B12-vitamiini

Liikasaanti

Suomen valtion ravitsemusneuvottelukunta tai EFSA ei ole esittänyt enimmäissuosituksia B₁₂-vitamiinin saannille. B₁₂-vitamiinia voidaan pitää turvallisena aineena, sillä isoistakin annoksista saadut haittavaikutukset ovat hyvin harvinaisia. Ihmiset sietävät hyvin esimerkiksi nieltyjä 2 mg/vrk (2000 µg/vrk) annoksia tai lihaspistoksena otettuja 1 mg/vrk annoksia syanokobalamiinia.
Syanokobalamiinin LD50 on hiirille yli 5 g/kg suun kautta ja 2 g/kg pistoksena vereen.

Syyt

Yleisin syy B₁₂-puutokseen ovat imeytymishäiriöt. Mahalaukun sisäpinnan parietaalisolut tuottavat B₁₂:n imeytymisessä tärkeää proteiinia, jota kutsutaan nimellä sisäinen tekijä. Yleisin syy puutokseen on siten atrofinen gastriitti eli surkastuttava mahalaukkutulehdus, jossa parietaalisoluja kuolee vaikkapa mahasyövän, mahan helikobakteeritartunnan tai autoimmuunisyiden takia. Sisäisen tekijän tuoton vähenemistä autoimmuunisyistä parietaalisolutuhon kautta kutsutaan nimellä pernisiöösi anemia. Mahalaukkutulehduksen eri muotoja ilmenee eritoten vanhuksilla. Lisäksi luonnon B₁₂ on ravintoproteiineissa kiinni, joista se vapautuu maha- eli suolahapon ja eritoten hapon aktivoiman pepsiini-entsyymin avulla. Parietaalisolut tuottavat suolahappoa. Siten niiden tuho vaikeuttaa imeytymistä myös tältä osin, mutta mahan suolahapottomuutta (aklorhydriaa) tai vähäistä suolahappoisuutta (hypoklorhydriaa) aiheuttavat muutkin tekijät altistaen siten B₁₂-puutokselle – eräs tekijä on kilpirauhasen vajaatoiminta.
Mahalaukun kirurginen osittaispoisto voi johtaa puutokseen. Oireet alkavat noin 4 vuoden jälkeen poistosta. Koko mahan poisto johtaa aina puutokseen. Leikkaus voi johtaa myös raudanpuuteanemiaan, joka voi häiritä suurentuneita eli makrosyyttisiä punasoluja aiheuttavan B₁₂-puutoksen toteamista, sillä raudanpuuteanemiassa solut ovat poikkeavan pieniä eli mikrosyyttisiä.
Eräs syy B₁₂-puutokseen on sen alisaanti ruuasta. Kasviperäisissä ruuissa ei itsessään ole B₁₂:tä, joten usean vuoden jatkunut vegaaniruokavalio suurella todennäköisyydellä johtaa puutokseen ilman B₁₂-lisäravinteiden säännöllistä käyttöä. Puutosta voi ilmetä myös rintaruokinnassa olevalla vauvalla mikäli imettäjällä on lievä tai vakava B₁₂-puutos.
Haiman tulehdus tai muu haimavika voi alentaa sen trypsiinin eritystä. Trypsiini pilkkoo muun muassa B₁₂-muotoja sitovia tyypin 1 transkobalamiineja (TC1) ohutsuolessa. Keho tuottaa TC1:iä osana B₁₂:n imeytymismekanismia, mutta hajotuksessa vapautuvat B₁₂:t eivät kiinnity ohutsuolessa kyllin runsain määrin sisäisiin tekijöihin, jos TC1:iä alkaa kertyä suolistoon.
Imeytymistä voi estää myös ohutsuolitulehdus, ripuli tai loiset, kuten heisimadot. Loiset kilpailevat suoliston kanssa B₁₂:n saannista.
Tietyt lääkkeet voivat aiheuttaa B₁₂-puutosta. Pitkäaikaisen käyttötapansa takia näistä todennäköisimmin puutokselle altistavia ovat mahan happamuutta alentavat aineet kuten PPI-lääkkeet ja diabeteslääkkeinä käytetyt biguanidit kuten metformiini ja fenformiini. Metformiinin kaltaisten aineiden puutosta aiheuttava mekanismi on tuntematon. Toistuva altistus ilokaasulle (N₂O) voi johtaa puutokseen. Syy on se, että N₂O hapettaa metyylikobalamiinin koboltin hapetusasteelta Co(I) tilaan Co(III) metioniinisyntaasin katalysoiman reaktion aikana estäen reaktion.

