חומצה מתילמלונית: מבנה, תכונות, סינתזה, שימושים - כִּימִיָה - 2025

חומצת methylmalonic היא תרכובת אורגנית אשר נוסח כימי הוא C ₄ H ₆ O ₄ או HOOC-CH (CH ₃ ) -COOH. זוהי חומצה דיקרבוקסילית הידועה גם כחומצת 2-מתילפרופנדידיואית. זה נמצא בגוף האדם שכן הוא נגזרת של חילוף החומרים.

חומצה מתילמלונית היא חומר ביניים במטבוליזם של שומנים וחלבונים. הפיכתו בגוף לתרכובת אחרת תלויה בנוכחות אנזים שמקורו בקובלמין או בוויטמין B12.

תא אנושי דמיינו באמצעות מיקרוסקופ פלואורסצנטי. בציטופלסמה שלה נוצרת חומצה מתילמלונית. ירוק כחלחל: ליבה. אדום: ממברנה. מארק וידאל. מקור: Wikimedia Commons.

כאשר ריכוזו בסרום הדם מגיע לערכים גבוהים, יש חשד לבעיות כמו מחסור בוויטמין B12 או מחסור גנטי של אנזימים מסוימים. מסיבה זו השימוש הרלוונטי ביותר שלה הוא לקביעת מחסור בוויטמין B12.

רמות גבוהות של חומצה מתילמלונית עלולות לגרום לבעיות במערכת העצבים והכליות. אם הרמות גבוהות מדי, מתרחשת הפרעה מטבולית המכונה חומצה, אשר לא נמצאה תרופה מרפא לה, מכיוון שהיא נשלטה רק במידה מסוימת.

עם זאת, מדעני רפואה בוחנים דרכים חדשות לטיפול בחומצה הנגרמת על ידי חומצה מתילמלונית.

מִבְנֶה

חומצה מתילמלונית נוצרת על ידי שרשרת עיקרית של 3 פחמימות שהמרכזה במרכז צירפה קבוצת מתיל –CH ₃ והפחמן הקצה שייך לקבוצות-COOH. לכן מדובר בחומצה דיקרבוקסילית.

מבנה המולקולה של חומצה מלונית או חומצה דו-מתיל-פרופנדיאונית. Fvasconcellos 18:59, 26 מאי 2007 (UTC). מקור: Wikimedia Commons.

מִנוּחַ

- חומצה מתילמלונית

- חומצה 2-מתילפרופנדידיואית

- 1,1-חומצה אתנית-קרבוקסילית

- MMA (MethylMalonic Acid)

נכסים

מצב פיזי

מוצק.

משקל מולקולרי

118.09 גרם / מול

נקודת המסה

135 מעלות צלזיוס

מְסִיסוּת

במים: 679.0 מ"ג / מ"ל

מתן קבוע

pK _a = 3.12 (ב 20 מעלות צלזיוס)

מיקום בטבע

זהו מטבוליט אנושי. המשמעות היא שהיא נוצרת בתהליכים מטבוליים מסוימים, בעיקר משומנים וחלבונים. זה היה מבודד משתן אנושי לראשונה בשנת 1957. הוא ממוקם בעיקר בציטופלסמה התאית של הכליות והכבד.

ריכוזו מעל לערכים הנורמליים קשור למחלות רבות, כמו מחסור בוויטמין B12 או ספיגה של קובאלמין, מחסור באנזימים מסוימים כמו מוטאז, פומראז, בין היתר, שיכולים להיגרם כתוצאה מפגמים גנטיים.

הגילוי המוקדם של איזון שלילי של קובאלמין באורגניזם מתבצע על ידי קביעת עליית החומצה המתילמלונית בסרום. במילים אחרות, כאשר ויטמין B12 לוקה בחסר, ריכוז ה- MMA בסרום עולה.

MMA מפריע לייצור האנרגיה במיטוכונדריה על ידי עיכוב דה-הידרוגנאז של הסוקינאט, מתחם חלבונים המעביר אלקטרונים.

מיטוכונדריה, מקום בתא בו חומצה מלונית יכולה להפריע לתהליכי חילוף החומרים הרגילים. לואיזה האוורד. מקור: Wikimedia Commons.

כתוצאה מכך, MMA גבוה יכול להשפיע לרעה על הבריאות. דווח על השפעתו השלילית על מערכת העצבים ועל הכליות. מצד שני, עודף גדול מאוד של MMA גורם לחומצה.

אימונים בגוף האדם

MMA נמצא בגוף כחלק מהקואנזים L-methylmalonyl-CoA. כאשר קיימת תקלה באנזים L-methylmalonyl-CoA-mutase, נוצר MMA.

האנזים L-methylmalonyl-CoA-mutase דורש אדנוזיל-קובאלמין, קו-אנזים של ויטמין B-12, אשר מזרז את האיזומרזציה ההפוכה של L-methylmalonyl-CoA לסוקסיניל-CoA. לכן, כאשר אין מספיק אדנוזיל-קובאלמין, מתקבל עודף MMA.

כמות רגילה של MMA בסרום הדם האנושי

על פי מחקרים שנערכו בארצות הברית, הגזע או האתניות של האדם משפיעים על התוכן הרגיל של MMA בסרום הדם.

מעבדה לניתוח דם. מחבר: Darko Stojanovic. מקור: Pixabay.

לבנים שאינם היספניים הם בעלי ריכוז MMA בסרום גבוה יותר באופן משמעותי לעומת היספנים-מקסיקנים וצאצאי אפרו שאינם היספניים, כאשר האחרונים בעלי ריכוז MMA בסרום הנמוך ביותר. עוד נמצא כי גיל האדם משפיע על רמת ה- MMA.

