משתמש:DMY/ארגז חול5
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
הביוכימיה של ויטמין B12
ויטמין B12 הינו סדרה של תרכובות, הקרויה גם קובלמינים - שם שנגזר מקובלט - המתכת שנמצאת במרכז המולקולה ואמין - נגזרת של אמוניה.
תוכן עניינים |
[עריכה] מבנה כימי
ויטמין B12 הינו כינוי לסידרה של תרכובות מסיסים במים הקרויות קובלמינים Cobalamins: ציאנוקובלמין, הידרוקסיקובלמין, מתילקובלמין, אדנוסילקובלמין.
בהקשרים של תזונה, כשאומרים ויטמין B12 מתכוונים לתרכובת הראשונה - ציאנוקובלמין - הצורה הטבעית שבמזון.
המבנה המולקולארי הינו המורכב ביותר מכל הויטמינים - תרשים 2:
- במרכז יון אחד של קובלט שסימנו Co.
- טבעת קורין Corrin המקושרת אל הקובלט באמצעות ארבעה אטומי חנקן (N).
- קבוצת דימתיל בנזימדזול Dimethylbenzimidazole group המקושרת אל הקובלט באמצעות אטום אחד של חנקן (N).
- אפשרויות שונות עבור הקשר השישי של הקובלט (מסומן בתרשים 2 באמצעות האות R):
-
- יון של ציאניד (CN) עבור ציאנוקובלמין - הצורה המופיעה במזון.
- הידרוקסיל (OH) עבור הידרוקסיקובלמין - צורה סינתטית המשתמשת כתרופה.
- מתיל (CH3) עבור מתילקובלמין - צורת קואנזים שנהוג לסמנה: MeB12.
- 5'-דאוקסי-אדנוזיל (5'-deoxyadenosyl) עבור אדנוסילקובלמין - צורה נוספת של קואנזים שנהוג לסמנה: AdoB12.
- קיימות תרכובות נוספות.
מבנה מולקולרי מעין זה נקרא יון מורכב (Complex Ion) - מצב בו יון מתכתי נקשר בקשרים קובלנטיים אל רכיבים אחרים, ובמקרה הזה: קשר בין יון הקובלט לבין יתר רכיבי המולקולה.
[עריכה] פעילות ביוכימית
ויטמין B12 משמש כקואנזים בריאקציות אנזימטיות שונות בעולם החי. קואנזים הינו תרכובת אורגנית הנקשרת לאנזים, והופכת אותו להיות פעיל. בלעדי הקואנזים - האנזים איננו יכול לפעול.
בגוף האדם קיימים 2 אנזימים התלויים בוויטמין B12:
- האנזים מתיונין סינתאז (MS) [1] - תרשים 3 - משתמש במתילקובלמין MeB12 כקואנזים לפעולתו להפוך הומוציסטאין למתיונין, ובמקביל להפוך 5-מתיל-טטרא-הידרו-פולאט (5-CH3-FH4 בתרשים 3) ל-טטרא-הידרו-פולאט (FH4 בתרשים 3).
חוסר ויטמין B12 פוגע בפעילות אנזים זה, ועקב כך נגרמת אנמיה מגלובלסטית ועוד תופעות קליניות - המפורטות בהמשך. התופעות הביוכימיות:- פגיעה ביצור DNA - "מלכודת" הפולאט - פרוט בהמשך.
- עליה ברמת ההומוציסטאין והפרעה למתילציה - פרוט בהמשך.
