葉酸とビタミンB12欠乏の代謝過程 Mahmood L – J Health Res Rev
REVIEW ARTICLE
年: 2014年｜ボリューム：1｜イシュー：1｜ページ． 5-9
The metabolic processes of folic acid and Vitamin B12 deficiency
Lubna Mahmood
Department of Health Sciences, Qatar University, Doha.The Department of Health Sciences, Qatar University, Doha.The Department of Health Sciences and Vitamin B12 deficiency, カタール
| ウェブ公開日 | 21-Oct-2014 |
通信先:
Lubna Mahmood
Department of Health Sciences, Qatar University, Doha
Qatar
Source of Support: なし、利益相反。 なし
DOI: 10.4103/2394-2010.143318
| Abstract |
ビタミン類は人体で必要とする有機化合物で、特定量が必要な必須栄養素として考えられている。 人体で十分な量を合成することができないため、食事から摂取する必要があります。 ビタミンは13種類知られており、生物学的および化学的活性によって分類されています。 それぞれが体内で特定の役割を担っています。 葉酸は、ヒスチジンサイクル、セリン・グリシンサイクル、メチオニンサイクル、チミジル酸サイクル、プリンサイクルなど、体内で起こる多くの反応やプロセスを通じて、細胞の成長と発達に重要な役割を担っているのです。 葉酸が不足すると、上記のすべてのサイクルがうまくいかなくなり、巨赤芽球性貧血、がん、神経管欠損症などの問題に加えて、多くの問題を引き起こすことになる。 ビタミンB12は、体内で起こる多くの反応やプロセスを通じて、細胞の成長と発達に重要な役割を担っています。 正常値より高くなったり低くなったりすると、各プロセスが連動しているため、全体のプロセスが崩壊してしまいます。 欠乏症は、食事での消費量を増やすか、サプリメントで摂取することで治療することができます。 欠乏症、葉酸、代謝、ビタミンB12
How to cite this article:
Mahmood L. The metabolic processes of folic acid and Vitamin B12 deficiency. J Health Res Rev 2014;1:5-9
How to cite this URL:
Mahmood L. The metabolic processes of folic acid and Vitamin B12 deficiency.葉酸とビタミンB12欠乏の代謝過程. J Health Res Rev 2014 ;1:5-9. Available from: https://www.jhrr.org/text.asp?2014/1/1/5/143318
| Introduction |  |
ビタミン類は人体が必要とする有機化合物で、特定の量が必要な必須栄養素とされている。 人体で十分な量を合成することができないため、食事から摂取する必要があります。 ビタミンには13の種類があり、生物学的、化学的活性によって分類され、それぞれが体内で特定の役割を担っています。
ビタミンは水溶性と脂溶性に分類されます。 13種類のビタミンのうち、4種類が脂溶性（A、D、E、K）、残りの9種類が水溶性（ビタミンB群8種類とビタミンC）です。 水溶性ビタミンは水に溶けやすく、ビタミンB12を除いて長期間貯蔵されないため、速やかに体外に排泄される。 一方、脂溶性ビタミンは脂質の存在下で腸で吸収され、体内に蓄積されやすい。 長期間貯蔵されるため、水溶性ビタミン以上にビタミン過剰症を引き起こす可能性があります。ビタミンの中には、体細胞の成長や発達に不可欠なものもあります（葉酸やビタミンB12など）。 葉酸はビタミンB9と呼ばれ、重要な働きをしています。 私たちの体は、DNAの合成、修復、メチル化のために葉酸を必要としています。 さらに、多くの重要な生物学的反応において補酵素として作用します。 葉酸は細胞分裂に重要な役割を果たし、特に乳幼児期と妊娠中に必要とされます。 また、ビタミンB12は、タンパク質とDNAの合成に不可欠なメチル基を供給する重要な役割を担っています。 ビタミンB12は、食物中のタンパク質と結合しており、胃の中の塩酸が消化中にタンパク質からB12を放出します。 放出されたB12は内在性因子と呼ばれる物質と結合する。
