사이아노코발라민

사이아노코발라민(Cyanocobalamin)은 사이안화물 독성이 있는 경우를 제외하고 비타민 B12 결핍증을 치료하고 예방하는 데 사용되는 비타민 의 한 형태이다. 결핍증은 악성 빈혈, 위의 외과적 제거, 광절열두조충, 또는 대장암으로 인해 발생할 수 있다. 경구, 근육 주사 또는 비강 스프레이로 사용된다.

사이아노코발라민은 일반적으로 잘 tolerated된다. 경미한 부작용으로는 설사, 메스꺼움, 위장 장애 및 가려움증이 포함될 수 있다. 심각한 부작용으로는 과민증 및 심장 기능상실을 초래하는 저칼륨혈증이 포함될 수 있다. 코발트에 알레르기가 있거나 레버 시신경 위축증이 있는 사람에게는 사용이 권장되지 않는다. 과다 복용 또는 독성은 보고되지 않았다. 하이드록소코발라민보다 생물학적 가용능이 약간 낮기 때문에 비타민 결핍증 치료에는 덜 선호된다. 일부 연구에 따르면 항저혈압 효과가 있는 것으로 나타났다. 비타민 는 신체에서 만들어질 수 없지만 생명에 필수적인 필수 영양소이다.

사이아노코발라민은 1940년대에 처음 제조되었다. 제네릭 의약품 및 일반의약품으로 판매된다. 2023년에는 미국에서 6백만 건 이상의 처방으로 104번째로 많이 처방된 약물이었다.

의료용
사이아노코발라민은 일반적으로 위 (해부학) 또는 창자의 일부 또는 전부를 외과적으로 제거한 후 비타민 의 적절한 혈청 수치를 보장하기 위해 처방된다. 또한 악성 빈혈, 비타민 B12 결핍증 (음식 섭취 부족 또는 유전적 또는 기타 요인으로 인한 흡수 불능으로 인한), 갑상선 기능 항진증, 출혈, 악성 종양, 간 질환 및 신장 질환을 치료하는 데 사용된다. 사이아노코발라민 주사는 위 우회술을 받은 환자에게 자주 처방되는데, 이 환자들은 작은창자의 일부가 우회되어 음식이나 비타민을 통해 를 섭취하기 어렵기 때문이다. 사이아노코발라민은 비타민 흡수 능력을 확인하는 실링 검사를 수행하는 데도 사용된다.

사이아노코발라민은 정맥 내 하이드록소코발라민이 청산 중독을 치료하는 데 사용된 후 신체 내에서 생성되어 (그리고 소변으로 배설되어) 나오기도 한다.

부작용
사이아노코발라민 주사의 가능한 부작용으로는 두드러기, 호흡 곤란; 얼굴의 붉어짐; 팔, 손, 발, 발목 또는 다리 아래쪽의 부종; 극심한 갈증; 및 설사와 같은 알레르기 반응이 포함된다. 덜 심각한 부작용으로는 두통, 현기증, 다리 통증, 가려움증 또는 발진 (의학)이 있을 수 있다.

동반된 비타민 결핍이 있는 거대적혈모구빈혈을 비타민머(사이아노코발라민 포함)로 치료하면 적혈구 생성 증가와 빈혈 해소 시 칼륨의 세포 흡수 증가로 인해 저칼륨혈증의 가능성이 생긴다. 사이아노코발라민으로 치료받는 레버 시신경 위축증 환자는 심각한 시신경 위축이 발생하여 실명에 이를 수 있다.

화학
비타민 는 비타민 의 모든 비타머에 대한 "일반 명칭"이다. 인간을 포함한 동물은 사이아노코발라민을 활성 비타민 화합물 중 하나로 전환할 수 있다.

사이아노코발라민은 비타민 계열 (신체에 들어가면 로 기능하는 화학 물질 계열)에서 가장 널리 제조되는 비타머 중 하나인데, 이는 사이아노코발라민이 형태 중 가장 공기 안정성이 높기 때문이다. 이는 가장 쉽게 결정화될 수 있으므로 세균 발효로 생산된 후 가장 쉽게 정제할 수 있다. 짙은 붉은색 결정 또는 무정형 붉은색 분말로 얻을 수 있다. 사이아노코발라민은 무수물 형태에서 흡습성이며 물에 약간 용해된다 (1:80). 에서 단기간 고압멸균에 안정하다. 비타민 보조 인자는 빛에 불안정하다. 섭취 후 사이안화물 리간드는 다른 그룹 (아데노실, 메틸)으로 대체되어 생물학적으로 활성인 형태를 생성한다. 사이안화물은 티오시안산염으로 전환되어 신장을 통해 배설된다.