מקרא לתרשים 3: MS = מתיונין סינתאז [1] MeB12 = מתילקובלמין משמש כקואנזים למתיונין סינתאז. Homocysteine = הומוציסטאין Methionine = מתיונין 5-CH3-FH4 = 5-מתיל-טטרא-הידרו-פולאט FH4 = טטרא-הידרו-פולאט SAM = S-אדנוזיל-מתיונין = S-Adenosyl-Methionine SAH = S-אדנוזיל-הומוציסטאין = S-Adenosyl-Homocysteine = תהליך מתילציה עבור DNA, חלבונים ושומנים F = פולאט FH2 = די-הידרו-פולאט 5,10-CH2-FH4 = 10,5-מתילן-טטרא-הידרו-פולאט dUMP = 2'-דאוקסי-אורידין-5'-פוספאט = 2'-Deoxyuridine-5'-Phosphate dTMP = 2'-דאוקסי-תימידין-5'-פוספאט = 2'-Deoxythymidine-5'-Phosphate DNA = חומצה דאוקסיריבונוקלאית NADPH = הצורה המחוזרת ו-+NADP = הצורה המחומצנת של ניקוטינאמיד אדנין דינוקלאוטיד פוספאט DHFR = די-הידרו-פולאט רדוקטאז SHMT = סרין הידרוקסי-מתיל-טרנספראז Serine Hydroxymethyltransferase MTHFR = מתילן-טטרא-הידרו-פולאט רדוקטאז TS = תימידילאט סינטאז Thymidylate Synthase |
- האנזים מתיל-מלוניל-קואנזים-A מוטאז Methylmalonyl Coenzyme A Mutase (MUT) - תרשים 4 - משתמש באדנוסילקובלמין AdoB12 כקואנזים בפעולתו כחלק מהמטבוליזם של חומצות שומן בנות מספר אי זוגי של פחמנים.
האנזים הופך L-מתיל-מלוניל-קואנזים-A L-Methylmalonyl-CoA ל-סוקסיניל-קואנזים-A Succinyl-CoA. האחרון הינו חלק ממעגל קרבס - מסלול מטבולי המשמש להפקת אנרגיה ביצורים חיים מפרוק של פחמימות, שומנים וחלבונים.
חוסר ויטמין B12 פוגע בפעילות אנזים זה, ועקב כך נגרמת הפרעה לפרוק חומצות שומן "אי-זוגיות" - פרוט בהמשך. זו הסיבה לתופעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות, המפורטות בהמשך.
[עריכה] ספיגה במערכת העיכול והובלה לתאים
תאור בתרשים 5.
[עריכה] בקיבה
ויטמין B12 במזון, שמגיע לקיבה קשור בדרך כלל לחלבונים. הפרדת הוויטמין מהחלבונים נעשית באמצעות האנזים הקיבתי פפסין ובאמצעות החומצה אשר נמצאת בחלל הקיבה.
ויטמין B12 נקשר עם קושר R קיבתי Gastric R Binder (R בתרשים 5) - זהו חומר מסוג גליקופרוטאין הנמצא בנוזלים שונים רוק, מיץ קיבה, חלב. הקומפלקס (R-B12 בתרשים 5) ממשיך לתריסריון.
במקביל, בתאי הדופן בקיבה מופרש חומר בשם פקטור פנימי (IF בתרשים 5) זהו חומר אחר מסוג גליקופרוטאין.
[עריכה] בתריסריון
בתריסריון הפקטור הפנימי נקשר לוויטמין B12 במקומו של קושר R. הקומפלקס החדש (IF-B12 בתרשים 5) ממשיך לאילאום הסופי - החלק האחרון של המעי הדק.
[עריכה] במעי הדק
באילאום הסופי - החלק האחרון של המעי הדק, הפקטור הפנימי מסייע לוויטמין B12 להיספג לתאי המעי הדק, שם הוא מסיים את תפקידו ונהרס.
ויטמין B12 נקשר עם טרנסקובלמין 2 - Transcobalamin II (TCII בתרשים 5) - זהו חלבון שתפקידו להעביר את הוויטמין B12 בדם.
[עריכה] במחזור הדם
הקומפלקס של ויטמין B12 יחד עם טרנסקובלמין 2 (TCII-B12 בתרשים 5) משמש למעבר במחזור הדם מהמעי הדק אל התאים.
באמצעות הנשא טרנסקובלמין 2 חודר ויטמין B12 אל התאים.
