METHYLMALONSYRE: STRUKTUR, EGENSKABER, SYNTESE, ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den methylmalonsyresænkende er en organisk forbindelse, hvis kemiske formel er C ₄ H ₆ O ₄ eller HOOC-CH (₃) -COOH. Det er en dicarboxylsyre, også kendt som 2-methylpropandisyre. Det findes i den menneskelige krop, da det er et derivat af metabolisme.

Methylmalonsyre er et mellemprodukt i metabolismen af ​​fedt og proteiner. Dens omdannelse i kroppen til en anden forbindelse afhænger af tilstedeværelsen af ​​et enzym afledt af cobalamin eller vitamin B12.

Human celle visualiseret gennem et fluorescensmikroskop. I sin cytoplasma dannes methylmalonsyre. Blågrøn: kerne. Rød: Membran. Marc Vidal. Kilde: Wikimedia Commons.

Når dets koncentration i blodserumet når høje værdier, er der mistanke om problemer som vitamin B12-mangel eller genetisk mangel på nogle enzymer. Af denne grund er dens mest relevante anvendelse til bestemmelse af vitamin B12-mangel.

Høje niveauer af methylmalonsyre kan forårsage problemer med nervesystemet og nyrerne. Hvis niveauerne er for høje, forekommer en metabolisk lidelse kaldet aciduria, som der ikke er fundet et helbredelsesmiddel på, da det kun er blevet kontrolleret i en vis grad.

Imidlertid studerer medicinske forskere nye måder at behandle aciduria forårsaget af methylmalonsyre.

Struktur

Methylmalonsyre er dannet af en hovedkæde af 3 carbonatomer, hvoraf den ene i midten har vedhæftet en methylgruppe CH ₃ og endelige carbonatomer hører til -COOH-grupper. Derfor er det en dicarboxylsyre.

Struktur af molekylet af malonsyre eller 2-methylpropandisyre. Fvasconcellos 18:59, 26 maj 2007 (UTC). Kilde: Wikimedia Commons.

nomenklatur

- Methylmalonsyre

- 2-methylpropandisyre

- 1,1-ethandicarboxylsyre

- MMA (MethylMalonic Acid)

Ejendomme

Fysisk tilstand

Solid.

Molekylær vægt

118,09 g / mol

Smeltepunkt

135 ºC

Opløselighed

I vand: 679,0 mg / ml

Dissociation konstant

pKa _a = 3,12 (ved 20 ° C)

Placering i naturen

Det er en human metabolit. Det betyder, at det dannes under visse metaboliske processer, især fra fedt og proteiner. Den blev isoleret fra human urin for første gang i 1957. Den er hovedsageligt placeret i den celleformede cytoplasma i nyrerne og leveren.

Dets koncentration over normale værdier er forbundet med mange sygdomme, såsom vitamin B12-mangel eller cobalamin-malabsorption, mangel på nogle enzymer, såsom mutase, fumarase, blandt andre, som kan være forårsaget af genetiske defekter.

Den tidlige detektion af en negativ balance af cobalamin i organismen udføres ved at bestemme forøgelsen af ​​methylmalonsyre i serum. Med andre ord, når vitamin B12 er mangelfuld, øges koncentrationen af ​​MMA i serum.

MMA forstyrrer energiproduktionen i mitokondrierne ved at hæmme succinatdehydrogenase, et elektrontransporterende proteinkompleks.

Mitochondria, et sted i cellen, hvor malonsyre kan forstyrre normale metabolismeprocesser. Louisa Howard. Kilde: Wikimedia Commons.

Derfor kan en høj MMA have en negativ effekt på helbredet. Dets negative virkning på nervesystemet og nyrerne er rapporteret. På den anden side forårsager et meget stort overskud af MMA surhed.

Træning i den menneskelige krop

MMA findes i kroppen som en del af coenzymet L-methylmalonyl-CoA. Når der er en funktionsfejl i enzymet L-methylmalonyl-CoA-mutase, dannes MMA.

Enzymet L-methylmalonyl-CoA-mutase kræver adenosyl-cobalamin, et coenzym af vitamin B-12, der katalyserer den reversible isomerisering af L-methylmalonyl-CoA til succinyl-CoA. Når der ikke er tilstrækkelig adenosyl-cobalamin, opnås overskydende MMA.

Normal mængde MMA i humant blodserum

I henhold til undersøgelser udført i USA påvirker personens race eller etnicitet det normale indhold af MMA i blodserumet.

Blodanalyselaboratorium. Forfatter: Darko Stojanovic. Kilde: Pixabay.

Ikke-latinamerikanske hvide har en markant højere MMA-koncentration i serum end latinamerikanere-mexikanere og ikke-spanske afro-efterkommere, hvor sidstnævnte har den laveste serum-MMA-koncentration. Det blev også fundet, at personens alder påvirker niveauet af MMA.

