Methylmalonsäurestruktur, Eigenschaften, Synthese, Verwendung

Das Methylmalonsäure ist eine organische Verbindung mit der chemischen Formel C.₄H.₆ODER₄ oder HOOC-CH (CH₃) -COOH. Es ist eine Dicarbonsäure, die auch als 2-Methylpropandisäure bekannt ist. Es kommt im menschlichen Körper vor, da es ein Derivat des Stoffwechsels ist.

Methylmalonsäure ist ein Zwischenprodukt im Stoffwechsel von Fetten und Proteinen. Seine Umwandlung im Körper in Richtung einer anderen Verbindung hängt von der Anwesenheit eines Enzyms ab, das von Cobalamin oder Vitamin B12 abgeleitet ist.

Wenn seine Konzentration im Blutserum hohe Werte erreicht, werden Probleme wie Vitamin B12-Mangel oder genetischer Mangel einiger Enzyme vermutet. Aus diesem Grund ist seine wichtigste Verwendung die Bestimmung des Vitamin-B12-Mangels..

Hohe Methylmalonsäurespiegel können Probleme mit dem Nervensystem und den Nieren verursachen. Wenn die Spiegel übermäßig hoch sind, tritt eine Stoffwechselstörung namens Azidurie auf, für die kein Heilmittel gefunden wurde, da sie nur bis zu einem gewissen Grad kontrolliert wurde.

Medizinische Wissenschaftler untersuchen jedoch neue Wege zur Behandlung der durch Methylmalonsäure verursachten Azidurie..

Artikelverzeichnis

• 1 Struktur
• 2 Nomenklatur
• 3 Eigenschaften
  • 3.1 Physikalischer Zustand
  • 3.2 Molekulargewicht
  • 3.3 Schmelzpunkt
  • 3.4 Löslichkeit
  • 3.5 Dissoziationskonstante
• 4 Lage in der Natur
  • 4.1 Training im menschlichen Körper
  • 4.2 Normale Menge an MMA im menschlichen Blutserum
  • 4.3 Krankheit, die mit hohen Methylmalonsäurespiegeln verbunden ist
• 5 Synthese
• 6 Verwendung als Biomarker bei Vitamin B12- oder Cobalaminmangel
• 7 Referenzen

Struktur

Methylmalonsäure wird durch eine Hauptkette von 3 Kohlenstoffen gebildet, von denen die in der Mitte eine Methylgruppe -CH gebunden hat₃ und die Endkohlenstoffe gehören zu -COOH-Gruppen. Daher ist es eine Dicarbonsäure.

Nomenklatur

- Methylmalonsäure

- 2-Methylpropandisäure

- 1,1-Ethandicarbonsäure

- MMA Methylmalonsäure)

Eigenschaften

Körperlicher Status

Solide.

Molekulargewicht

118,09 g / mol

Schmelzpunkt

135 ºC

Löslichkeit

In Wasser: 679,0 mg / ml

Dissoziationskonstante

pK_zu = 3,12 (bei 20 ° C)

Lage in der Natur

Es ist ein menschlicher Metabolit. Das heißt, es wird bei bestimmten Stoffwechselprozessen gebildet, insbesondere aus Fetten und Proteinen. Es wurde erstmals 1957 aus menschlichem Urin isoliert. Es befindet sich hauptsächlich im zellulären Zytoplasma der Nieren und der Leber..

Seine Konzentration über den Normalwerten ist mit vielen Krankheiten verbunden, wie Vitamin B12-Mangel oder Cobalamin-Malabsorption, Mangel an einigen Enzymen wie Mutase, Fumarase usw., die durch genetische Defekte verursacht werden können.

Die Früherkennung eines negativen Cobalamin-Gleichgewichts im Organismus erfolgt durch Bestimmung des Anstiegs der Methylmalonsäure im Serum. Mit anderen Worten, wenn Vitamin B12 fehlt, steigt die Konzentration von MMA im Serum an..