לאחר מכן, כדי לעבור אל תא אחר, משתמש ויטמין B12 בחומר אחר המתקשר אליו -טרנסקובלמין 1 - Transcobalamin I (TCI בתרשים 5) וזה מעבירו מתא לתא.
[עריכה] בתאי הכבד והגוף
ויטמין B12 חודר לתוך התא באמצעות אחד משני הנשאים טרנסקובלמין 2 או 1, ושם נפרד מהנשא.
באופן רגיל:
- 2 מיליגרם של ויטמין B12 נאגרים בתאי הכבד - מאגר שיכול לשמש לתקופה של 3-6 שנים.
- 2 מיליגרם נוספים - בכל יתר הגוף.
[עריכה] הפרשה
עודפים של ויטמין B12 מופרשים בשתן.
[עריכה] הבסיס הביוכימי לתופעות קליניות ופתולוגיות בחחוסר של ויטמין B12
- אנמיה מגלובלסטית
אנמיה המאופיינת בתאי דם אדומים גדולים מהרגיל - תמונה 6 (בהשוואה לתאי דם תקינים בתמונה 7).
כמו בכל אנמיה הסימנים הם חולשה כללית, סחרחורות, לעתים קוצר נשימה, דפיקות לב, ובמקרים קיצוניים - אף אי ספיקת לב.- מנגנוני הפגיעה:
- אנמיה דומה מופיעה גם עקב חוסר חומצה פולית, וגם עקב סיבות נוספות. מתן של חומצה פולית לבדה, יכול לפתור את האנמיה.
- תופעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות, בעיקר אצל קשישים.
קהות חושים, עיקצוץ בגפיים, חולשה בשרירים איבוד זיכרון ודיכאון. לעתים בעיות בשליטה בסוגרים.
בחוט השדרה, נוצרים מוקדים של פגיעות במיאלין הגורם לניוון של רקמה בעמודות האחוריות והצדדיות של חוט השדרה - תרשים 8.- תופעות אלה נגרמות עקב אובדן המיאלין והרס בתאי עצב (נוירונים). מנגנון הפגיעה:
- הסיבה העיקרית: הפרעה לפרוק של חומצות שומן "אי-זוגיות" - פרוט להלן.
- כנראה שגם עקב פגיעה ביצור DNA - "מלכודת" הפולאט - פרוט להלן.
- התופעות הנוירולוגיות עלולות להתקיים גם ללא אנמיה מגלובלסטית. מתן של חומצה פולית לבדה, לא יפתור כלל את התופעות הנוירולוגיות.
- תופעות אלה נגרמות עקב אובדן המיאלין והרס בתאי עצב (נוירונים). מנגנון הפגיעה:
- מחלות לב וכלי דם
שכיחות גבוהה של מחלות לב וכלי דם, בהן: מחלת לב כלילית (תעוקת לב, אוטם בשריר הלב), שבץ מוחי ופגיעה בכלי דם הקפיים.- תופעה זו נגרמת עקב עליה ברמת ההומוציסטאין - פרוט להלן. רמה גבוהה בדם של הומוציסטאין מגבירה את הנטייה לקרישתיות-יתר (טרומבופיליה Thrombophilia) של הדם. המנגנון איננו ברור, כנראה הומוציסטאין רב גורם לנזק לדפנות כלי הדם, עקב כך היווצרות קרישי דם והיווצרות של טרשת עורקים.
- תופעות דומות מופיעות בעלית רמת הומוציסטאין במצב של חוסר חומצה פולית, עקב חוסר MTHFR ועקב סיבות נוספות.
- פגמים מולדים
שכיחות גבוהה להיווצרות פגמים מולדים אצל הילוד, בהם פגמים בתעלה העיצבית, שגורמים לעיוותים בעמוד השדרה (ספינה ביפידה), בגולגולת ובמוח (אננצפלוס), ושיעור גבוה של הפלות טבעיות.- לא ברור מה המנגנון המדויק שגורם לפגמים מולדים אלה. כנראה, אחת או יותר משלוש האפשרויות הבאות:
- תופעות דומות מופיעות במצב של חוסר חומצה פולית, עקב חוסר MTHFR ועקב סיבות נוספות. מתן של חומצה פולית לבדה, יכול למנוע מצב זה.