MMA-koncentrationen begynder at stige efter 40-årsalderen og fortsætter med at stige med alderen. Efter 70-årsalderen stiger det kraftigt.

Sidstnævnte kunne tilskrives nedsat nyrefunktion. Det er imidlertid ikke klart, om overskydende MMA skader nyrerne, eller om beskadigelse af nyrerne af andre årsager forårsager stigningen i MMA.

Sygdom forbundet med høje niveauer af methylmalonsyre

Tilstedeværelsen af ​​meget høje niveauer af MMA forårsager en metabolisk lidelse kaldet aciduria eller MMA acidemia.

Det fremmes ved en delvis eller total mangel på enzymet methylmalonyl-CoA-mutase, som er et mitokondrielt enzym, der er afhængig af vitamin B12, der griber ind i det sidste trin med oxidation af valin, isoleucin og fedtsyrer.

Der er ingen godkendte behandlinger mod denne sygdom. Dens styring reduceres til reduktion af proteinindtagelse, carnitin og cofactor-supplementering og medicinsk overvågning.

Imidlertid er der udviklet en mulig terapi bestående af intravenøs indgivelse af messenger RNA indkapslet i bionedbrydelige lipid nanopartikler.

Forfatter: frolicsomepl. Kilde: Pixabay.

Nævnte messenger-RNA koder for dannelsen af ​​enzymet methylmalonyl-CoA-mutase, hvilket fører til reduktion af MMA i plasma.

syntese

En af synteserne af methylmalonsyre i laboratoriet, der har tiltrukket opmærksomhed, er reaktionen af ​​kaliumacrylat med kaliumtetracarbonylhyduroferrat i 4 timer ved 70 ° C under en atmosfære af kulilte CO.

Reaktionen er katalytisk og meget reproducerbar, hvor milde betingelser og et udbytte på over 95% skiller sig ud. Det var den første hydrocarboxylering af acrylsyre til opnåelse af MMA.

Brug som biomarkør til vitamin B12 eller cobalaminmangel

Høje niveauer af MMA i blodserum er blevet forbundet med vitamin B12-mangel. Det estimeres, at koncentrationen af ​​MMA stiger i serumet, før faldet i cobalamin påvises i serum eller forårsager skade på kroppen.

I undersøgelser af veganere og lakto-ovo-vegetarer er serum MMA blevet brugt til at bestemme vitamin B12-mangel.

Menneskelige blodprøver. Kilde: Pixabay.

Visse efterforskere fandt, at metforminbehandling af patienter med type 2-diabetes er forbundet med en stigning i serum-MMA-koncentration. Denne effekt øges med tidspunktet for behandling med metformin og er forbundet med faldet i vitamin B12-niveauer hos disse patienter.

Derudover er MMA testet for at bestemme vitamin B12-mangel hos kræftpatienter og også hos gravide kvinder.

Andre undersøgere antyder imidlertid, at nytten af ​​serum-MMA-koncentration til bestemmelse af vitamin B12-mangel er begrænset hos patienter med normal nyrefunktion og hos meget unge mennesker.

Referencer

1. US National Library of Medicine. (2019). Methylmalonsyre. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Ganji, V. og Kafai, MR (2018). Befolkningsreferenceværdier for koncentration af serummetylmalonsyre og dets forhold til alder, køn, race-etnicitet, tillægsanvendelse, nyrefunktion og vitamin B12 i serum i post-folinsyre-befæstning. Næringsstoffer 2018, 10 (1): 74. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gallego-Narbón, A. et al. (2018). Methylmalonsyre niveauer og deres relation til Cobalamin-supplementering hos spanske vegetarer. Plantefødevarer til human ernæring 2018, 73 (3): 166-171. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
4. Out, M. et al. (2018). Langtidsbehandling med metformin i type 2-diabetes og methylmalonsyre: Post-hoc-analyse af et randomiseret kontrolleret 4,3-årigt forsøg. Journal of Diabetes og dets komplikationer. Bind 32, udgave 2, februar 2018, side 171-178. Gendannes fra sciencedirect.com.
5. An, D. et al. (2017). Systemisk Messenger RNA-terapi som en behandling af methylmalonic acidemia. Cellrapporter 2017, 21 (12), 3548-3558. Gendannes fra sciencedirect.com.
6. Vashi, P. et al. (2016). Methylmalonsyre og homocystein som indikatorer for vitamin B-12-mangel i kræft. PLoS ONE 2016 11 (1): e0147843. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
7. Choi, R. et al. (2016). En prospektiv undersøgelse af serummetylmalonic og homocystein hos gravide kvinder. Ernæringsstoffer 2016, 8 (12): 797. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
8. Brunet, J.-J. og Passelaigue, E. (1990). Fuldt Regioselektiv katalytisk carbonylering af akrylderivater: Syntese af methylmalonsyre ved jern Pentacarbonyl katalyseret hydrocarboxylering af akrylsyre. Organometallics 1990, 9, 1711-1713. Gendannes fra pubs.acs.org.