MMA stört die Energieerzeugung in den Mitochondrien, indem es die Succinatdehydrogenase, einen elektronentransportierenden Proteinkomplex, hemmt.

Folglich kann eine hohe MMA die Gesundheit negativ beeinflussen. Über seine negativen Auswirkungen auf das Nervensystem und die Nieren wurde berichtet. Andererseits verursacht ein sehr großer Überschuss an MMA eine Azidurie.

Training im menschlichen Körper

MMA wird im Körper als Teil des Coenzyms L-Methylmalonyl-CoA gefunden. Bei einer Fehlfunktion des Enzyms L-Methylmalonyl-CoA-Mutase entsteht MMA.

Das Enzym L-Methylmalonyl-CoA-Mutase benötigt Adenosyl-Cobalamin, ein Coenzym von Vitamin B-12, das die reversible Isomerisierung von L-Methylmalonyl-CoA zu Succinyl-CoA katalysiert. Wenn daher nicht genügend Adenosylcobalamin vorhanden ist, wird überschüssiges MMA erhalten..

Normale Menge an MMA im menschlichen Blutserum

Nach in den USA durchgeführten Studien beeinflusst die Rasse oder ethnische Zugehörigkeit der Person den normalen MMA-Gehalt im Blutserum.

Nicht-hispanische Weiße haben eine signifikant höhere Serum-MMA-Konzentration als Hispanic-Mexikaner und nicht-hispanische Afro-Nachkommen, wobei letztere die niedrigste Serum-MMA-Konzentration aufweisen. Es wurde auch festgestellt, dass das Alter der Person einen Einfluss auf das MMA-Niveau hat.

Die Konzentration von MMA beginnt nach dem 40. Lebensjahr zuzunehmen und steigt mit zunehmendem Alter weiter an. Nach dem 70. Lebensjahr steigt es stark an.

Letzteres könnte auf eine beeinträchtigte Nierenfunktion zurückgeführt werden. Es ist jedoch nicht klar, ob überschüssiges MMA die Nieren schädigt oder ob eine Schädigung der Nieren aus anderen Gründen den Anstieg des MMA verursacht..

Krankheit, die mit hohen Methylmalonsäurespiegeln verbunden ist

Sehr hohe MMA-Spiegel verursachen eine Stoffwechselstörung, die als MMA-Azidurie oder Azidämie bezeichnet wird..

Es wird durch einen teilweisen oder vollständigen Mangel des Enzyms Methylmalonyl-CoA-Mutase gefördert, bei dem es sich um ein von Vitamin B12 abhängiges mitochondriales Enzym handelt, das in den letzten Schritt der Oxidation von Valin, Isoleucin und Fettsäuren eingreift.

Es gibt keine zugelassenen Therapien für diese Krankheit. Das Management reduziert sich auf die Reduzierung der Proteinaufnahme, der Supplementierung mit Carnitin und Cofaktoren sowie auf die medizinische Überwachung.

Es wurde jedoch eine mögliche Therapie entwickelt, die aus der intravenösen Verabreichung von Messenger-RNA besteht, die in biologisch abbaubaren Lipidnanopartikeln eingekapselt ist..

Diese Messenger-RNA codiert die Bildung des Enzyms Methylmalonyl-CoA-Mutase, was zur Reduktion von MMA im Plasma führt.

Synthese

Eine der Synthesen von Methylmalonsäure im Labor, die Aufmerksamkeit erregt hat, ist die Reaktion von Kaliumacrylat mit Kaliumtetracarbonylhydruroferrat für 4 Stunden bei 70 ° C unter einer Atmosphäre von Kohlenmonoxid CO.

Die Reaktion ist katalytisch und hoch reproduzierbar, wobei milde Bedingungen und eine Ausbeute von mehr als 95% hervorstechen. Es war die erste Hydrocarboxylierung von Acrylsäure, die MMA ergab.

