シアノコバラミン

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』
移動: 案内検索
シアノコバラミン
識別情報
CAS登録番号 68-19-9
PubChem 16212801
EINECS 200-680-0
KEGG D00166
特性
化学式 C63H88CoN14O14P
モル質量 1355.38 g/mol
外観 暗赤色固体
融点

> 300 °C

沸点

> 300 °C

への溶解度 Soluble
危険性
MSDS External MSDS from Fisher Scientific
EU分類 無し
NFPA 704
NFPA 704.svg
1
1
 
Sフレーズ S24/25
引火点 N/A
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

シアノコバラミンcyanocobalamin)は、ヒドロキソコバラミンなどと共にビタミンB12とも呼ばれる代表的なコバラミンの一種であり、ビタミンの中で水溶性ビタミンに分類される生理活性物質である。化学式 C63H88O14N14PCo分子量 1355.4 g/mol。赤色又はピンク色を呈するため「赤いビタミン」とも呼ばれている。

B群ビタミンのひとつだが、12は見付かった順番を表す数字ではない。相継いで発見されたB群ビタミンと重複しないように大き目の数字を付けたらしい。シアノコバラミンは化合物を単離する際に得られる人工産物で、喫煙者などの特殊な場合を除き、体内ではシアノコバラミンは存在していないと考えるのが普通になっている。

ポルフィリン類似のコリン環(図の赤色部位)とヌクレオチド(図の緑色部位)の構造をもつ、コバルト錯体である。アミノ酸脂肪酸の代謝および葉酸の生合成に用いられる。これ自体に補酵素活性は無く、生体内で補酵素型であるメチルコバラミンおよびアデノシルコバラミンに変換される。

シアノコバラミンは眼精疲労の治療薬として各市販薬に配合されているほか、医療用として参天製薬より「サンコバ点眼液0.02%」として販売されている。他にも補酵素型ビタミンB12メチルコバラミンも医療用医薬品として販売されており、末梢神経障害や巨赤芽球性貧血の治療に用いられる。

機能[編集]

ビタミンB12は、身体のすべての細胞代謝に関与しており、特にDNA合成と調整に加え脂肪酸の合成とエネルギー産生に関与している。 しかしながら、体内でビタミンB12葉酸ビタミンB9)の再生産に利用されているため、すべてではないが多くのビタミンB12の機能は十分な量の葉酸によって代替される。 チミンプリン体の合成のための十分な量の葉酸が体内に存在しない場合にはDNA合成障害を引き起こし、その葉酸欠乏症状は悪性貧血症状や巨赤芽球性貧血を引き起こすため、ほとんどのビタミンB12欠乏症状は実際には葉酸欠乏症状である[1]。 十分な量の葉酸が利用できる場合には、メチルマロン酸(MMA)を代謝するビタミンB12依存酵素であるメチルマロニルCoAムターゼ(MUT)やホモシステインを基質としてメチオニンを合成する酵素として知られている5-メチルテトラヒドロ葉酸-ホモシステインメチルトランスフェラーゼ(MTR)を助けることになり、ビタミンB12欠乏症として知られるほとんどの症状は正常化される。

ビタミンB12補酵素の反応性の高いC-Co結合が3つの主な酵素反応に関連している。

1番目は異性化酵素反応である。1番目の置換基である水素原子と酸素原子、アルコール基、アミノ基などと、1番目の置換基と隣り合った2番目の置換基である炭素原子(X基)を直接移動させる再配置である。例として、メチルマロニルCoAスクシニルCoAに変換する反応である。

2番目はメチル基転移反応である。メチル基が2つの分子間を移動する。例として5-メチルテトラヒドロ葉酸を脱メチル化してテトラヒドロ葉酸に変化させると同時に、ホモシステインをメチル化してメチオニンへ変換させる。