| 文献レビュー | |
葉酸
何が「葉酸」として認められるのか
葉酸はビタミンB群で、体が健康な新しい細胞を作ることを助ける働きがあります。 人間の体には葉酸が必要で、特に妊娠の可能性のある女性には必要です。 妊娠前および妊娠中に十分な葉酸を摂取することで、赤ちゃんの脳や脊椎の重大な先天性欠損症を予防することができます。 ビタミンB9、葉酸、または葉酸とも呼ばれます。 すべてのビタミンB群は、体内で食物（炭水化物）が燃料（グルコース）に変換され、エネルギーを生み出すのに使われるのを助ける。 これらのビタミンB群は、しばしばB複合ビタミンと呼ばれ、体内で脂肪やタンパク質を利用するのを助けます。 ビタミンB群は、健康な肌、髪、目、肝臓に必要です。 また、神経系が正常に機能するのを助けます。 葉酸は、サプリメントや強化食品に含まれるビタミンB9の合成型ですが、葉酸は食品中に自然に含まれています。
葉酸は、脳の機能を正常に保つために重要であり、精神と感情の健康において重要な役割を果たします。 特に、乳幼児期、思春期、妊娠中など、細胞や組織が急速に成長する時期に、体の遺伝物質であるDNAやRNAの生成を助けます。 葉酸は、ビタミンB12と密接に連携して赤血球を作り、体内で鉄が正しく機能するのを助けます。 ビタミンB9は、ビタミンB6やビタミンB12、その他の栄養素と一緒になって、アミノ酸であるホモシステインの血中濃度をコントロールする働きがあります。 ホモシステインが心臓病の原因なのか、それとも単に心臓病の存在を示すマーカーなのかは不明ですが、ホモシステインの高値は心臓病と関連していると言われています。
葉酸の豊富な供給源としては、ほうれん草、濃い葉野菜、アスパラガス、カブ、ビート、マスタードグリーン、芽キャベツ、ライマメ、大豆、牛レバー、ビール酵母、根菜、全粒粉、小麦胚芽、ブルガー小麦、インゲン豆、白インゲン豆、ライマメ、サーモン、オレンジジュース、アボガド、ミルクが挙げられます。 また、米国ではすべての穀物・穀類製品に葉酸が強化されています。 食事性葉酸の1日の推奨摂取量は 0～6ヶ月の乳幼児 0～6ヶ月の乳児：65mcg（適切な摂取量）、7～12ヶ月の乳児：65mcg（適切な摂取量）。 80 mcg（適切な摂取量）、1～3歳児。 1～3歳児：150 mcg（RDA）、4～8歳児：200 mcg（RDA）、9～13歳児：150 mcg（RDA）。 300 mcg（RDA）、10代の若者14-18歳。 400 mcg（RDA）、19歳以上。 400 mcg（RDA）、妊婦：600 mcg（RDA）、授乳中の女性：500 mcg（RDA）。
葉酸の代謝と作用機序
葉酸は生化学的に不活性であるため、ジヒドロ葉酸還元酵素によってテトラヒドロ葉酸とメチルテトラヒドロ葉酸に変換される。 これらの葉酸は、受容体介在型エンドサイトーシスにより細胞内を移動し、正常な赤血球生成の維持、アミノ酸の相互変換、tRNAのメチル化、ギ酸の生成と使用、プリンおよびチミジル酸の核酸合成に必要とされます。 ビタミンB12を補酵素として、葉酸はメチオニン合成酵素を介してホモシステインをメチオニンに再メチル化することにより、高いホモシステインレベルを正常化させることができる。
葉酸欠乏サイクル
葉酸は、ヒスチジンサイクル、セリン・グリシンサイクル、メチオニンサイクル、チミジル酸サイクル、プリンサイクルなど、その内部で起こる多くの反応やプロセスを通じて、人体、細胞の成長、発達に重要な役割を担っている。 葉酸が不足すると、すべてのサイクルがうまく回らなくなり、巨赤芽球性貧血、がん、神経管欠損症など、さまざまな問題を引き起こす。
ヒスチジンサイクル
このサイクルは、葉酸の存在下でヒスチジンを脱アミノ化し、ウロカニン酸を生成するものである。 ウロカニン酸は、「FIGLU」と呼ばれるホルミノグルタミン酸を生成するために多くの代謝過程に関与し、ホルミノトランスフェラーゼの助けを借りてグルタミン酸の生成に関与する。 葉酸欠乏症では、FIGLUの異化が障害され、ホルミノグルタミン酸からグルタミン酸を生成できないため、ホルミノグルタミン酸が血中に蓄積され、尿中に高値で排泄される。 葉酸の欠乏はホルミノグルタミン酸「FIGLU」物質からのグルタミン酸の生成低下に関与するため、この過程を利用して葉酸欠乏を評価することができる。 グルタミン酸は、糖と脂肪の代謝過程における重要な物質であり、カリウムの輸送過程にも関与しています。カリウムの髄液への輸送や血液脳関門を通過する際に役立ちます。