화학 반응
섬네일|사이아노코발라민의 다양한 환원 형태: Co(I) (위), Co(II) (중간), Co(III) (아래)
코발라민에서 코발트는 일반적으로 3가 상태인 Co(III)로 존재한다. 그러나 환원 조건에서는 코발트 중심이 Co(II) 또는 Co(I)로 환원되는데, 이들은 각각 환원된 형태(reduced)와 초환원된 형태(super reduced)를 나타내기 위해 및 로 표시된다.

 및 는 제어 전위 환원 또는 알칼리성 용액의 수소화 붕소 나트륨, 아세트산의 아연 또는 싸이올의 작용을 사용하여 화학적 환원을 통해 사이아노코발라민으로부터 제조될 수 있다. 및 는 모두 산소 없는 조건에서 무한정 안정하다. 은 용액에서 주황색-갈색으로 나타나며, 는 자연광에서 청록색, 인공광에서 보라색으로 나타난다.

는 수용액에서 알려진 가장 친핵성 종 중 하나이다. 이러한 특성 덕분에 알킬 할라이드 및 비닐 할라이드에 대한 친핵성 공격을 통해 다른 치환체를 가진 코발라민 유사체를 편리하게 제조할 수 있다.

예를 들어, 사이아노코발라민은 로 환원된 다음 해당 알킬 할라이드, 아실 할라이드, 알켄 또는 알카인을 첨가하여 유사 코발라민으로 전환될 수 있다. 입체 장애는 보조효소 유사체 합성의 주요 제한 요소이다. 예를 들어, 네오펜틸 염화물과 사이에는 반응이 일어나지 않으며, 2차 알킬 할라이드 유사체는 너무 불안정하여 분리할 수 없다. 이러한 효과는 벤즈이미다졸과 중심 코발트 원자 사이의 강한 배위로 인해 코발트 원자가 코린 고리 평면으로 끌려 내려가기 때문일 수 있다. 트랜스 효과는 형성되는 Co–C 결합의 극성화를 결정한다. 그러나 요오드화 메틸로 벤즈이미다졸이 4차화되어 코발트에서 분리되면 또는 수산화물 이온으로 대체된다. 그런 다음 다양한 2차 알킬 할라이드가 변형된 에 의해 쉽게 공격받아 해당 안정 코발라민 유사체를 생성한다. 제품은 일반적으로 페놀-염화 메틸렌 추출 또는 컬럼 크로마토그래피로 추출 및 정제된다.

이 방법으로 제조된 코발라민 유사체에는 자연 발생 보조효소인 메틸코발라민과 코바마이드, 그리고 자연적으로 발생하지 않는 비닐코발라민, 카복시메틸코발라민, 사이클로헥실코발라민과 같은 다른 코발라민이 포함된다. 이 반응은 화학적 탈할로겐화, 유기 시약 및 광감화 촉매 시스템을 위한 촉매로 사용될 가능성에 대해 검토 중이다.

생산
사이아노코발라민은 세균 발효를 통해 상업적으로 생산된다. 다양한 미생물에 의한 발효는 메틸코발라민, 하이드록소코발라민 및 아데노실코발라민의 혼합물을 생성한다. 이 화합물들은 아질산 나트륨과 열이 있는 상태에서 사이안화 칼륨을 첨가하여 사이아노코발라민으로 전환된다. 여러 종의 프로피오니박테리움은 외독소나 내독소를 생성하지 않으며 미국 식품의약국으로부터 GRAS (일반적으로 안전하다고 인정됨) 상태를 부여받았기 때문에 비타민 생산에 선호되는 세균 발효 유기체이다.

역사적으로 생리적 형태는 처음에는 사이아노코발라민으로 생각되었다. 이는 세균에 의해 생성된 하이드록소코발라민이 세균 배양물에서 분리된 후 활성탄 컬럼에서 정제되는 동안 사이아노코발라민으로 변했기 때문이다(활성탄에는 사이안화물이 자연적으로 존재하기 때문). 사이안화물을 첨가하면 분자가 안정화되므로 사이아노코발라민은 대부분의 의약품 제제에서 사용되는 형태이다.