ריכוז ה- MMA מתחיל לעלות אחרי גיל 40 וממשיך לעלות עם הגיל. לאחר גיל 70 זה עולה בצורה חדה.

זה האחרון ניתן לייחס לקוי בתפקוד הכליות. עם זאת, לא ברור אם עודף MMA פוגע בכליות או שמא נזק לכליות מסיבות אחרות גורם לעלייה ב- MMA.

מחלה הקשורה לרמות גבוהות של חומצה מתילמלונית

נוכחות של רמות גבוהות מאוד של MMA גורמת להפרעה מטבולית המכונה חומצה או חומצה.

זה מקודם על ידי מחסור חלקי או מוחלט של האנזים מתילמלוניל-קו-מוטאז, שהוא אנזים מיטוכונדריאלי התלוי בוויטמין B12, שמתערב בשלב האחרון של חמצון חומצות וואלין, איזולוצין וחומצות שומן.

אין טיפולים מאושרים למחלה זו. ניהולו מצטמצם להפחתת צריכת חלבון, תוסף קרניטין וקופקטור ומעקב רפואי.

עם זאת, פיתחה טיפול אפשרי המורכב מניתוח תוך ורידי של RNA שליח המוארס בחלקיקים השומניים של השומנים.

מחבר: frolicsomepl. מקור: Pixabay.

RNA השליח האמור מקודד להיווצרות האנזים מתילמלוניל-CoA-mutase, מה שמוביל להפחתת MMA בפלזמה.

סִינתֶזָה

אחת הסינתזות של חומצה מתילמלונית במעבדה שמשכה תשומת לב היא זו של התגובה של אשלגן אקרילט עם אשלגן tetracarbonylhydruroferrate למשך 4 שעות בטמפרטורה של 70 מעלות צלזיוס תחת אטמוספרת CO פחמן חד חמצני.

התגובה קטליטית וניתנת לשחזור גבוהה, כאשר בולטות בתנאים קלים ותשואה העולה על 95%. זו הייתה ההידרוקרבוקסילציה הראשונה של חומצה אקרילית שהעניקה MMA.

השתמשו כסמן ביולוגי לוויטמין B12 או למחסור בקובלמין

רמות גבוהות של MMA בסרום הדם נקשרו למחסור בוויטמין B12. ההערכה היא כי ריכוז ה- MMA עולה בסרום לפני שהירידה בקובלמין מתגלה בסרום או גורמת נזק לגוף.

במחקרים שנעשו על טבעונים ולקטו-אבו-צמחונים נעשה שימוש ב MMA בסרום לקביעת מחסור בוויטמין B12.

בדיקות דם אנושיות. מקור: Pixabay.

חוקרים מסוימים מצאו שטיפול במטפורמין בחולים עם סוכרת סוג 2 קשור לעלייה בריכוז ה- MMA בסרום. השפעה זו עולה עם זמן הטיפול במטפורמין וקשורה לירידה ברמות הוויטמין B12 בקרב חולים אלה.

בנוסף, MMA נבדק כדי לקבוע מחסור בוויטמין B12 בקרב חולי סרטן וגם אצל נשים בהריון.

עם זאת, חוקרים אחרים מציעים כי התועלת של ריכוז MMA בסרום בקביעת מחסור בוויטמין B12 מוגבלת בחולים עם תפקוד כליה תקין ובאנשים צעירים מאוד.

הפניות

1. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). חומצה מתילמלונית. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
2. Ganji, V. and Kafai, MR (2018). ערכי התייחסות לאוכלוסייה לריכוזי חומצה מתילמלונית בסרום ויחסיה עם גיל, מין, אתניות גזע, שימוש בתוספות, תפקודי כליה וויטמין B12 בסרום בביצור החומצה הפולית. נוטריאנטים 2018, 10 (1): 74. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
3. Gallego-Narbón, A. et al. (2018). רמות חומצה מתילמלונית וקשריהן עם תוסף קובלמין אצל צמחונים ספרדים. מזונות צמחיים לתזונה אנושית 2018, 73 (3): 166-171. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
4. Out, M. et al. (2018). טיפול ארוך טווח עם מטפורמין בסוכרת מסוג 2 וחומצה מתילמלונית: ניתוח לאחר הוק של ניסוי אקראי מבוקר שנמשך 4.3 שנים. כתב העת לסוכרת וסיבוכיו. כרך 32, גיליון 2, פברואר 2018, עמודים 171-178. התאושש מ- sciencedirect.com.
5. א, ד ואח '. (2017). טיפול RNA מסרי מערכתית כטיפול בחומצה מתילמלונית. דוחות סלולריים 2017, 21 (12), 3548-3558. התאושש מ- sciencedirect.com.
6. Vashi, P. et al. (2016). חומצה מתילמלונית והומוציסטאין כאינדיקטורים למחסור בויטמין B-12 בסרטן. PLoS ONE 2016 11 (1): e0147843. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
7. צ'וי, ר 'ואח'. (2016). מחקר פרוספקטיבי בנושא מתילמלוניום והומוציסטאין בסרום בקרב נשים הרות. נוטריאנטים 2016, 8 (12): 797. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.
8. ברונט, J.-J. ו- Passelaigue, E. (1990). פחמימילציה קטליטית קטליטית לחלוטין של נגזרות אקריליות לחלוטין: סינתזה של חומצה מתילמונית על ידי ברזל פנטקרבוניל מנוזל הידרוקורבוקסילציה של חומצה אקרילית. Organometallics 1990, 9, 1711-1713. התאושש מ- pubs.acs.org.