Methylmalonzuurstructuur, eigenschappen, synthese, gebruik

De methylmalonzuur is een organische verbinding waarvan de chemische formule C is₄H.₆OF₄ of HOOC-CH (CH₃) -COOH. Het is een dicarbonzuur dat ook wel bekend staat als 2-methylpropaandizuur. Het wordt in het menselijk lichaam aangetroffen omdat het een afgeleide is van het metabolisme.

Methylmalonzuur is een tussenproduct in het metabolisme van vetten en eiwitten. De transformatie ervan in het lichaam naar een andere verbinding hangt af van de aanwezigheid van een enzym dat is afgeleid van cobalamine of vitamine B12.

Wanneer de concentratie in het bloedserum hoge waarden bereikt, worden problemen zoals vitamine B12-tekort of genetische tekortkoming van sommige enzymen vermoed. Om deze reden is het meest relevante gebruik het voor het bepalen van vitamine B12-tekort..

Hoge concentraties methylmalonzuur kunnen problemen veroorzaken met het zenuwstelsel en de nieren. Als de spiegels buitensporig hoog zijn, treedt een stofwisselingsstoornis op, genaamd acidurie, waarvoor geen genezend medicijn is gevonden, omdat het slechts tot op zekere hoogte onder controle is gehouden.

Medische wetenschappers bestuderen echter nieuwe manieren om acidurie veroorzaakt door methylmalonzuur te behandelen..

Artikel index

• 1 Structuur
• 2 Nomenclatuur
• 3 Eigenschappen
  • 3.1 Fysieke toestand
  • 3.2 Molecuulgewicht
  • 3.3 Smeltpunt
  • 3.4 Oplosbaarheid
  • 3.5 Dissociatieconstante
• 4 Locatie in de natuur
  • 4.1 Training in het menselijk lichaam
  • 4.2 Normale hoeveelheid MMA in menselijk bloedserum
  • 4.3 Ziekte geassocieerd met hoge niveaus van methylmalonzuur
• 5 Synthese
• 6 Gebruik als biomarker voor vitamine B12- of cobalamine-tekort
• 7 referenties

Structuur

Methylmalonzuur wordt gevormd door een hoofdketen van 3 koolstofatomen waarvan die in het midden een methylgroep -CH heeft bevestigd₃ en de eind-koolstofatomen behoren tot -COOH-groepen. Daarom is het een dicarbonzuur.

Nomenclatuur

- Methylmalonzuur

- 2-methylpropaandizuur

- 1,1-ethaandicarbonzuur

- MMA MethylMalonic zuur​

Eigendommen

Fysieke toestand

Solide.

Molecuulgewicht

118,09 g / mol

Smeltpunt

135 ºC

Oplosbaarheid

In water: 679,0 mg / ml

Dissociatieconstante

pK_naar = 3.12 (bij 20 ºC)

Locatie in de natuur

Het is een menselijke metaboliet. Dat betekent dat het wordt gevormd tijdens bepaalde stofwisselingsprocessen, vooral uit vetten en eiwitten. Het werd in 1957 voor het eerst geïsoleerd uit menselijke urine. Het bevindt zich voornamelijk in het cellulaire cytoplasma van de nieren en de lever..

De concentratie boven de normale waarden wordt in verband gebracht met vele ziekten, zoals vitamine B12-tekort of cobalamine-malabsorptie, tekort aan sommige enzymen zoals mutase, fumarase, onder andere, die kunnen worden veroorzaakt door genetische defecten.

De vroege detectie van een negatieve balans van cobalamine in het organisme wordt uitgevoerd door de toename van methylmalonzuur in serum te bepalen. Met andere woorden, wanneer vitamine B12 een tekort heeft, neemt de concentratie van MMA in serum toe..

MMA verstoort de energieproductie in de mitochondriën door het remmen van succinaatdehydrogenase, een elektronentransporterend eiwitcomplex.

Bijgevolg kan een hoge MMA een negatief effect hebben op de gezondheid. Het negatieve effect op het zenuwstelsel en de nieren is gemeld. Aan de andere kant veroorzaakt een zeer grote overmaat aan MMA acidurie.

Training in het menselijk lichaam

MMA wordt in het lichaam aangetroffen als onderdeel van het co-enzym L-methylmalonyl-CoA. Bij een storing van het enzym L-methylmalonyl-CoA-mutase wordt MMA gevormd.

Het enzym L-methylmalonyl-CoA-mutase vereist adenosyl-cobalamine, een co-enzym van vitamine B-12, dat de reversibele isomerisatie van L-methylmalonyl-CoA tot succinyl-CoA katalyseert. Daarom wordt, als er niet genoeg adenosyl-cobalamine is, overmaat MMA verkregen..

Normale hoeveelheid MMA in menselijk bloedserum

Volgens studies uitgevoerd in de VS, beïnvloedt het ras of de etniciteit van de persoon het normale gehalte aan MMA in het bloedserum.

Niet-Spaanse blanken hebben een significant hogere serum-MMA-concentratie dan Latijns-Amerikaanse Mexicanen en niet-Spaanse Afro-afstammelingen, waarbij de laatste de laagste serum-MMA-concentratie hebben. Ook bleek dat de leeftijd van de persoon invloed heeft op het niveau van MMA.

