維生素B12

維生素B12（Vitamin B12）為B族維生素之一，是一類含鈷的複雜有機化合物。

其分子結構是以鈷離子為中心的咕啉環和5,6-二甲基苯並咪唑為鹼基組成的核苷酸。化學式為C63H88O14N14PCo，分子量為1355.37 g/mol。

## 概念

維生素B12一詞有兩種不同含義。一是廣義上指一組含鈷化合物即鈷胺素（cobalamins）：氰鈷胺（cyanocobalamin，經氰化物提純而成的人工成品）、羥鈷胺（hydroxocobalamin，即維生素B12α）及維生素B12的兩種輔酶形式，甲鈷胺（methylcobalamin, MeB12）和5-脫氧腺苷鈷胺素（5-deoxyadenosylcobalamin），又名腺苷鈷胺（adenosylcobalamin, AdoB12）。二是更特定的含義，僅指以上各種形式中的一種即氰鈷胺，是B12來自食物和營養補充的主要形式。

偽-B12（Pseudo-B12）指的是在特定生物中發現的類似B12的物質，如市面上的「螺旋藻」營養補充劑等非細菌源，這些物質對人體沒有B12的生物活性。

## 歷史

1930年代，美國內科醫生卡斯爾（W.B. Castle）發現在正常人胃部可分離出一種「內因子」，但卻無法在惡性貧血病患的胃分泌物中發現，而這類惡性貧血的患者食用動物的肝臟之後，能改善病情，卡斯爾醫生便假設能預防惡性貧血的「外因子」存在於動物的肝臟當中。1934年，喬治·惠普爾、喬治·邁諾特、威廉·莫菲因為「發現貧血的肝臟治療法」（"for their discoveries concerning liver therapy in cases of anaemia"）獲得諾貝爾生理學或醫學獎。1948年-1949年，兩位化學家在美國分離出這個抗貧血的因子，並確定此因子為維生素B12。現時，我們知道人體靠胃的上半部來吸收維生素B12。

1956年，英國生物化學家多蘿西·霍奇金利用X射線測出了5-脫氧腺苷鈷胺素的分子晶體結構。

## 全合成

最早的維生素B12全合成是由羅伯特·伯恩斯·伍德沃德 和阿爾伯特·艾申莫瑟 完成的，至今仍是有機合成的經典之作。由於當時表徵技術（主要是核磁共振比較落後）的限制，該全合成的真實性曾受到有機化學界的懷疑。

## 工業合成

工業上一般採用丙酸桿菌發酵的方式合成維生素B12，此方法不會產生有毒的副產品，較為安全。通過控制發酵環境條件，可以提高產率。

## 性質

維生素B12是唯一含有主要礦物質的維生素。水溶性。在吸收時需要與鈣結合，大部分為小腸所吸收。人體只能利用甲鈷胺和腺苷鈷胺，其他鈷胺素要在細胞中轉化為這兩種形式才能被人體利用。

## 來源

維生素B12源於泥土或腸道中的細菌；有些動物（亦包括實行生素食主義而胃腸健康無虞之人類）雖其大腸內各種細菌亦生成維生素B12，其自身卻無法吸收利用。

草食性動物藉由腸胃道內的細菌發酵產生維生素B12；人類的腸道菌雖可發酵產生維生素B12，但因發酵處位於大腸，而只有小腸才能吸收，故人體無法利用這些維生素B12，必須從動物性食品中攝取維生素B12，例如蛋類、奶類、魚類、貝類、肉類等。全素食者可食用標示額外添加維生素B12的食品，或人工合成的維生素B12補充劑，避免維生素B12缺乏造成惡性貧血。

啤酒酵母是否能製造維生素B12有待釐清，但市面上有額外添加維生素B12的啤酒酵母商品。

菇類（如洋菇、盤菌菇、蠔菇等）表面可以檢測到維生素B12，但菇肉本身的維生素B12含量很低，推測菇類的維生素B12不是自行產生，而是附著在菇類表面的細菌所製造。

海藻類（如海帶、紫菜、螺旋藻、藍綠藻等）以及黃豆發酵物食品（如味噌、納豆、天貝、豆瓣醬等）所含有的維生素B12，大多是沒有生物活性的類似物。業者由於檢驗方法的精準度不足，無法區分真正的維生素B12和類似物，而類似物在人體內會干擾正常維生素B12的代謝。

一些藥材例如當歸、聚合草亦含維生素B12。

明日葉曾經被認為含有維生素B12，但後續研究指出係因傳統的檢測方法會驗出表面細菌所產生的維生素B12（同上述菇類的原因），最新調查顯示其本身不含維生素B12。

## 生理功能

輔酶B12參與的反應主要有兩類：

- 碳上的氫原子與鄰位碳上一個基團之間的交換，例如由甲基丙二醯CoA合成琥珀醯CoA的過程。一般認為反應是自由基機理，腺苷鈷胺的Co-C鍵均裂後，AdCH2·奪取底物的氫原子，然後底物環化為環丙烷，再開環，從AdCH3奪去一個氫原子，形成重排產物。
- 兩個分子之間的甲基轉移，例如下面提到的由同型半胱氨酸合成甲硫氨酸的反應。先是甲基四氫葉酸的甲基轉移到鈷胺素上，生成甲鈷胺，然後再由甲鈷胺對底物硫醇發生甲基化。