Oireet

Puutoksessa ilmenee ensisijaisesti peruuttamattomia hermosto-oireita, joita ovat esimerkiksi ataksia, raajojen asentoaistin menetys, tunnottomuus ja muu kehoalueissa symmetrisesti etenevä parestesia. Symmetristä näön menetystä voi ilmetä myös, mutta harvoin. Hermo-oireet johtuvat myeliinin tuhosta eli demyelinaatiosta. Tuho alkaa usein ääreishermostosta eli käsistä ja jaloista, ja etenee hajanaisesti lopulta selkäytimeen. Pitkittyneessä puutoksessa oireita voi ilmetä myös keskushermostossa. Näitä ovat muun muassa unohtelu, masennus, ärtymys, psykoosi, dementia ja lopulta tappava tahdosta riippumattoman hermoston toiminnan pettäminen. Demyelinaatio liittyy B₁₂:tä vaativan metyylimalonyyli-CoA-mutaasin vajaatoimintaan, joka on osa myeliinin tuottoa.
Puutos aiheuttaa myös megaloblastista anemiaa. Tämä ei aina silti ilmene ennen hermosto-oireita. Vakavaan anemiaan liittyviä oireita ovat esimerkiksi rintakivut, nopea hengästyminen, pystyasentoon liittyvä verenpaineen lasku eli ortostaattinen hypotensio, sekavuus ja väsymys. Myös sydämen vajaatoimintaan liittyvää nilkkojen turvotusta ja muita vastaavia oireita voi ilmetä. Lievää ummetusta tai ripulia ja virtsan tai ulosteen pidätysvaikeuksia voi ilmetä.

Syanokobalamiini

Syanokobalamiinia ei ole juuri luonnossa, mutta se on eräs vakaimpia B₁₂-muotoja, jonka takia sitä käytetään usein B₁₂-ravintolisissä.
Se muodostaa tummanpunaisia, hajuttomia ja mauttomia kiteitä, jotka ovat neulas- tai särmiömäisiä. Kuivana se on hygroskooppinen ja voi kerätä jopa 12% kosteuspitoisuuden itseensä. Se on liukoinen veteen ja etanoliin, liukenematon asetoniin, dietyylieetteriin ja kloroformiin. Sen vesiliuokset ovat optisesti aktiivisia.
Se kestää ilman happea ja muutaman tunnin ajan kuumennusta 100 °C:seen asti. Sen vesiliuoksia pH-arvossa 4–7 voidaan autoklavoida jonkin aikaa 120 °C:ssa ilman että sitä hajoaa merkittävästi. Vesiliuoksissa se voi muuntua hydroksokobalamiiniksi. Syanokobalamiini hajoaa hitaasti, mutta peruuttamattomasti UV-säteilyssä tai voimakkaassa valossa. Happamassa nukleotidi hydrolysoituu irti – lisää hydrolyyttistä hajoamista tapahtuu tätäkin happamammassa. Emäksisissä oloissa amidisidokset hydrolysoituvat ja muodostuu vitamiineina toimimattomia B₁₂-karboksyylihappoja.

Valmistus

Kobalamiineja tuotetaan teollisesti mikrobien avulla. Nämä tuottavat seoksen, jossa on muun muassa adenosyyli-, metyyli- ja hydroksokobalamiinia. Kobalamiinit puhdistetaan erilleen ja muutetaan kemiallisesti ravintolisissä usein käytetyksi syanokobalamiiniksi esimerkiksi kaliumsyanidin avulla suuressa paineessa tai lämpötilassa.
Kemiallista synteesiä ei käytetä teollisuudessa. Synteesissä välivaiheita on noin 70.

Kuljetus

Ihmisillä veriplasman B₁₂-muodoista 70–80% on sitoutunut TC1- ja 20–30% TC2-proteiineihin. Plasmassa ei ole sisäisiä tekijöitä (IF:iä). Terveillä plasmassa B₁₂:tä on keskimäärin noin 290 pikomoolia per litra (pmol/l). Veriseerumin normaalit viitearvot ovat 138–652 pmol/l ja tätä alemmat pitoisuudet kertovat todennäköisesti B₁₂-puutoksesta.

Varastoituminen

Ihmiskeho varastoi ja kierrättää tehokkaasti B₁₂:tä, jota terveillä ihmisillä on kehossa usein 2–5 mg. Noin 60% tästä on maksassa ja noin 30% lihaksissa. Kokoon suhteutettuna vitamiinin suurimmat pitoisuudet ovat aivolisäkkeessä. Muita suuren pitoisuuden elimiä ovat sydän, munuaiset, perna ja aivot. Aikuisilla kehon varannot riittävät usein noin 3–5 vuotta vitamiinin saannin loppumisesta.

Hajotus ja erittyminen

B₁₂-vitamiinit eivät tiettävästi muunnu eri kobalamiinimuotojensa lisäksi eläinten kehoissa minkään muunlaisiksi aineenvaihduntatuotteiksi ennen pois erittymistään. Eläimillä B₁₂:n kokonaisvarannoista noin 0,1–0,2% (eli ihmisillä 2–5 µg) erittyy sappinesteessä ja virtsassa poispäin kehosta. Eritys tapahtuu pääosin sapen kautta ohutsuoleen. Sapessa erittynyt määrä ihmisillä on 0,5–5 μg/vrk, josta kuitenkin normaalisti noin 65–75% imeytyy jälleen päätyen verenkierrossa muualle kehoon imeytymättömän osion poistuessa ulosteen mukana.

