METILMALONSKĀBE: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, SINTĒZE, LIETOJUMI - ĶĪMIJA - 2025

Methylmalonic skābe ir organisks savienojums, kura ķīmiskā formula ir C ₄ H ₆ O ₄ vai HOOC-CH (CH ₃ ) COOH. Tā ir dikarboksilskābe, kas pazīstama arī kā 2-metilpropāndijskābe. Tas ir atrodams cilvēka ķermenī, jo tas ir metabolisma atvasinājums.

Metilmalonskābe ir starpprodukts tauku un olbaltumvielu metabolismā. Tās pārveidošanās organismā par citu savienojumu ir atkarīga no fermenta, kas iegūts no kobalamīna vai B12 vitamīna.

Cilvēka šūna vizualizēta caur fluorescences mikroskopu. Citoplazmā veidojas metilmalonskābe. Zilgani zaļš: kodols. Sarkans: membrāna. Marc Vidal. Avots: Wikimedia Commons.

Kad tā koncentrācija asins serumā sasniedz augstas vērtības, rodas aizdomas par tādām problēmām kā B12 vitamīna deficīts vai dažu enzīmu ģenētiskais deficīts. Šī iemesla dēļ tā vispiemērotākā lietošana ir paredzēta B12 vitamīna deficīta noteikšanai.

Augsts metilmalonskābes līmenis var izraisīt nervu sistēmas un nieru problēmas. Ja līmenis ir pārāk augsts, rodas vielmaiņas traucējumi, ko sauc par acidūriju, kuriem nav atrasta ārstnieciska viela, jo tie ir kontrolēti tikai zināmā mērā.

Tomēr medicīnas zinātnieki pēta jaunus veidus, kā ārstēt metilmalonskābes izraisītu aciduriju.

Uzbūve

Methylmalonic skābe ir izveidota ar galveno ķēdes 3 oglekļa atomiem, no kuriem viens centrā ir pievienots metil grupu -CH = ₃ un gala oglekļa atomiem pieder COOH grupu. Tāpēc tā ir dikarboksilskābe.

Malonskābes vai 2-metilpropanedioic skābes molekulas uzbūve. Fvasconcellos 18:59, 2007, 26 maijā (UTC). Avots: Wikimedia Commons.

Nomenklatūra

- metilmalonskābe

- 2-metilpropēndijskābe

- 1,1-etiāndikarbonskābe

- MMA (metilmalonskābe)

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

Ciets.

Molekulārais svars

118,09 g / mol

Kušanas punkts

135 ºC

Šķīdība

Ūdenī: 679,0 mg / ml

Disociācijas konstante

pK = 3.12 (pie 20 ° C)

Atrašanās dabā

Tas ir cilvēka metabolīts. Tas nozīmē, ka tas veidojas noteiktos vielmaiņas procesos, īpaši no taukiem un olbaltumvielām. Pirmoreiz tas tika izdalīts no cilvēka urīna 1957. gadā. Tas galvenokārt atrodas nieru un aknu šūnu citoplazmā.

Tā koncentrācija virs normālajām vērtībām ir saistīta ar daudzām slimībām, piemēram, B12 vitamīna deficītu vai kobalamīna malabsorbciju, dažu enzīmu, piemēram, mutāzes, fumarāzes, deficītu, ko var izraisīt ģenētiski defekti.

Kobalamīna negatīvā bilances agrīnu noteikšanu organismā veic, nosakot metilmalonskābes palielināšanos serumā. Citiem vārdiem sakot, kad trūkst B12 vitamīna, palielinās MMA koncentrācija serumā.

MMA traucē enerģijas ražošanu mitohondrijos, kavējot sukcinātu dehidrogenāzi - elektronu transportējošu olbaltumvielu kompleksu.

Mitohondriji - vieta šūnā, kur malonskābe var traucēt normālus metabolisma procesus. Luisa Hovarda. Avots: Wikimedia Commons.

Līdz ar to augsts MMA var negatīvi ietekmēt veselību. Ziņots par tā negatīvo ietekmi uz nervu sistēmu un nierēm. No otras puses, ļoti liels MMA pārpalikums izraisa acidūriju.

Apmācība cilvēka ķermenī

MMA ir atrodama ķermenī kā koenzīma L-metilmalonil-CoA daļa. Ja rodas fermenta L-metilmalonil-CoA-mutāzes darbības traucējumi, veidojas MMA.

Fermentam L-metilmalonil-CoA-mutāzei nepieciešams adenozil-kobalamīns, vitamīna B-12 koenzīms, kas katalizē L-metilmalonil-CoA atgriezenisku izomerizāciju par sukcinil-CoA. Tāpēc, ja nav pietiekami daudz adenozilkobalamīna, tiek iegūts pārmērīgs MMA.

Normāls MMA daudzums cilvēka asins serumā

Saskaņā ar ASV veiktajiem pētījumiem personas rase vai etniskā piederība ietekmē normālu MMA saturu asins serumā.

Asins analīžu laboratorija. Autors: Darko Stojanovic. Avots: Pixabay.

Baltiem, kas nav Hispanic, MMA koncentrācija serumā ir ievērojami augstāka nekā Hispanics-Mexican un Afro pēcnācējiem, kas nav Hispanic, pēdējiem ir viszemākā MMA koncentrācija serumā. Tika arī atklāts, ka personas vecums ietekmē MMA līmeni.