- תופעות במערכת העיכול
תת ספיגה במעי הדק, שלשולים, כאבים בלשון, אובדן תאבון.- מנגנון הפגיעה: פגיעה ביצור DNA - "מלכודת" הפולאט - עבור תאי מערכת העיכול - פרוט להלן.
- סרטן
קיימות עדויות לא חד-משמעיות על קשר בין חוסר ויטמין B12 לבין סוגים מסוימים של סרטן.- מנגנון הפגיעה המשוער: עלייה בשכיחות המוטציות ברבייה התאית עקב פגיעה ביצור DNA - "מלכודת" הפולאט - פרוט להלן.
[עריכה] מנגנוני פגיעה ביוכימיים
-
פגיעה ביצור DNA - השערת "מלכודת" הפולאט Methylfolate "trap" hypothesis
תת פעילות של האנזים מתיונין סינתאז (MS בתרשים 3) עקב חוסר בוויטמין B12 המשמש כקואנזים לפעולתו. עקב כך, 5-מתיל-טטרא-הידרו-פולאט (תרשים 3) "נלכד" ואיננו יכול להפוך לשום חומר אחר. ה"מלכודת" הזו גורמת בסופו של דבר לירידה במטבוליזם של פולאטים בתאים, ולכן להפחתת היצור של החומר 2'-דאוקסי-תימידין-5'-פוספאט (dTMP בתרשים 3). dTMP הינו חומר המוצא ליצירת תימין - אחד הנוקלאוטידים, ולכן הפרעה ביצור dTMP מפריעה ליצור תקין של DNA. -
עליה ברמת ההומוציסטאין והפרעה למתילציה
תת פעילות של האנזים מתיונין סינתאז (MS בתרשים 3) עקב חוסר בוויטמין B12 המשמש כקואנזים לפעולתו. עקב כך ההומוציסטאין איננו הופך למתיונין, ולכן עליה ברמת ההומוציסטאין וירידה ברמת המתיונין, שהוא אחד מחומצות האמינו הבונות את החלבונים.עקב כך, עולה רמת S-אדנוזיל-הומוציסטאין (SAH בתרשים 3), ויורדת רמת S-אדנוזיל-מתיונין (SAM בתרשים 3). כל זה גורם להפרעה בתהליך המתילציה החיוני לסינתזה של DNA, חלבונים ועוד (פינה ימנית-עליונה בתרשים 3).הפגיעה היא על כן בעיקר בתאים הצורכים DNA רב לצורך חלוקה, ובמיוחד בתאי מוח העצם שיוצרים את תאי הדם, ותאי מערכת העיכול. -
הפרעה לפרוק של חומצות שומן "אי-זוגיות"
תת פעילות של האנזים מתיל-מלוניל-קואנזים-A מוטאז (MUT בתרשים 4) עקב חוסר של ויטמין B12 המשמש כקואנזים לפעולתו. עקב כך נמנע פרוק של חומצות שומן בנות מספר אי זוגי של פחמנים.חומצות שומן אלה עלולות לגרום לאובדן המיאלין והרס בתאי עצב (נוירונים), ולכן נגרמות תופעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות.
[עריכה] אבחון
- בדיקות המטולוגיות:
- תאי דם אדומים גדולים מהרגיל, כפי שמופיעים באנמיה מגלובלסטית - תמונה 6. נפח ממוצע של תא דם אדום (MCV בספירת דם) באופן תקין הינו 80-96 פמטוליטר. מעל 100 פמטוליטר ניתן לחשוד באנמיה מגלובלסטית - אבל קיימות סיבות נוספות למצב זה. מעל 110 פמטוליטר הסבירות גבוהה לאנמיה מגלובלסטית, והנפח יכול להגיע אפילו עד 150 פמטוליטר.