Historia ja nimet

Ensimmäisenä pernisiöösin anemian lääketieteellisenä kuvauksena pidetään usein Thomas Addisonin 1849 esittämiä kuvauksia anemiaan liittyvistä oireista. Hän kuvaili muun muassa raajoista muualle kehoon etenevää kalpeutta, lihasheikkoutta, nilkkojen turvotusta ja tapauskohtaisesti lopulta kuolemaan johtavia oireita. 1872 Michael Anton Biermer (elänyt 1827–1892) nimesi tilan pernisiöösiksi anemiaksi, jossa pernisiöösi tarkoittaa kuolettavaa. Sana tulee latinan tuhoa tarkoittavasta sanasta, pernicies. Anemian tutkimukset muiden alla kuvattujen merkittävien löydösten kautta johtivat lopulta myös B₁₂:n löytymiseen. Esimerkiksi 1877 William Osler ja William Gardner kuvailivat anemiaan liittyviä hermosto-oireita. 1878 Georges Hayem kuvaili veren punasolujen olleen suurentuneita anemiassa. 1880 Paul Ehrlich tunnisti anemiaa potevilla olevan suurentuneita punasoluja eli megaloblasteja luuytimissä. 1887 Ludwig Lichtheim tunnisti selkäydinhermon vaurioiden eli myelopatian liittyvän anemian hermosto-oireisiin.
Läpimurto pernisiöösin anemian hoidossa tapahtui 1926, kun George Minot ja William Murphy havaitsivat suurten (120–240 g) ja päivittäisten naudan maksa-annosten parantavan pernisiöösin anemian oireet. Eläinten maksoissa on paljon B₁₂-vitamiinia, joka tunnistettiin anemiaan vaikuttavaksi tekijäksi kuitenkin vasta myöhemmin. Koska pernisiöösissä anemiassa on B₁₂:n imeytymiseen vaadittavan sisäisen tekijän puutos ja naudan maksassa on verrattain vähän B₁₂:tä, on myöhemmin esitetty että Minotin ja Murphyn potilailla havaitsema terveyden koheneminen johtui osin myös potilailla ehkä olleesta folaatti- ja rautapuutoksesta. Näiden puutos aiheuttaa myös anemian eri muotoja ja niitä on paljon eläinten maksoissa.
1929 William Bosworth Castle (1897–1990) osoitti mahanesteessä olevan jokin tuntematon kehon erittämä eli "sisäinen tekijä", joka sitoutui maksassa olevaan tuntemattomaan "ulkoiseen tekijään" (B₁₂-vitamiiniin) vatsahaposta tai pepsiinistä riippumattomasti. Kokeissaan Castle syötti terveille ihmisille proteiineja lihan muodossa. Noin 45 minuutin ruuansulatuksen jälkeen terveet oksensivat ulos mahanestettä, joka annettiin pernisiöösiä anemiaa poteville nenäletkulla. Anemiaa potevien anemian paranemiseen johtava vaste veressä oli lähes samanlainen kuin Minotin ja Murphyn maksan ruokintakokeissaan havaitsema.
Useat tutkijat pyrkivät selvittämään Minotin ja Murphyn havaintoa. Vasta 1948 kaksi tutkijaryhmää eristivät lähes yhtaikaa ja toisistaan riippumattomasti puhdasta B₁₂-vitamiinia syanokobalamiinin muodossa. Nimi syanokobalamiini kuitenkin keksittiin vasta myöhemmin. Ensimmäinen ryhmä olivat Karl Folkers (1906–1997) ja kollegat Merckille työskennellessään. He myös nimesivät aineen B₁₂-vitamiiniksi. He kuitenkin julkaisivat tutkimuksensa vasta noin viiden kuukauden kuluttua löydöksestään. Toiseksi tullut tutkijaryhmä olivat Ernest Lester Smith (1904–1992) ja kollegat, jotka eristivät aineen Glaxon laboratorioissa (nykyinen GlaxoSmithKline).
Syanokobalamiinin eristämisen jälkeen löydettiin muitakin B₁₂-muotoja kuten adenosyylikobalamiini. Siksi 1950 Folkers ja kollegat antoivat B₁₂-vitamiineille yleisnimen kobalamiini, johon liitettiin etuliitteitä kuten syano ja adenosyyli tarkentamaan vitamiinien kemiallisia koostumuksia.
1956 Dorothy Hodgkin ja kollegat selvittivät syanokobalamiinin kolmiulotteisen rakenteen röntgenkristallografialla.
B₁₂:n täyden synteesin kehittäminen kesti noin 11 vuotta ja vaati lähemmäs 100:n tutkijan yhteistyön. 1973 useat tutkijaryhmät yhteistyössä onnistuivat syntetisoimaan B₁₂:n syanokobalamiinina. Tämän projektin keskeisiin tutkijoihin kuuluivat muun muassa Robert Burns Woodward ja Albert Eschenmoser (1925–).