3番目は脱ハロゲン反応である。有機化合物からハロゲン原子が離脱される反応である。この種の酵素はヒトからは発見されていない。

ヒトにおいては、上記最初の2つの反応に対応した2つの主要なビタミンB12依存酵素が知られている。それらは次に示す2種類の酵素である。

【第1の酵素】 MUT(メチルマロニルCoAムターゼ)は、アデノシルコバラミン型と炭素骨格の再配置(X基は-COSCoA)を触媒する反応型1の異性化酵素である。MUTの反応は、メチルマロニルCoAスクシニルCoAに変換し、タンパク質脂肪からエネルギーを抽出する重要なステップを担っている。この機能はビタミンB12欠乏症により失われてしまい、その機能はメチルマロン酸血中濃度で医学的に測定することができる。メチルマロン酸の濃度上昇はビタミンB12欠乏症に鋭敏に反応するが、不運にもその濃度上昇が必ずしもビタミンB12欠乏症のみによるものではないことである。ビタミンB12欠乏症患者の90-98%は、メチルマロン酸の濃度が増加する。この試験は大変微妙なものがあり、70歳を超える被験者の20-25%はメチルマロン酸の濃度が増加するが、それらの25-33%はビタミンB12欠乏症ではない。この理由により高齢者にはメチルマロン酸濃度での判定は勧められない。ビタミンB12の欠乏が起こると体内組織は備蓄したビタミンB12を取り崩して血中濃度を維持するため、ビタミンB12欠乏症の黄金律試験は存在しないのである[2]。それゆえ欠乏症を示し始めるビタミンB12血中濃度が、必要最低限のビタミンB12の状態を示しているわけではない。ミエリン形成や中枢神経の働きに必要なビタミンB12依存酵素MUTの機能は葉酸摂取に影響を受けることはない。MTR(5-メチルテトラヒドロ葉酸-ホモシステインメチルトランスフェラーゼ)機能障害に関連したDNA合成に関わるビタミンB12のその他の機能は葉酸摂取によって正常化することができるが、MTRによるメチオニンへ通常変換されるホモシステインの濃度上昇を正常化することはできない。

メチルマロン酸 ---> コハク酸

MUT反応メカニズム

【第2の酵素】 MTR(5-メチルテトラヒドロ葉酸-ホモシステインメチルトランスフェラーゼ)は、メチオニン合成酵素として知られており、ビタミンB12の一種であるメチルコバラミンを利用してホモシステインをメチオニンに変換する第2の種類の反応を触媒するメチル基転移酵素である[2]。 この転移機能はビタミンB12欠乏症で失われ、医学的にホモシステインの濃度の上昇で判定することができる。 ビタミンB12は、葉酸の活性型であるテトラヒドロ葉酸(THF)の再生産を手助けしているため、葉酸欠乏症でもホモシステイン濃度の上昇が起こり得る。 ビタミンB12なしではテトラヒドロ葉酸は5-メチルテトラヒドロ葉酸に変化してテトラヒドロ葉酸に戻ることができない。MTRはホモシステインの存在下で5-メチルテトラヒドロ葉酸と反応してメチオニンとTHFを生成し、それゆえ食餌からの新たな葉酸の摂取の必要性が少なくなる。THFはホモシステインからメチオニンへの変換に伴って生成されるか、食餌から得られることとなる。 それはビタミンB12非依存のチミン合成に関わる5,10-メチレンテトラヒドロ葉酸(5,10-メチレン-THF)のプロセスによって変換される。 5,10-メチレン-THFの利用の減少はDNA合成に障害をもたらし、血球や吸収を司る腸壁細胞のように回転率の高い細胞分裂で障害が生じる。 血球細胞の合成障害は、かつて致死性の病として恐れられていた悪性貧血を引き起こす。 悪性貧血の巨赤芽球性貧血を含めたすべてのDNA合成の影響は、十分な葉酸の存在により解決される。これは十分な葉酸があれば必要な5,10-メチレン-THFが残るからである。 DNA合成、細胞分裂や悪性貧血に関連するビタミンB12の最もよく知られている機能は、効率的なDNA生成に必要な活性型の葉酸のビタミンB12による維持機能である[3]。その他のコバラミンを必要とするメチル基転移酵素は、バクテリア中のMメチル転移酵素(Me-H4-MPT)が知られている。

十分な葉酸存在下でのMUT及びMTR欠損疾患[編集]

十分な葉酸が存在している場合には、ヒトにおいてビタミンB12依存酵素であるMUT関連反応は神経系に最も特徴的な副次影響を示す。これは、葉酸の再生産に関連したメチル基転移型のMTR反応が、葉酸が十分存在している場合にはその欠乏の影響が明らかでなくなるためである。

1990年代後半から多くの国々で強化小麦粉として葉酸が添加され始めてから葉酸欠乏症は今や稀となった。同時に貧血と赤血球のサイズに関連したDNA合成感受性試験が小規模の医学試験所でも日常的に行われているため、ビタミンB12欠乏症に影響を受けるMTRはDNA合成障害による貧血のような古典的症状のように明らかでなく、血中や尿中のホモシステイン濃度の上昇のようにあまり明らかでない症状で判別されることになる。この症状は、動脈と(脳卒中心臓発作に影響する)凝固系へ長期間にわたりダメージを与えるが、この影響はアテローム性動脈硬化症老化と関連したその他の要因と分離するのが難しい。

