МЕТИЛМАЛОНОВАЯ КИСЛОТА: СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, СИНТЕЗ, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Метилмалоновая кислота представляет собой органическое соединение, химическая формула представляет собой С ₄ Н ₆ О ₄ или HOOC-СН (СН ₃ ) -СООН. Это дикарбоновая кислота, также известная как 2-метилпропандиовая кислота. Он содержится в организме человека, поскольку является производным метаболизма.

Метилмалоновая кислота является промежуточным звеном в метаболизме жиров и белков. Его преобразование в организме в другое соединение зависит от присутствия фермента, полученного из кобаламина или витамина B12.

Человеческая клетка визуализирована с помощью флуоресцентного микроскопа. В его цитоплазме образуется метилмалоновая кислота. Голубовато-зеленый: сердцевина. Красный: Мембрана. Марк Видаль. Источник: Wikimedia Commons.

Когда его концентрация в сыворотке крови достигает высоких значений, подозреваются такие проблемы, как дефицит витамина B12 или генетический дефицит некоторых ферментов. По этой причине наиболее актуально его использование для определения дефицита витамина B12.

Высокий уровень метилмалоновой кислоты может вызвать проблемы с нервной системой и почками. Если уровни чрезмерно высоки, возникает нарушение обмена веществ, называемое ацидурией, для которого не найдено лечебное лекарство, поскольку оно контролируется лишь до определенной степени.

Однако ученые-медики изучают новые способы лечения ацидурии, вызванной метилмалоновой кислотой.

Структура

Метилмалоновая кислота образована основной цепью из 3 атомов углерода, из которых один в центре присоединен к метильной группе –CH _3, а концевые атомы углерода принадлежат группам –COOH. Следовательно, это дикарбоновая кислота.

Структура молекулы малоновой кислоты или 2-метилпропандиовой кислоты. Fvasconcellos 18:59, 26 мая 2007 г. (UTC). Источник: Wikimedia Commons.

Номенклатура

- Метилмалоновая кислота

- 2-метилпропандиовая кислота

- 1,1-этандикарбоновая кислота

- ММА (метилмалоновая кислота)

свойства

Физическое состояние

Твердое вещество.

Молекулярный вес

118,09 г / моль

Температура плавления

135 ºC

Растворимость

В воде: 679,0 мг / мл.

Константа диссоциации

pK _a = 3,12 (при 20 ° С)

Расположение на природе

Это человеческий метаболит. Это означает, что он образуется в ходе определенных метаболических процессов, особенно из жиров и белков. Впервые он был выделен из мочи человека в 1957 году. Он расположен в основном в цитоплазме клеток почек и печени.

Его концентрация выше нормальных значений связана со многими заболеваниями, такими как дефицит витамина B12 или мальабсорбция кобаламина, дефицит некоторых ферментов, таких как мутаза, фумараза, среди других, которые могут быть вызваны генетическими дефектами.

Раннее выявление отрицательного баланса кобаламина в организме осуществляется путем определения повышения содержания метилмалоновой кислоты в сыворотке крови. Другими словами, при дефиците витамина B12 концентрация ММА в сыворотке увеличивается.

ММА препятствует выработке энергии в митохондриях, ингибируя сукцинатдегидрогеназу, белковый комплекс, переносящий электроны.

Митохондрии - место в клетке, где малоновая кислота может мешать нормальным процессам обмена веществ. Луиза Ховард. Источник: Wikimedia Commons.

Следовательно, высокий уровень ММА может негативно сказаться на здоровье. Сообщалось о его негативном влиянии на нервную систему и почки. С другой стороны, очень большой избыток ММА вызывает ацидурию.

Тренировка в человеческом теле

ММА содержится в организме как часть кофермента L-метилмалонил-КоА. При сбое в работе фермента L-метилмалонил-КоА-мутазы образуется ММА.

Фермент L-метилмалонил-КоА-мутаза требует аденозилкобаламина, кофермента витамина B-12, который катализирует обратимую изомеризацию L-метилмалонил-КоА в сукцинил-КоА. Следовательно, когда аденозилкобаламина недостаточно, получается избыток ММА.

Нормальное количество ММА в сыворотке крови человека

Согласно исследованиям, проведенным в США, расовая или этническая принадлежность человека влияет на нормальное содержание ММА в сыворотке крови.

Лаборатория анализа крови. Автор: Дарко Стоянович. Источник: Pixabay.

Белые неиспаноязычные люди имеют значительно более высокую концентрацию ММА в сыворотке, чем латиноамериканцы-мексиканцы и неиспаноязычные афро-потомки, причем у последних самая низкая концентрация ММА в сыворотке. Также было обнаружено, что возраст человека влияет на уровень ММА.