De concentratie van MMA begint te stijgen na de leeftijd van 40 jaar en blijft toenemen met de leeftijd. Na de leeftijd van 70 jaar neemt het sterk toe.

Dit laatste kan worden toegeschreven aan een verminderde nierfunctie. Het is echter niet duidelijk of een teveel aan MMA de nieren beschadigt of dat schade aan de nieren om andere redenen de toename van MMA veroorzaakt..

Ziekte geassocieerd met hoge niveaus van methylmalonzuur

Zeer hoge MMA-waarden veroorzaken een stofwisselingsstoornis die MMA-acidurie of acidemie wordt genoemd..

Het wordt bevorderd door een gedeeltelijke of totale deficiëntie van het enzym methylmalonyl-CoA-mutase, een mitochondriaal enzym dat afhankelijk is van vitamine B12, dat ingrijpt in de laatste stap van de oxidatie van valine, isoleucine en vetzuren..

Er zijn geen goedgekeurde therapieën voor deze ziekte. Het beheer ervan is beperkt tot het verminderen van de eiwitinname, carnitine- en cofactorsuppletie en medische monitoring.

Er is echter een mogelijke therapie ontwikkeld die bestaat uit intraveneuze toediening van boodschapper-RNA ingekapseld in biologisch afbreekbare lipidenanodeeltjes..

Genoemd boodschapper-RNA codeert voor de vorming van het enzym methylmalonyl-CoA-mutase, wat leidt tot de reductie van MMA in plasma..

Synthese

Een van de syntheses van methylmalonzuur in het laboratorium die de aandacht heeft getrokken, is de reactie van kaliumacrylaat met kaliumtetracarbonylhydruroferraat gedurende 4 uur bij 70 ºC onder een atmosfeer van koolmonoxide CO.

De reactie is katalytisch en zeer reproduceerbaar, waarbij milde omstandigheden en een opbrengst van meer dan 95% opvallen. Het was de eerste hydrocarboxylering van acrylzuur die MMA opleverde.

Gebruik als biomarker voor vitamine B12- of cobalamine-tekort

Hoge concentraties MMA in bloedserum zijn in verband gebracht met vitamine B12-tekort. Er wordt geschat dat de concentratie van MMA in het serum toeneemt voordat de afname van cobalamine in het serum wordt gedetecteerd of schade aan het lichaam veroorzaakt.

In studies met veganisten en lacto-ovovegetariërs is serum MMA gebruikt om vitamine B12-tekort te bepalen.

Bepaalde onderzoekers ontdekten dat de behandeling met metformine van patiënten met diabetes type 2 geassocieerd is met een verhoogde serum-MMA-concentratie. Dit effect neemt toe met de duur van de behandeling met metformine en wordt geassocieerd met de verlaging van de vitamine B12-spiegels bij deze patiënten..

Bovendien is MMA getest om vitamine B12-tekort vast te stellen bij patiënten met kankertumoren en ook bij zwangere vrouwen..

Andere onderzoekers suggereren echter dat het nut van de serum-MMA-concentratie bij het bepalen van vitamine B12-tekort beperkt is bij patiënten met een normale nierfunctie en bij zeer jonge mensen..

Referenties

1. ONS. Nationale bibliotheek van geneeskunde. (2019). Methylmalonzuur. Hersteld van: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Ganji, V. en Kafai, M.R. (2018). Populatie-referentiewaarden voor serummethylmalonzuurconcentraties en de relatie met leeftijd, geslacht, ras-etniciteit, supplementgebruik, nierfunctie en serumvitamine B12 in de postfoliumzuurversterking. Nutriënten 2018, 10 (1): 74. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gallego-Narbón, A. et al. (2018). Methylmalonzuurniveaus en hun verband met cobalamine-suppletie bij Spaanse vegetariërs. Plantaardige voeding voor menselijke voeding 2018, 73 (3): 166-171. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
4. Out, M. et al. (2018). Langdurige behandeling met metformine bij diabetes type 2 en methylmalonzuur: post-hocanalyse van een gerandomiseerde gecontroleerde studie van 4,3 jaar. Journal of Diabetes en zijn complicaties. Volume 32, nummer 2, februari 2018, pagina's 171-178. Opgehaald van sciencedirect.com.
5. An, D. et al. (2017). Systemische Messenger RNA-therapie als behandeling voor methylmalonzuur. Celrapporten 2017, 21 (12), 3548-3558. Opgehaald van sciencedirect.com.
6. Vashi, P. et al. (2016). Methylmalonzuur en homocysteïne als indicatoren van vitamine B12-tekort bij kanker. PLoS ONE 2016 11 (1): e0147843. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
7. Choi, R. et al. (2016). Een prospectieve studie naar serum methylmalon en homocysteïne bij zwangere vrouwen. Nutriënten 2016, 8 (12): 797. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
8. Brunet, J.-J. en Passelaigue, E. (1990). Volledig regioselectieve katalytische carbonylering van acrylderivaten: synthese van methylmalonzuur door ijzerpentacarbonyl gekatalyseerde hydrocarboxylering van acrylzuur. Organometallics 1990, 9, 1711-1713. Opgehaald van pubs.acs.org.