ビタミンB12欠乏症の結果によるミエリンの損傷は、適切な量の葉酸やメチオニンの存在があっても、より特徴的で明確なビタミン欠乏の問題とある。これは、メチルマロニルCoAからスクシニルCoAへ代謝されるに際して絶対必要なMUTと関連した反応により最も直接的に結び付いている。この2番目の反応の障害はメチルマロン酸の濃度の上昇をもたらし、ミエリンの不安定さをもたらす。過剰なメチルマロン酸は、通常の脂肪酸合成に障害をもたらし、通常のマロン酸よりもより脂肪酸合成に関わっている。異常な脂肪酸がミエリンに影響を与えているのなら、結果としてミエリンは脆くなり、ミエリンの崩壊が発生する。しかしながら正確なメカニズムははっきりとはわかっていない。結果として亜急性の中枢神経脊髄の複合した崩壊が引き起こされる[4]。たとえ葉酸が十分に存在して貧血が発生していなくとも、原因が何であれ、ビタミンB12欠乏症はニューロパチーを引き起こす。

ビタミンB12依存のMTR反応は、間接的なメカニズムではあるが神経に障害を与える影響を起こす。ミエリン鞘リン脂質のメチル化に必要なS-アデノシルメチオニンを合成するには(もしビタミンB12によりホモシステインから再生産されない場合には、葉酸のように食餌中から摂取しなければならないように)適切なメチオニンが必要である。S-アデノシルメチオニンの合成はビタミンB12に依存しないが、ビタミンB12は基質の原料となる必須アミノ酸のメチオニンの再利用を手助けしている。加えて、S-アデノシルメチオニンは神経伝達物質カテコールアミンの合成や内の代謝に関わっている。これらの神経伝達物質は、気分を保つために重要で、ビタミンB12欠乏症が抑うつとなぜ関連しているかを説明しうるものである。葉酸を大量に摂取しない限り、ミエリン鞘のリン脂質のメチル化は、MTRの再利用に関係して適切な量の葉酸に依存するかもしれない。

類縁体[編集]

コバルト上のシアノ基メチル基に置き換えたメチルコバラミン (methylcobalamin) や、5-デオキシアデノシル基に置き換えたアデノシルコバラミン (adenosylcobalamin) などが存在する。ヒドロキシ基に置き換えるとヒドロキソコバラミンになる。

CN基がヌクレオチドに置換される事によって、補酵素型であるコバミドとなる。

VitamineB12.png

1964年ドロシー・ホジキンらは、X線構造解析によってシアノコバラミンの構造決定を果たしノーベル化学賞を受賞した。

吸収メカニズム[編集]

ハプトコリンや内因子は、以下に述べるビタミンB12吸収メカニズムの一端を担っている[5]

  • ハプトコリンは、唾液腺から分泌され、Rタンパク質とも呼ばれている。
  • 食餌中のビタミンB12は、タンパク質と結び付いており、ペプシンがタンパク質を分解しビタミンB12が遊離される。
  • 胃の中で遊離したビタミンB12はハプトコリンと強く結び付き、安定化し、胃内の強酸性下でのビタミンB12の分解を防いでいる。
  • ビタミンB12とハプトコリンの結合体は、胃から十二指腸に移動し、ハプトコリンが膵液によって消化され、ビタミンB12が遊離し、胃で分泌された内因子と結び付く。
  • このビタミンB12と内因子との結合体は回腸終端部の柔毛から上皮細胞に吸収される。

正常な胃の機能を有した(萎縮性胃炎などにより内因子の分泌障害のない)健康な成人での食餌中のビタミンB12の吸収率は50%程度であると言われている[6][7]

ビタミンB12は内因子と結び付かないと腸から効果的に吸収されないため、内因子の分泌量が制約要因となり食事当たり2μg 程度でビタミンB12の吸収が飽和する[8][9]。このため、過剰のビタミンB12を摂取しても生理的には吸収されない。

胃から分泌された内因子と結合して回腸から吸収されたビタミンB12は、輸送タンパク質であるトランスコバラミンと結合して血液中を運搬され、主に肝臓に貯蔵されることとなる。

平均排泄量2. 5 μg/日のビタミンB12化合物が胆汁中に排泄され[10]、胆汁中に排泄されるビタミンB12の半数は内因子と結びついて腸肝循環により再吸収され、残りは糞便へ排泄される[11]

