МЕТИЛМАЛОНОВА КИСЕЛИНА: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, СИНТЕЗ, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

В метилмалонова киселина е органично съединение, чиято химична формула е С ₄ H ₆ O ₄ или НООС-СН (СН ₃) -СООН. Това е дикарбоксилова киселина, известна още като 2-метилпропандионова киселина. Той се намира в човешкото тяло, тъй като е производно на метаболизма.

Метилмалоновата киселина е междинен продукт в метаболизма на мазнините и протеините. Превръщането му в организма в друго съединение зависи от наличието на ензим, получен от кобаламин или витамин В12.

Човешката клетка се визуализира чрез флуоресцентен микроскоп. В своята цитоплазма се образува метилмалонова киселина. Синкаво зелено: сърцевина. Червено: Мембрана. Марк Видал. Източник: Wikimedia Commons.

Когато концентрацията му в кръвния серум достигне високи стойности, се подозират проблеми като дефицит на витамин В12 или генетичен дефицит на някои ензими. Поради тази причина най-подходящата му употреба е за определяне на дефицита на витамин В12.

Високите нива на метилмалонова киселина могат да причинят проблеми с нервната система и бъбреците. Ако нивата са прекомерно високи, възниква метаболитно нарушение, наречено ацидурия, за което не е намерено лечебно лекарство, тъй като то е било контролирано само до известна степен.

Медицинските учени обаче изучават нови начини за лечение на ацидурия, причинена от метилмалонова киселина.

структура

Метилмалонова киселина се образува от основната верига на 3 въглеродни атома, от които един в центъра е прикрепен метилова група -СН ₃ и крайните въглероди принадлежат към -СООН групи. Следователно това е дикарбоксилова киселина.

Структура на молекулата на малонова киселина или 2-метилпропандионова киселина. Fvasconcellos 18:59, 26 май 2007 (UTC). Източник: Wikimedia Commons.

номенклатура

- Метилмалонова киселина

- 2-метилпропандионова киселина

- 1,1-етандикарбоксилова киселина

- MMA (метилмалонова киселина)

Имоти

Физическо състояние

Твърдо вещество.

Молекулно тегло

118,09 g / mol

Точка на топене

135 ºC

разтворимост

Във вода: 679.0 mg / mL

Константа на дисоциация

pK _a = 3,12 (при 20 ° C)

Местоположение сред природата

Това е човешки метаболит. Това означава, че се образува по време на определени метаболитни процеси, особено от мазнини и протеини. Изолирана е от човешка урина за първи път през 1957 г. Разположена е главно в клетъчната цитоплазма на бъбреците и черния дроб.

Концентрацията му над нормалните стойности е свързана с много заболявания, като дефицит на витамин В12 или малабсорбция на кобаламин, дефицит на някои ензими като мутаза, фумараза, наред с други, които могат да бъдат причинени от генетични дефекти.

Ранното откриване на отрицателен баланс на кобаламин в организма се извършва чрез определяне на увеличението на метилмалоновата киселина в серума. С други думи, когато витамин В12 има дефицит, концентрацията на ММА в серума се увеличава.

ММА пречи на производството на енергия в митохондриите чрез инхибиране на сукцинат дехидрогеназа, електронно-транспортиращ протеинов комплекс.

Митохондрия, място в клетката, където малоновата киселина може да попречи на нормалните процеси на метаболизма. Луиза Хауърд. Източник: Wikimedia Commons.

Следователно, високата ММА може да има отрицателен ефект върху здравето. Отчетено е отрицателното му въздействие върху нервната система и бъбреците. От друга страна, много голям излишък на ММА причинява ацидурия.

Тренировки в човешкото тяло

MMA се намира в тялото като част от коензима L-метилмалонил-CoA. Когато има неизправност на ензима L-метилмалонил-CoA-мутаза, MMA се образува.

Ензимът L-метилмалонил-КоА-мутаза изисква аденозил-кобаламин, коензим на витамин В-12, който катализира обратимата изомеризация на L-метилмалонил-КоА до сукцинил-КоА. Следователно, когато няма достатъчно аденозил-кобаламин, се получава излишък на ММА.

Нормално количество MMA в човешки кръвен серум

Според проучвания, проведени в САЩ, расата или етническата принадлежност на човека влияят на нормалното съдържание на MMA в кръвния серум.

Лаборатория за анализ на кръвта Автор: Дарко Стоянович. Източник: Pixabay

Неиспаноядните бели имат значително по-висока серумна концентрация на ММА в сравнение с латиноамериканците и мексиканците и неиспаноядрите афро-потомци, като последните имат най-ниска серумна концентрация на ММА. Установено е също, че възрастта на човека влияе на нивото на ВМА.