グルタミン酸は、脳内の学習・記憶プロセスにおいて重要な役割を果たす神経伝達物質です。 グルタミン酸レベルが低いと、統合失調症、認知障害、神経精神障害、不安障害にかかる可能性が高くなります。 また、グルタミン酸は、体内の余分な窒素や廃棄物の処理に重要な役割を果たします。 グルタミン酸は、グルタミン酸デヒドロゲナーゼによって触媒される酸化的反応である脱アミノ化を受ける。
セリンとグリシンサイクル
セリンは非必須アミノ酸で、グルコースまたは食事から摂取することができる。 グリシンを生産する組織と、グリシンからセリンを生産する組織（腎臓など）がある。 セリンとグリシンは共にミトコンドリア膜を通過して速やかに輸送される。 葉酸はこの経路で重要な役割を果たす。5,10-メチレンテトラヒドロ葉酸はグリシン残基にヒドロキシメチル基を与え、葉酸反応に使用される炭素単位の主要供給源として知られるセリンを生成するのである。 葉酸が不足すると、グリシンがセリンを生成する能力を失い、脳や中枢神経系の機能不全など、多くの問題を引き起こす。 また、RNAやDNAの機能低下、脂肪や脂肪酸の代謝、筋肉の形成など、体内の多くのプロセスが損なわれる。 セリンは、気分を決定する脳内化学物質であるセロトニンの生成に関与するアミノ酸であるトリプトファンの生成に必要である。 セロトニンまたはトリプトファンのいずれかのレベルが低いと、うつ病、錯乱、不眠症、不安症につながると言われています。 さらに、セリンは抗体の形成に関与しているため、セリンレベルが低いと免疫システムの性能低下につながる。
メチオニン循環
葉酸は、メチオニン循環において重要な役割を担っています。 メチオニン合成酵素の存在下で、ホモシステインにメチル基を転移させてメチオニンを形成するメチル化プロセスにおいて、5-メチルテトラヒドロ葉酸メチオニンとして関与しています。 メチオニン合成酵素は、B12依存性酵素として知られている2つの酵素のうちの1つである。 このプロセスは、ビタミンB12だけでなく、葉酸にも依存する。 ホモシステインは食事には含まれず、メチオニンからS-アデノシルメチオニン（別名「SAM」産物）への変換から始まるプロセスで得ることができる。 この反応には、ATPとビタミンB12、そしてメチオニンアデノシルトランスフェラーゼの存在が必要です。 葉酸が不足すると、体内でメチオニンを生成することができなくなり、天然の抗酸化物質（グルタチオン）や含硫アミノ酸（タウリンやシステインなど）の生成量が低下します。 メチオニンレベルが低いと、肝臓内に脂肪が蓄積して肝機能が低下したり、体に必要なエネルギーを供給する筋肉中のクレアチン産生が阻害されます。 また、メチオニンは、皮膚、爪、結合組織の形成に関与するコラーゲンの形成に必須であることが知られており、メチオニン濃度の低下は、これらのプロセスおよび機能に悪影響を及ぼします。
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図1：メチルマロニルCoAムターゼ存在下でスクシニルCoAからL-メチルマロニルCoAを得る過程（Gratz JF, et al. 2010） ここをクリック |
チミジル酸サイクル
しかし、葉酸はピリミジンのデノボ合成には関与しないが、チミジル酸の生成には関与している。 チミジル酸合成酵素は、葉酸からdUMPへホルムアルデヒドを移動させ、dTMPを形成する触媒として関与している。 チミジル酸合成酵素 細胞や組織の複製に関与する酵素である。 葉酸拮抗薬はこの酵素を阻害し、抗がん剤として使用されている。 このサイクルから、葉酸の役割をがんにつなげることができる。 チミジル酸合成酵素は、機能性葉酸欠乏症を引き起こす代謝毒で、DNA合成が増加する結果、体の細胞は急速に成長することに関与しています。 そのため、葉酸は「がん予防薬」として知られています。 チミジル酸合成酵素の反応産物からテトラヒドロ葉酸を再生することができるが、細胞はテトラヒドロ葉酸を再生する能力がないため、DNA合成がうまくいかず、最終的には死んでしまう。 多くの抗がん剤は、DHFRを阻害することで間接的に作用するか、チミジル酸合成酵素を阻害することで直接的に作用する。