欠乏症[編集]

欠乏症は、ビタミンの供給、吸収にかかわるタンパク質、このビタミンを利用する酵素の異常、など非常に複雑な要因が絡んで起こる。ビタミンB12の一日の必要量は極めて少なく(2.6µg)、また体内の備蓄量はミリグラム単位で存在するため、毎日ビタミンをとらなくてもすぐには欠乏症になることは無い。しかし、胃切除などで、ビタミンB12の吸収に必須の蛋白質が分泌されなくなると、体内の備蓄の大半を消費した頃に欠乏症が現れる。また、野菜果物類にはほとんど含まれていないビタミンのため、極度の菜食主義でも欠乏症になることがある。

ビタミンB12の正常な成人の1日の吸収する必要量は1.0µgで、吸収率を50%として必要な摂取量は2.0µg/日である。摂取推奨量は、1.2を乗じて2.4µg/日である[12]

なお、ビタミンB12あるいは葉酸が不足して、葉酸が触媒的に再生産されないとDNA合成に異常が起こり細胞の成熟が正常に行われなくなるのは巨赤芽球を呈する赤芽球だけではなく、顆粒球系や巨核球系、さらに他の細胞とくに増殖の盛んな上皮精子など細胞にも同様の影響をあたえる[13][14]。 ビタミンB12の吸収不足の原因となる萎縮性胃炎では平均赤血球血色素量MCH)の高値が認められることがある[15]

臨床像[編集]

ビタミンB12欠乏症は、潜在的に深刻で不可逆的な障害を神経にもたらしうる。通常よりもわずかに不足しているレベルでも、疲労抑うつ物忘れのようなある程度の症候が現れることがある[17]。しかしながら、これらの兆候は余りにも特徴がなくビタミンの欠乏であると診断することはできない。

治療[編集]

葉酸ベタインなどとともに自閉症児へのサプリメンテーションが有効という報告があるが、シアノコバラミンは適切なビタミンB12ではない。補酵素型であるメチルコバラミンを使うのがよい[18]

注射やパッチは、消化器からの吸収が不十分な場合に用いられるが、0.5から1mg以上の高容量の経口摂取であれば注射やパッチは必要ではないとの証拠もある。悪性貧血であっても経口投与で治療が十分に可能であるとも言われている[19][20][21]。このような主張があるものの、ビタミンB12は内因子と結び付かないと腸から効果的に吸収されないため、内因子の分泌量が制約要因となり食事当たり2μg 程度でビタミンB12の吸収が飽和する[8][9]。このため、ビタミンB12は胃から分泌される内因子を介した吸収機構が飽和すれば食事中から過剰に摂取しても吸収されない。また大量(500 μg 以上)のシアノコバラミンを経口投与した場合でも内因子は非依存的に投与量の1%程度が吸収されるのみである[12]ピロリ菌感染等による萎縮性胃炎による内因子の分泌障害とそれに伴うビタミンB12の吸収不全が疑われる場合には、ビタミンB12の錠剤の舌下での服用と吸収も考えられる。

過多症[編集]

ビタミンB12は水溶性なので、過多症の心配はないと考えられている。

多く含む食品[編集]

食品100gあたりでは、穀類、芋類、砂糖類、豆類、野菜類、果実の含有量は0でありほとんど含有されない[22]。例外的に、野菜では「マルチビタミンB12かいわれ」が開発され、6.8µg含んでいる[23]。海洋性食品である海苔動物性食品のに30~60µgと非常に多く含有される[22]。植物性の海苔はビタミンB12として有効であり、菜食主義者にとって貴重な摂取源となるとの意見もある[24]魚類には、0.5~30µgほど含まれる[22]。畜産食品では、肝臓と舌を除くと肉類は0.3~2.5µgが多く、生卵は0.9µg、普通牛乳は0.3µgとなっている[22]プロピオン酸生産菌はビタミンB12を生産する主要な菌であり、草食動物腸内細菌としてこれらの菌からビタミンB12を摂取している[25][26]

脚注[編集]

