. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Metilmalonska kislina. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Ganji, V. in Kafai, MR (2018). Referenčne vrednosti prebivalstva za koncentracije metilmalonske kisline v serumu in njegova povezanost s starostjo, spolom, rasno etnično pripadnostjo, uporabo dodatkov, delovanje ledvic in serumskim vitaminom B12 v post-folni kislini. Hranila 2018, 10 (1): 74. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gallego-Narbón, A. et al. (2018). Ravni metilmalonske kisline in njihova povezanost s prehranskim dopolnilom kobalamina v španskih vegetarijancih. Rastlinska hrana za prehrano ljudi 2018, 73 (3): 166-171. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
4. Out, M. et al. (2018). Dolgotrajno zdravljenje z metforminom pri sladkorni bolezni tipa 2 in metilmalonsko kislino: Post-hoc analiza randomiziranega kontroliranega preskušanja v 4,3 letih. Časopis za diabetes in njegove zaplete. Letnik 32, številka 2, februar 2018, strani 171-178. Pridobljeno od sciencedirect.com.
5. An, D. et al. (2017). Sistemska messenger RNA terapija kot zdravljenje metilmalonske kisline. Poročila o celicah 2017, 21 (12), 3548-3558. Pridobljeno od sciencedirect.com.
6. Vashi, P. et al. (2016). Metilmalonska kislina in homocistein kot kazalca pomanjkanja vitamina B-12 pri raku. PLOŠI EN 2016 2016 (1): e0147843. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
7. Choi, R. et al. (2016). Prospektivna študija serumskih metilmalonic in homocisteina pri nosečnicah. Hranila 2016, 8 (12): 797. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
8. Brunet, J.-J. in Passelaigue, E. (1990). Popolnoma regioselektivno katalitično karboniliranje akrilnih derivatov: sinteza metilmalonske kisline z železovim pentakarbonilom, katalizirano hidrokarboksilacija akrilne kisline. Organometallics 1990, 9, 1711-1713. Pridobljeno iz pubs.acs.org.