Концентрацията на ММА започва да се увеличава след 40-годишна възраст и продължава да се увеличава с възрастта. След 70-годишна възраст тя рязко се увеличава.

Последното може да се дължи на нарушена функция на бъбреците. Не е ясно обаче дали излишъкът на MMA уврежда бъбреците или дали увреждането на бъбреците по други причини причинява увеличаването на MMA.

Заболяване, свързано с високи нива на метилмалонова киселина

Наличието на много високи нива на ММА причинява метаболитно разстройство, наречено ацидурия или ММА ацидемия.

Той се подпомага от частичен или пълен дефицит на ензима метилмалонил-CoA-мутаза, който е митохондриален ензим, зависим от витамин В12, който се намесва в последния етап на окисляването на валин, изолевцин и мастни киселини.

Няма одобрени терапии за това заболяване. Управлението му се свежда до намаляване на приема на протеини, добавка на карнитин и кофактори и медицински мониторинг.

Въпреки това е разработена възможна терапия, състояща се от интравенозно приложение на пратена РНК, капсулирана в биоразградими липидни наночастици.

Автор: frolicsomepl. Източник: Pixabay

Споменатата пратена РНК кодира образуването на ензима метилмалонил-CoA-мутаза, което води до намаляване на MMA в плазмата.

синтез

Една от синтезите на метилмалонова киселина в лабораторията, която привлече вниманието, е реакцията на калиев акрилат с калиев тетракарбонилхидророферрат в продължение на 4 часа при 70 ° С в атмосфера на въглероден оксид СО.

Реакцията е каталитична и силно възпроизводима, където се открояват леки условия и добив над 95%. Това беше първото хидрокарбоксилиране на акриловата киселина, което даде ММА.

Използвайте като биомаркер при недостиг на витамин В12 или кобаламин

Високите нива на ММА в кръвния серум са свързани с недостиг на витамин В12. Изчислено е, че концентрацията на ММА се повишава в серума преди да се установи намалението на кобаламин в серума или да причини увреждане на организма.

В проучвания на вегани и лакто-ово-вегетарианци се използва серумен ММА за определяне на дефицит на витамин В12.

Човешки кръвни изследвания. Източник: Pixabay

Някои изследователи откриха, че лечението с метформин на пациенти с диабет тип 2 е свързано с повишаване на серумната концентрация на ММА. Този ефект се увеличава с времето на лечение с метформин и е свързан с намаляването на нивата на витамин В12 при тези пациенти.

В допълнение, MMA е тестван за определяне на дефицит на витамин B12 при пациенти с рак, а също и при бременни жени.

Други изследователи обаче предполагат, че полезността на серумната концентрация на ММА при определяне на дефицита на витамин В12 е ограничена при пациенти с нормална бъбречна функция и при много млади хора.

Препратки

1. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Метилмалонова киселина. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Ganji, V. и Kafai, MR (2018). Референтни стойности за популацията на серумните концентрации на метилмалоновата киселина и нейната връзка с възрастта, пола, расовата етническа принадлежност, употребата на добавки, функцията на бъбреците и серумния витамин В12 в пост-фолиевата киселина. Хранителни вещества 2018, 10 (1): 74. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gallego-Narbón, A. et al. (2018). Нива на метилмалонова киселина и връзката им с добавката на кобаламин при испански вегетарианци. Растителни храни за хранене на човека 2018, 73 (3): 166-171. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
4. Вън, М. и др. (2018). Дългосрочно лечение с метформин при диабет тип 2 и метилмалонова киселина: Post Hoc анализ на рандомизирано контролирано проучване от 4,3 години. Списание за диабета и неговите усложнения. Том 32, брой 2, февруари 2018 г., страници 171-178. Възстановени от sciencedirect.com.
5. An, D. et al. (2017). Системната месинджерна РНК терапия като лечение на метилмалонова ацидемия. Cell Reports 2017, 21 (12), 3548-3558. Възстановени от sciencedirect.com.
6. Vashi, P. et al. (2016 г.). Метилмалонова киселина и хомоцистеин като индикатори за дефицит на витамин В-12 при рак. PLOS ONE 2016 11 (1): e0147843. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
7. Choi, R. et al. (2016 г.). Проспективно проучване на серумния метилмалонов и хомоцистеин при бременни жени. Хранителни вещества 2016, 8 (12): 797. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
8. Brunet, J.-J. и Passelaigue, E. (1990). Напълно региоселективно каталитично карбонилиране на акрилни производни: синтез на метилмалонова киселина чрез катализиран желязо пентакарбонил хидрокарбоксилиране на акрилна киселина. Organometallics 1990, 9, 1711-1713. Възстановено от pubs.acs.org.