プリンサイクル
テトラヒドロ葉酸誘導体は、プリンのde novo生合成の2つの反応ステップで使われ、プリン環のC8とC2位も葉酸から誘導される。 プリンは、DNA螺旋のピリミジン塩基と並んで考えられているように、細胞の成長、分裂、発達に多くの重要な役割を担っている。 葉酸が不足すると、プリン体の働きに障害が生じ、DNAの産生に障害が生じ、体内で多くの問題が生じます。 DNA の欠陥は、皮膚、骨、筋肉など体の各部位に影響を与え、アルツハイマー病、記憶障害、心臓や筋肉の病気、乳がんや卵巣がん、免疫系の障害につながる可能性があります。 ,
葉酸不足が健康に及ぼす影響
葉酸不足は体に悪影響を及ぼします。B9不足の結果引き起こされる代表的な病気は、巨赤芽球性貧血と先天性欠損症です。 巨赤芽球性貧血は、通常よりも大きな赤血球が存在することを説明します。 これは、赤血球生成におけるDNA合成の阻害に起因する。 5-メチルテトラヒドロ葉酸は、メチオニン合成酵素によってのみ代謝されることができる。 そのため、葉酸補酵素が不足すると、赤血球が障害されることになります。 DNA合成が障害されるため、細胞周期が進まず、細胞は分裂せずに成長し続け、巨赤芽球症として現れる。 ビタミンB12の欠乏によるものと、葉酸が捕捉されて正常な機能を果たせなくなることによるものがある。 この欠陥は、デオキシウリジン三リン酸の肥大に伴うチミジル酸合成の欠陥によって引き起こされる。 巨赤芽球性貧血は、赤血球の障害、手足の疼痛、胃腸障害（下痢など）、疲労感、味覚の変化、疲労と脱力感、協調性の喪失、食欲低下、体重減少をもたらす。 葉酸の欠乏と新生児の神経管欠損症との関連性が研究により示されており、そのメカニズムとしてホモシステインの欠乏が提唱されている。 また、C1テトラヒドロ葉酸合成酵素遺伝子のドメインとして知られるホルミルテトラヒドロ葉酸合成酵素は、神経管欠損症になるリスクが高いことが分かっています。
ビタミンB12の欠乏も、神経管欠損症の独立した原因として考えられています。 この欠陥で最もよく知られているのは「二分脊椎」で、体の脱力や麻痺、感覚の喪失、知能、学習、記憶障害など、多くの問題や課題を引き起こす可能性があります。 二分脊椎症協会によると、学習障害、胃腸障害、肥満、うつ病、泌尿器・腸の機能障害、腱鞘炎、アレルギーなどを引き起こす可能性もあるという。
ビタミンB12
何が「ビタミンB12」と認定されるのか
ビタミンB12（一般名：シアノコバラミン）は、すべてのビタミンの中で最も化学的に複雑な物質です。 ビタミンB12の構造は、ヘム、クロロフィル、シトクロムに見られるポルフィリン環に似たコリン環を基本に、ピロール環のうち2つが直接結合しています。 シアノコバラミンは植物や動物では作ることができず、シアノコバラミンの合成に必要な酵素を持つ生物は細菌と古細菌のみである。 高等植物は土壌からシアノコバラミンが濃縮されないため、動物組織と比較すると供給源としては乏しい。 ビタミンB12は、肉類（特にレバーと貝類）、卵、乳製品などの食品に自然に含まれています。
ビタミンB12の食事摂取基準：乳児（十分な摂取量）0～6ヶ月。 1日あたり0.4μg（mcg/日）、乳児7～12ヶ月：。 0.5mcg/日、1～3歳児。 0.9mcg/日、4～8歳児。 1.2mcg/日、9～13歳児。 1.8 mcg/日、14歳以上の青年および成人：2.4 mcg/日、妊娠中の10代および女性：2.6 mcg/日、授乳中の10代および女性：2.8 mc/日となっています。
ビタミンB12の代謝と作用機序
ビタミンB12は、メチルコバラミンと5-デオキシアデノシルコバラミンとして、2つの形で体内で利用されています。 メチオニン合成酵素は、補酵素としてメチルコバラミンが必要です。 この酵素は通常、アミノ酸のホモシステインからメチオニンへの変換に関与し、メチオニンはDNAのメチル化に必要である。 5-デオキシアデノシルコバラミンは、l-メチルマロニルCoAをコクシニルCoAに変換する酵素が必要とする補酵素である。 この変換は、タンパク質や脂肪からエネルギーを抽出する際に重要なステップとなります。 また、サクシニルCoAは、赤血球の中で酸素を運ぶ物質であるヘモグロビンの生成に必要である。
ビタミンB12の欠乏サイクル