MMA koncentrācija sāk palielināties pēc 40 gadu vecuma un turpina pieaugt līdz ar vecumu. Pēc 70 gadu vecuma tas strauji palielinās.

Pēdējo varētu attiecināt uz traucētu nieru darbību. Tomēr nav skaidrs, vai pārmērīga MMA bojā nieres vai arī nieru bojājums citu iemeslu dēļ izraisa MMA palielināšanos.

Slimība, kas saistīta ar augstu metilmalonskābes līmeni

Ļoti augsta MMA līmeņa klātbūtne izraisa vielmaiņas traucējumus, ko sauc par acidūriju vai MMA acidemiju.

To veicina daļējs vai pilnīgs enzīma metilmalonil-CoA-mutāzes deficīts, kas ir mitohondriju enzīms, kas atkarīgs no B12 vitamīna un kas iejaucas valīna, izoleicīna un taukskābju oksidācijas pēdējā posmā.

Nav apstiprinātas šīs slimības terapijas. Tās pārvaldība ir samazināta līdz olbaltumvielu uzņemšanas samazināšanai, karnitīna un kofaktoru papildināšanai un medicīniskai uzraudzībai.

Tomēr ir izstrādāta iespējamā terapija, kas sastāv no Messenger RNS intravenozas ievadīšanas, kas iekapsulēts bioloģiski noārdāmās lipīdu nanodaļiņās.

Autors: frolicsomepl. Avots: Pixabay.

Minētā kurjera RNS kodē fermenta metilmalonil-CoA-mutāzes veidošanos, kas noved pie MMA samazināšanās plazmā.

Sintēze

Viena no metilmalonskābes sintēzēm laboratorijā, kas piesaistīja uzmanību, ir kālija akrilāta reakcija ar kālija tetrakarbonilhidrofurātu 4 stundas 70 ° C temperatūrā oglekļa monoksīda CO atmosfērā.

Reakcija ir katalītiska un viegli reproducējama, ja izceļas maigi apstākļi un raža ir lielāka par 95%. Tā bija pirmā akrilskābes hidrokarboksilēšana, lai iegūtu MMA.

Izmantojiet kā biomarķieri vitamīna B12 vai kobalamīna trūkuma gadījumā

Augsts MMA līmenis asins serumā ir saistīts ar B12 vitamīna trūkumu. Tiek lēsts, ka MMA koncentrācija serumā palielinās, pirms kobalamīna līmeņa pazemināšanās tiek konstatēta serumā vai nodara kaitējumu ķermenim.

Vegānu un lakto-ovo-veģetāriešu pētījumos B12 vitamīna deficīta noteikšanai tika izmantots seruma MMA.

Cilvēka asins analīzes. Avots: Pixabay.

Daži izmeklētāji atklāja, ka metformīna ārstēšana pacientiem ar 2. tipa cukura diabētu ir saistīta ar MMA koncentrācijas palielināšanos serumā. Šis efekts palielinās līdz ar ārstēšanas ar metformīnu laiku un ir saistīts ar B12 vitamīna līmeņa pazemināšanos šiem pacientiem.

Turklāt MMA ir pārbaudīta, lai noteiktu B12 vitamīna deficītu vēža slimniekiem un arī grūtniecēm.

Tomēr citi izmeklētāji norāda, ka seruma MMA koncentrācijas lietderība B12 vitamīna deficīta noteikšanā ir ierobežota pacientiem ar normālu nieru darbību un ļoti jauniem cilvēkiem.

Atsauces

1. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Metilmalonskābe. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Ganji, V. un Kafai, MR (2018). Populācijas standartvērtības seruma metilmalonskābes koncentrācijai un tās saistībai ar vecumu, dzimumu, rasi-etnisko piederību, piedevu lietošanu, nieru darbību un B12 vitamīna līmeni serumā pēc folijskābes stiprināšanas. Uzturvielas 2018, 10 (1): 74. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gallego-Narbón, A. et al. (2018). Metilmalonskābes līmeņi un to saistība ar kobalamīna piedevu spāņu veģetāriešiem. Augu pārtika cilvēku uzturam 2018, 73 (3): 166-171. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
4. Out, M. et al. (2018). Ilgstoša ārstēšana ar metformīnu 2. tipa cukura diabēta un metilmalonskābes gadījumā: randomizēta kontrolēta 4,3 gadu pētījuma posthoka analīze. Žurnāls Diabēts un tā komplikācijas. 32. sējums, 2. izdevums, 2018. gada februāris, 171. – 178. Lpp. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
5. An, D. et al. (2017). Sistēmiskā kurjera RNS terapija kā metilmaloniskās acidēmijas ārstēšana. Šūnu ziņojumi 2017, 21 (12), 3548-3558. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
6. Vashi, P. et al. (2016). Metilmalonskābe un homocisteīns kā B-12 vitamīna deficīta indikatori vēža gadījumā. PLOS ONE 2016 11 (1): e0147843. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
7. Choi, R. et al. (2016). Perspektīvs pētījums par metilmalonic un homocisteīna līmeni serumā grūtniecēm. Uzturvielas 2016, 8 (12): 797. Atgūts no ncbi.nlm.nih.gov.
8. Brunets, Dž. un Passelaigue, E. (1990). Pilnībā regioselektīva akrila atvasinājumu katalītiskā karbonilēšana: metilmalonskābes sintēze ar dzelzs pentakarbonilgrupas katalizēto akrilskābes hidrokarboksilāciju. Organometallics 1990, 9, 1711-1713. Atgūts no pubs.acs.org.