2008년 프랑스의 사노피-아벤티스와 중국의 3개 회사 등 4개 회사에서 생산된 전 세계 비타민 B12 총생산량은 35톤이었다.

 대사 
비타민 의 두 가지 생체 활성 형태는 세포액의 메틸코발라민과 미토콘드리아의 아데노실코발라민이다. 종합비타민에는 종종 사이아노코발라민이 함유되어 있으며, 이는 신체에서 생체 활성 형태로 전환되는 것으로 추정된다. 메틸코발라민과 아데노실코발라민 모두 보충제 정제로 상업적으로 이용 가능하다. MMACHC 유전자 산물은 사이아노코발라민의 탈시안화뿐만 아니라 메틸코발라민과 아데노실코발라민을 포함한 알킬코발라민의 탈알킬화를 촉매한다. 이 기능은 코발라민 환원효소에도 기인한다. MMACHC 유전자 산물과 코발라민 환원효소는 시아노코발라민과 알킬코발라민의 상호 전환을 가능하게 한다.

사이아노코발라민은 영아용 조제분유, 아침 식사용 시리얼, 에너지 음료 및 가축 사료와 같은 제품의 영양 (물질)을 강화하는 성분으로 첨가된다. 비타민 는 담배 연기의 사이안화 수소와 일산화 질소에 노출되면 비활성화된다. 비타민 결핍은 임상 환경에서 마취용으로 사용되거나 추진제로 사용되는 "웃음 가스"로도 알려진 아산화 질소 의 과도하고 규칙적인 사용으로 인해 발생할 수 있으며, 이는 일반적으로 레크리에이션 약물로 남용된다. 비타민 는 또한 강한 열이나 전자기 방사에 노출되면 비활성화된다.

 세포액에서 
메틸코발라민과 5-메틸테트라하이드로폴레이트는 메티오닌 회로에서 메티오닌 생성효소에 의해 5-메틸테트라하이드로폴레이트로부터 호모시스테인으로 메틸기를 전달하는 데 필요하며, 이로써 테트라하이드로폴레이트(THF)와 메티오닌이 생성되는데, 메티오닌은 SAMe를 만드는 데 사용된다. SAMe는 보편적인 메틸 공여체이며 DNA 메틸화와 인지질 세포막, 콜린 (화합물), 스핑고미엘린, 아세틸콜린 및 기타 신경전달물질을 만드는 데 사용된다.

 미토콘드리아에서 
class=skin-invert-image|섬네일|upright|미토콘드리아에서 비타민 아데노실코발라민 — 콜레스테롤 및 단백질 대사

를 내장 보조 인자로 사용하는 효소는 메틸말로닐-CoA 뮤테이스 (PDB 4REQ) 및 메티오닌 생성효소 (PDB 1Q8J)이다.

프로피오닐-CoA의 대사는 미토콘드리아에서 일어나며 석시닐-CoA를 만들기 위해 비타민 (아데노실코발라민 형태)를 필요로 한다. 미토콘드리아에서 프로피오닐-CoA가 석시닐-CoA로 전환되는 것이 비타민 결핍으로 인해 실패하면 혈중 메틸말론산 (MMA) 수치가 높아진다. 따라서 혈중 호모시스테인 및 MMA 수치 상승은 모두 비타민 B12 결핍증의 지표일 수 있다.

아데노실코발라민은 메틸말로닐-CoA 뮤테이스—MUT 효소의 보조 인자로 필요하다. 콜레스테롤과 단백질의 처리로 프로피오닐-CoA가 생성되며, 이는 메틸말로닐-CoA로 전환되고, MUT 효소에 의해 석시닐-CoA를 만드는 데 사용된다. 적혈구의 헤모글로빈 생성에 필요한 헴과 포르피린이 미토콘드리아에서 만들어지는 것은 비타민 에 의해 생성된 석시닐-CoA에 의존하기 때문에 비타민 는 빈혈을 예방하는 데 필요하다.

 흡수 및 운반 
비타민 의 부적절한 흡수는 복강병과 관련될 수 있다. 비타민 의 장 흡수에는 합토코린, 내인자 및 트랜스코발라민 II라는 세 가지 다른 단백질 분자가 연속적으로 필요하다.

 같이 보기 
 메틸코발라민
 하이드록소코발라민
 아데노실코발라민
 코발라민 생합성

 각주 

분류:비타민 B 복합체
분류:보조 인자
분류:유기 코발트 화합물
분류:비타민 B12