- בבדיקה מיקרוסקופית, של תאי הדם האדומים מוצאים Anisocytosis (רב גוניות רבה בגודל), Poikilocytosis (צורות לא תקינות), Macroovalocytes (תאים גדולים בצורה סגלגלה, להבדיל מתאים תקינים, שצורתם כצורת דיסק קעור - תמונה 7).
- בתאי הדם הלבנים ניתן להבחין בחלוקת יתר של הגרעין. אם גרעין התא מכיל לפחות 6 אונות - יש לחשוד באנמיה מגלובלסטית. בתמונה 6 ניתן להבחין בתא דם לבן עם אונות רבות בגרעין התא.
- בדיקת מוח עצם לא נהוג לעשות באנמיה מגלובלסטית, אלא אם כן יש חשד למחלה אחרת. בבדיקת מוח עצם ניתן למצוא ריבוי תאים, והגדלה של התאים שמהם נוצרים תאי הדם האדומים.
- במצב של אנמיה מגלובלסטית חריפה - אנמיה מגלובלסטית המתפתחת תוך מספר ימים, כגון עקב חשיפה לתחמוצת החנקן ("גז הצחוק") - בספירת דם, עדיין לא רואים אנמיה, אבל ניתן להבחין בהתמעטות תאי הדם הלבנים וטסיות הדם. במוח העצם מופיעים שינויים אופייניים לאנמיה מגלובלסטית.
- יש לשים לב: העדר מצב של אנמיה מגלובלסטית איננו יכול לשלול מצב של חוסר ויטמין B12.
- בדיקות ביוכימיות:
- רמה נמוכה של ויטמין B12 בדם. הטווח התקין הינו 200 - 900 פיקוגרם למיליליטר פלזמה. מצב של מתחת ל-100 פיקוגרם למיליליטר מצביע על חוסר חמור בוויטמין B12.
- נדרשת גם בדיקה של רמת חומצה פולית, כדי לאבחן או לשלול חוסר חומצה פולית שסימניה דומים מאוד לחוסר של ויטמין B12. רמה תקינה 6 - 20 ננוגרם למיליליטר פלזמה, מתחת ל-4 זה אבחנתי לחוסר חומצה פולית.
- רמות גבוהות של הומוציסטאין ושל חומצה מתילמלונית בפלזמה - אופייניות לאנמיה מגלובלסטית.
- מבחן שילינג - בדיקה שמטרתה לבדוק האם חוסר של ויטמין B12 נגרם עקב בעיות בספיגה במערכת העיכול, ואם כן - האם הסיבה היא חוסר של פקטור פנימי (כפי שקורה באנמיה ממארת), או לא.
- בדיקת MRI לאיתור מוקדי פגיעות בחוט השדרה: במקרים קיצוניים של חוסר ויטמין B12 נוצרים מוקדים של פגיעות במיאלין הגורם לניוון של רקמה בעמודות האחוריות והצדדיות של חוט השדרה.
[עריכה] טיפול
- טיפול בגורמים למחלה - רלוונטי רק בחלק קטן מהמקרים, כגון: אנטיביוטיקה נגד חידקים המתחרים על ויטמין B12 במעי הדק, מניעת תחמוצת החנקן ("גז הצחוק") וכד'.
- ברוב המקרים - במצבים של אנמיה ממארת או תת-ספיגה במעי הדק מסיבות אחרות - הטיפול הוא בזריקות חוזרות לשריר של ציאנוקובלמין או הידרוקסיקובלמין, עד להעלמות התופעות הקליניות.
- לאחר מכן - מתן ציאנוקובלמין תת-לשוני. לחילופין - מינון גבוה מאוד של ויטמין B12 בבליעה - יכול לגרום לספיגה של ויטמין B12 במעי הדק, אף ללא פקטור פנימי. טיפול זה נדרש בדרך כלל לכל החיים.