Концентрация ММА начинает увеличиваться после 40 лет и продолжает расти с возрастом. После 70 лет она резко увеличивается.

Последнее могло быть связано с нарушением функции почек. Однако неясно, повреждает ли избыток ММА почки или повреждение почек по другим причинам вызывает увеличение ММА.

Заболевание, связанное с высоким уровнем метилмалоновой кислоты

Присутствие очень высоких уровней ММА вызывает нарушение обмена веществ, называемое ацидурией или ацидемией ММА.

Этому способствует частичный или полный дефицит фермента метилмалонил-КоА-мутазы, который является митохондриальным ферментом, зависящим от витамина B12, который участвует на заключительной стадии окисления валина, изолейцина и жирных кислот.

Нет одобренных методов лечения этого заболевания. Его управление сводится к сокращению потребления белка, добавлению карнитина и кофакторов и медицинскому наблюдению.

Однако была разработана возможная терапия, состоящая из внутривенного введения информационной РНК, инкапсулированной в биоразлагаемые липидные наночастицы.

Автор: frolicsomepl. Источник: Pixabay.

Указанная информационная РНК кодирует образование фермента метилмалонил-КоА-мутазы, что приводит к снижению ММА в плазме.

Синтез

Одним из способов синтеза метилмалоновой кислоты в лаборатории, который привлек внимание, является реакция акрилата калия с тетракарбонилгидруроферратом калия в течение 4 часов при 70 ºC в атмосфере монооксида углерода CO.

Реакция является каталитической и хорошо воспроизводимой, когда выделяются мягкие условия и выход более 95%. Это было первое гидрокарбоксилирование акриловой кислоты с образованием ММА.

Использование в качестве биомаркера дефицита витамина B12 или кобаламина.

Высокий уровень ММА в сыворотке крови был связан с дефицитом витамина B12. Подсчитано, что концентрация ММА увеличивается в сыворотке до того, как в сыворотке будет обнаружено снижение кобаламина или это приведет к повреждению организма.

В исследованиях веганов и лакто-ово-вегетарианцев сыворотка ММА использовалась для определения дефицита витамина B12.

Анализы крови человека. Источник: Pixabay.

Некоторые исследователи обнаружили, что лечение метформином пациентов с диабетом 2 типа связано с увеличением концентрации ММА в сыворотке. Этот эффект усиливается со временем лечения метформином и связан со снижением уровня витамина B12 у этих пациентов.

Кроме того, ММА был протестирован для определения дефицита витамина B12 у онкологических больных, а также у беременных женщин.

Однако другие исследователи предполагают, что полезность концентрации ММА в сыворотке для определения дефицита витамина B12 ограничена у пациентов с нормальной функцией почек и у очень молодых людей.

Ссылки

1. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Метилмалоновая кислота. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Ганджи В. и Кафаи М.Р. (2018). Эталонные значения концентрации метилмалоновой кислоты в сыворотке крови и ее связь с возрастом, полом, расовой и этнической принадлежностью, использованием добавок, функцией почек и витамином B12 в сыворотке крови в постфолиевой кислоте. Питательные вещества 2018, 10 (1): 74. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gallego-Narbón, A. et al. (2018). Уровни метилмалоновой кислоты и их связь с добавкой кобаламина у испанских вегетарианцев. Растительные продукты для питания человека 2018, 73 (3): 166-171. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
4. Out, M. et al. (2018). Долгосрочное лечение метформином при сахарном диабете 2 типа и метилмалоновой кислотой: постфактум анализ рандомизированного контролируемого 4,3-летнего исследования. Журнал диабета и его осложнений. Том 32, выпуск 2, февраль 2018 г., страницы 171-178. Восстановлено с sciencedirect.com.
5. An, D. et al. (2017). Системная терапия матричной РНК как лечение метилмалоновой ацидемии. Cell Reports 2017, 21 (12), 3548-3558. Восстановлено с sciencedirect.com.
6. Ваши П. и др. (2016). Метилмалоновая кислота и гомоцистеин как индикаторы дефицита витамина B-12 при раке. PLoS ONE 2016 11 (1): e0147843. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
7. Choi, R. et al. (2016). Проспективное исследование сывороточного метилмалоника и гомоцистеина у беременных женщин. Питательные вещества 2016, 8 (12): 797. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
8. Брюне, Ж.-Ж. и Passelaigue, E. (1990). Полностью региоселективное каталитическое карбонилирование акриловых производных: синтез метилмалоновой кислоты гидрокарбоксилированием акриловой кислоты, катализируемым пентакарбонилом железа. Металлоорганические соединения 1990, 9, 1711-1713. Восстановлено с pubs.acs.org.