  1. ^ Argument for providing B12 with food fortification of folate, since otherwise folate will correct hematological symptoms while leaving neurological symptoms to progress
  2. ^ a b Banerjee RV, Matthews RG (1990). “Cobalamin-dependent methionine synthase”. The FASEB Journal 4 (5): 1450–9. PMID 2407589. 
  3. ^ Wickramasinghe SN (1995). “Morphology, biology and biochemistry of cobalamin- and folate-deficient bone marrow cells”. Baillière's Clinical Haematology 8 (3): 441–59. doi:10.1016/S0950-3536(05)80215-X. PMID 8534956. 
  4. ^ Naidich MJ, Ho SU (2005). “Case 87: Subacute combined degeneration”. Radiology 237 (1): 101–5. doi:10.1148/radiol.2371031757. PMID 16183926. 
  5. ^ 渡辺文雄.ビタミンB12 の基礎.Modern physician 2007; 27: 1213‒5
  6. ^ Food and Nutrition Board, Institute of Medicine. Vitamin B12. In: Institute of Medicine, ed. Dietary reference intakes: for thiamin, riboflavin, niacin, vitamin B6, folate, vitamin B12, pantothenic acid, biotin, and choline. National Academy Press, Washington D.C., 1998: 306‒56.
  7. ^ Watanabe F. Vitamin B12 sources and bioavalilability. Exp Biol Med 2007; 232: 1266‒74.
  8. ^ a b Scott JM (January 1997). “Bioavailability of vitamin B12”. Eur J Clin Nutr 51 Suppl 1: S49–53. PMID 902348. 
  9. ^ a b Berlin H, Berlin R, Brante G (October 1968). “Oral treatment of pernicious anemia with high doses of vitamin B12 without intrinsic factor”. Acta Med Scand 184 (4): 247–58. PMID 5751528. 
  10. ^ el Kholty S, Gueant JL, Bressler L, et al. (November 1991). “Portal and biliary phases of enterohepatic circulation of corrinoids in humans”. Gastroenterology 101 (5): 1399–408. PMID 1936810. 
  11. ^ ビタミンB12解説-「健康食品」の安全性・有効性情報 (国立健康・栄養研究所)
  12. ^ a b ビタミンB12」『日本人の食事摂取基準」(2010年版)』pp159-161
  13. ^ 浅野茂隆、池田康夫、内山卓 監修 『三輪血液病学』文光堂、2006年、ISBN 4-8306-1419-6、p.974
  14. ^ 小川聡 総編集 『内科学書』Vol.6 改訂第7版、中山書店、2009年、ISBN 978-4-521-73173-5、p.72
  15. ^ 12歳で発症した若年性悪性貧血II型の1例、栗山 貴久子ほか、日本小児血液学会雑誌、Vol. 12 (1998) No. 5
  16. ^ メチルマロン酸血症”. 厚生労働省難治性疾患克服研究班報告. 難病医学研究財団/難病情報センター. 2010年10月31日閲覧。
  17. ^ Vitamin D - Health Professional Fact Sheet (Office of Dietary Supplements ODS)
  18. ^ 宮尾益知監修『アスペルガー症候群 治療の現場から』出版館ブック・クラブ、2009年、81ページ。
  19. ^ Bolaman Z, Kadikoylu G, Yukselen V, Yavasoglu I, Barutca S, Senturk T (2003). “Oral versus intramuscular cobalamin treatment in megaloblastic anemia: a single-center, prospective, randomized, open-label study”. Clin Ther 25 (12): 3124–34. doi:10.1016/S0149-2918(03)90096-8. PMID 14749150. 
  20. ^ Lane LA, Rojas-Fernandez C (2002). “Treatment of vitamin b(12)-deficiency anemia: oral versus parenteral therapy”. Ann Pharmacother 36 (7-8): 1268–72. doi:10.1345/aph.1A122. PMID 12086562. 
  21. ^ Butler CC et al. (2006). “Oral vitamin B12 versus intramuscular vitamin B12 for vitamin B12 deficiency: a systematic review of randomized controlled trials”. Fam Pract 23 (3): 279–85. doi:10.1093/fampra/cml008. PMID 16585128. 
  22. ^ a b c d 五訂増補日本食品標準成分表(文部科学省)
  23. ^ 国内初のビタミンB12含有野菜「マルチビタミンB12かいわれ」の量産化に成功、出荷を開始 (スプラウト王国、2004年6月16日報道関係資料)
  24. ^ 鈴木英鷹 「完全菜食とビタミンB_12欠乏 : 完全菜食において海苔はビタミンB_12の供給源として有効である」『大阪ソーシャルサービス研究』Vol.4(20031220)、pp19-25
  25. ^ 帝京科学大学生命環境学部生命科学科松岡研究室研究内容紹介
  26. ^ 山田惠子 ビタミンB12の栄養学 講座の紹介資料

関連項目[編集]

外部リンク[編集]