ビタミンB12は、体内で起こる多くの反応やプロセスを通じて、人体の細胞の成長と発達に重要な役割を果たします。葉酸が欠乏すると、上記のすべてのサイクルがうまくいかず、巨赤芽球性貧血、がん、神経管欠損などの問題に加えて、多くの問題につながります。
メチオニンサイクル
ビタミンB12（コバラミン）は、メチオニンサイクルでホモシステインをメチオニンに変換する際に、5-メチルテトラヒドロ葉酸（葉酸）からメチル基を取ってメチルコバラミンにし、このメチル基を遊離してホモシステインからメチオニンに変換するので重要な役割を果たすとされています。 さらに、メチオニンがメチオニンアデノシルトランスフェラーゼによってATPの存在下で「SAM」生成物に変換され、ホモシステインに変換される際にもコバラミンが必要とされるのです。 ビタミンB12が不足すると、体内でメチオニンを生成する能力がなくなり、さまざまな問題が生じる。 また、SAMと呼ばれるS-アデノシル・メチオニンを生成する能力もありません。 3546＞メチルマロニルCoAムターゼ＜3546＞メチルマロニルCoAムターゼ酵素によって、メチルマロニルCoAをTCAサイクルの中間体であるコハク酸に変換し、プロピオン酸をd-メチルマロニルCoAに変換するには、アデノシルコバラミン2分子が必要である。 ビタミンB12が不足すると、メチルマロニルCoAムターゼの活性が損なわれ、体内にメチルマロン酸が蓄積される。 これらの障害は、多くの問題や課題を引き起こす。 TCAサイクルの中間体であるスクシニルCoAを生成する能力が失われ、コハク酸からフマル酸、リンゴ酸、そしてサイクルの最終生成物への変換が減少し、高エネルギー生産を担う電子輸送鎖に行く前に少量のエネルギーを供給する役割を担うTCAサイクルに障害をもたらすことになる。 また、糖質以外の物質（グリセロール、糖原性アミノ酸、乳酸など）からグルコースを生成する代謝経路である糖新生にも障害があり、空腹時の正常な血糖値の維持に役立っている。 脂肪酸が酸化されてプロピオニルCoAになると、コハク酸前駆体として知られるコハク酸の役割が現れ、それがピルビン酸に変換されて糖新生サイクルに入る。
葉酸の欠乏が健康に及ぼす影響
ビタミンB12の欠乏は、体に悪い影響を及ぼします。 B12不足の結果として引き起こされる最も一般的な病気は、悪性貧血です。
悪性貧血
悪性貧血とは、通常「貧血」という用語で、血液中の赤血球の数が通常よりも少なくなっている状態を指す貧血の一種です。 悪性貧血では、ビタミンB12が不足しているため、体内で健康な赤血球を十分に作ることができません。 ビタミンB12が足りないと、赤血球が正常に分裂せず、大きくなりすぎて、骨髄から出られなくなることがあります。 酸素を運ぶのに十分な赤血球がないため、疲れたり弱ったりする感じを与えることがあります。 重度または長期にわたる悪性貧血は、心臓、脳、体内のその他の臓器に損傷を与える可能性があります。 また、悪性貧血は、神経損傷、神経障害（記憶喪失など）、消化管障害など、他の問題も引き起こす可能性があります。 また、悪性貧血の人は、骨の強度が弱くなったり、胃がんのリスクが高くなる可能性があります。
悪性貧血になると、メチオニン合成酵素の働きが阻害され、ホモシステイン値が高くなることが分かっています。 高ホモシステイン血症は、血液中のホモシステイン濃度が異常に高くなることを特徴とする病態です。 静脈や動脈の病気を発症するリスクが高まります。 この病気は、血管の異常、血管の狭窄や硬化を伴う血栓症、血管の炎症、冠動脈疾患、動脈硬化、無症状や狂暴な骨量の減少を引き起こします。 また、ホモシステイン値の上昇は、心筋梗塞や脳卒中、骨粗しょう症、アルツハイマー病、潰瘍性大腸炎、クローン病など、多くの病気の発症の危険因子となる可能性があります。 また、ビタミンB12の欠乏は、葉酸との関連で前述したように、巨赤芽球性貧血や神経管欠損症に関与する可能性があります。
| 結論 | |
ビタミンは細胞の成長と発達に不可欠である。 体内のその正常なレベルは、体のメンテナンスの過程とより良いパフォーマンスを助けるでしょう。 各プロセスが別のものにリンクされているため、ビタミンのレベルが通常よりも上昇または低下すると、プロセス全体の崩壊につながります。 欠乏は、食事での消費量を増やすか、サプリメントの摂取によって治療することができます。
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