- הוספת חומצה פולית במקרים של מחסור חמור - יכולה להקל על האנמיה, ואף למנוע פגמים מולדים, אבל נדרשת זהירות רבה, כי חומצה פולית לא מקילה כלל על התופעות הנוירולוגיות והפסיכיאטריות.
[עריכה] שימוש תרופתי בוויטמין B12
ויטמין B12 ניתן בכמה אופנים:
- זריקות לשריר של ציאנוקובלמין או הידרוקסיקובלמין. אפשרי גם מתילקובלמין ו- אדנוסילקובלמין.
- ציאנוקובלמין בבליעה. אפשרי גם מתילקובלמין ו-אדנוסילקובלמין.
- ציאנוקובלמין תת-לשוני.
כאמור, במצבים של אנמיה ממארת או תת-ספיגה במעי הדק מסיבות אחרות, עדיף לתת זריקות או תחת הלשון, כדי לעקוף את מערכת העיכול.
הידרוקסיקובלמין משמש כתחליף יעיל לציאנוקובלמין - (הצורה הטבעית של ויטמין B12), וגם כתרופה נגד הרעלת ציאניד. מסייע גם להפחית את רמות הציאניד בדמם של מעשנים [2].
[עריכה] תופעות לואי וזהירות הנדרשת במקרים מיוחדים
- חולים הסובלים מאי ספיקת כליה - אינם מסוגלים לנטרל את רעל הציאניד שבציאנוקובלמין, ולכן עדיף שיקבלו צורות אחרות של ויטמין B12, כגון מתילקובלמין או אדנוסילקובלמין [3].
- לחולים העוברים אנגיופלסטיה בכלי דם, ובמיוחד אלה שמתקינים להם תומכן בכלי דם: עלול להיגרם הצרות בכלי הדם.
- דיווחים על תופעות בעור: גרד, פריחה ועוד.
- שלשולים.
- היווצרות קרישי דם.
- מיסוך (העלמת סימנים קליניים) של פוליציטמיה ראשונית.
- מיסוך (העלמת סימנים קליניים) של חוסר חומצה פולית.
- ירידה ברמת האשלגן בדם.
- במקרה של מחלת לֵבּר Leber's disease - סוג של הרעלה כרונית בציאניד, הפוגעת בעצב הראיה, יש לטפל בהידרוקסיקובלמין ולא בציאנוקובלמין (כי האחרון מכיל יון של ציאניד).
[עריכה] קישורים חיצוניים
- יפה שיר-רז, B12: הוויטמין שבלעדיו אנחנו תשושים, באתר ynet.
- ויטמין B12 - אינפומד אתר הרפואה הישראלי.
- Vitamin B-12(µg) Content of Selected Foods - USDA - תכולת ויטמין B12 במזונות נבחרים (רשימה מפורטת) - משרד החקלאות של ארצות הברית.
- Vitamin B12 - Mayo Clinic.
- Vitamin B12: Are You Getting It? - Jack Norris.
- Physiology of Folate and Vitamin B12 in Health and Disease - Stover, Patrick J.
- Neurological Manifestations Of Vitamin B-12 Deficiency - N.K. Sethi et al.
- Vitamin B12 insufficiency and the risk of fetal neural tube defects - J.G. Ray & H.J. Blom.
- Megaloblastic Anemia - University of Virginia / Health System / Pathology.
- The Coenzyme Forms of Vitamin B12: Toward an Understanding of their Therapeutic Potential - Gregory K.
[עריכה] הערות שוליים
- ^ 1.0 1.1 האנזים מתיונין סינתאז מכונה גם 5-מתיל-טטרא-הידרו-פולאט-הומוציסטאין-מתיל-טרנספראז 5-Methyltetrahydrofolate-Homocysteine Methyltransferase ובקיצור: MTR.
- ^ Smokers and Cyanocobalamin - Jack Norris
- ^ People Who Should Not Take the Cyanocobalamin Form of B12 - Chronic Kidney Failure - Jack Norris
הבהרה: המידע בוויקיפדיה אינו מהווה ייעוץ רפואי.