Verwendung als Biomarker bei Vitamin B12- oder Cobalaminmangel

Hohe MMA-Spiegel im Blutserum wurden mit einem Vitamin-B12-Mangel in Verbindung gebracht. Es wird geschätzt, dass die Konzentration von MMA im Serum zunimmt, bevor die Abnahme von Cobalamin im Serum festgestellt wird oder den Körper schädigt.

In Studien an Veganern und Lacto-Ovovegetariern wurde Serum-MMA verwendet, um den Vitamin-B12-Mangel zu bestimmen.

Bestimmte Forscher fanden heraus, dass die Behandlung mit Metformin bei Patienten mit Typ-2-Diabetes mit einer erhöhten MMA-Konzentration im Serum verbunden ist. Dieser Effekt nimmt mit der Zeit der Behandlung mit Metformin zu und ist mit der Abnahme des Vitamin B12-Spiegels bei diesen Patienten verbunden..

Darüber hinaus wurde MMA getestet, um den Vitamin-B12-Mangel bei Patienten mit Krebstumoren und auch bei schwangeren Frauen festzustellen..

Andere Forscher schlagen jedoch vor, dass die Nützlichkeit der Serum-MMA-Konzentration bei der Bestimmung des Vitamin-B12-Mangels bei Patienten mit normaler Nierenfunktion und bei sehr jungen Menschen begrenzt ist..

Verweise

1. UNS. Nationalbibliothek für Medizin. (2019). Methylmalonsäure. Wiederhergestellt von: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Ganji, V. und Kafai, M.R. (2018). Populationsreferenzwerte für Serum-Methylmalonsäure-Konzentrationen und ihre Beziehung zu Alter, Geschlecht, Rassen-Ethnizität, Verwendung von Nahrungsergänzungsmitteln, Nierenfunktion und Serum-Vitamin B12 in der Post-Folsäure-Anreicherung. Nutrients 2018, 10 (1): 74. Von ncbi.nlm.nih.gov wiederhergestellt.
3. Gallego-Narbón, A. et al. (2018). Methylmalonsäurespiegel und ihre Beziehung zur Cobalamin-Supplementierung bei spanischen Vegetariern. Plant Foods for Human Nutrition 2018, 73 (3): 166-171. Von ncbi.nlm.nih.gov wiederhergestellt.
4. Out, M. et al. (2018). Langzeitbehandlung mit Metformin bei Typ-2-Diabetes und Methylmalonsäure: Post-Hoc-Analyse einer randomisierten kontrollierten 4,3-Jahres-Studie. Journal of Diabetes und seine Komplikationen. Band 32, Ausgabe 2, Februar 2018, Seiten 171-178. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
5. An, D. et al. (2017). Systemische Messenger-RNA-Therapie zur Behandlung von Methylmalonazidämie. Cell Reports 2017, 21 (12), 3548 & ndash; 3558. Von sciencedirect.com wiederhergestellt.
6. Vashi, P. et al. (2016). Methylmalonsäure und Homocystein als Indikatoren für Vitamin B-12-Mangel bei Krebs. PLoS ONE 2016 11 (1): e0147843. Von ncbi.nlm.nih.gov wiederhergestellt.
7. Choi, R. et al. (2016). Eine prospektive Studie zu Methylmalon und Homocystein im Serum bei schwangeren Frauen. Nutrients 2016, 8 (12): 797. Von ncbi.nlm.nih.gov wiederhergestellt.
8. Brunet, J.-J. und Passelaigue, E. (1990). Vollregioselektive katalytische Carbonylierung von Acrylderivaten: Synthese von Methylmalonsäure durch Eisenpentacarbonyl-katalysierte Hydrocarboxylierung von Acrylsäure. Organometallics 1990, 9, 1711 & ndash; 1713. Von pubs.acs.org wiederhergestellt.