在甲硫氨酸循環中，同半胱氨酸（Homocysteine）接受N5-甲基四氫葉酸的甲基轉變為甲硫氨酸的反應，需要以維生素B12作為輔酶的N5-甲基四氫葉酸轉甲基酶的催化。若體內維生素B12缺乏，甲硫氨酸循環就不能正常進行，後果有三方面：一、甲硫氨酸的合成受阻。二、堆積過多的同半胱氨酸會導致同半胱氨酸尿症（Homocystinuria）的出現。三、四氫葉酸的再生受到很大影響。而四氫葉酸是轉運甲基的工具，嘌呤和嘧啶的合成都需要它提供甲基。結果，核酸合成障礙將導致細胞分裂的不正常，症狀有巨幼紅細胞性貧血（megaloblastic anemia），即惡性貧血。

氰鈷胺中與Co+連接的CN基被5-脫氧腺苷取代生成鈷胺醯胺輔酶（B12輔酶）。鈷胺醯胺輔酶可增加葉酸的利用率，促進糖類、脂肪和蛋白質的代謝。

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維生素B12是一個共底物參與甲基化和合成核酸和神經遞質，如血清素，多巴胺和去甲腎上腺素的各種細胞反應(6.7)。這是必要的trimonoamine神經遞質的合成可增強抗抑鬱的功能。細胞內濃度的維生素B12可以通過同型半胱氨酸的總血漿濃度，這可以通過使用5- methyletetrahydrofolate作為甲基供體基團的酶促反應轉化為蛋氨酸(8,9)。因此，高半胱氨酸的血漿濃度落入如維生素B12的細胞內濃度上升。需要高半胱氨酸的生產蛋氨酸的，這是參與許多生化過程包括單胺神經遞質血清素，去甲腎上腺素和多巴胺的remethylation維生素B12的活性代謝物(7,10)。因此，在維生素B12缺乏可能干擾這些神經遞質的產生和功能。

## 用法

- 氰鈷胺可以口服或肌肉注射。
- 羥鈷胺一般只用於肌肉注射。
- 甲鈷胺主要用於治療周圍神經病變引起的疼痛和麻木，可以通過注射和口服兩種方式給藥。
- 從食物中獲取：肉、蛋、奶、奶酪、肝臟、營養酵母、發酵食品
- 每天建議攝取量：2.4 µg/天

## 適應症

- 促進紅血球的形成和再生，預防貧血；主要用於治療惡性貧血、再生障礙性貧血，亦與葉酸合用用於治療各種巨幼紅細胞性貧血、抗葉酸藥引起的貧血及脂肪瀉。
- 維持神經系統的正常功能；用於神經系統疾病，如神經炎、神經萎縮、抑鬱症等。
- 促使注意力集中，增進記憶力與平衡感。
- 治療肝臟疾病，如肝炎、肝硬化等。
- 促進兒童發育，增進食慾。
- 醫治口內炎。

## 不良反應

- 可致過敏反應，甚至過敏性休克。
- 可促進惡性腫瘤生長。
- 維生素B12一經高溫加熱和遇上維生素C就會失效。

## 參考文獻

### 來源

- Almeida, O. P., Ford, A. H., Hirani, V., Singh, V., McCaul, K., & Flicker, L. (2014). B vitamins to enhance treatment response to antidepressants in middle-aged and older adults: results from the B-VITAGE randomised, double-blind, placebo-controlled trial. The British Journal of Psychiatry, 205(6), 450-457.
- Biemans, E., Hart, H. E., Rutten, G. E., Renteria, V. G. C., Kooijman-Buiting, A. M., & Beulens, J. W. (2014). Cobalamin status and its relation with depression, cognition and neuropathy in patients with type 2 diabetes mellitus using metformin. Acta diabetologica, 1-11.
- Bottiglieri, T., Laundy, M., Crellin, R., Toone, B. K., Carney, M. W., & Reynolds, E. H. (2000). Homocysteine, folate, methylation, and monoamine metabolism in depression. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry, 69(2), 228-232.
- Nanri, A., Eguchi, M., Kuwahara, K., Kochi, T., Kurotani, K., Ito, R., ... & Kabe, I. (2014). Macronutrient intake and depressive symptoms among Japanese male workers: The Furukawa Nutrition and Health Study. Psychiatry research, 220(1), 263-268.
- Oh, R., & Brown, D. L. (2003). Vitamin B12 deficiency. American family physician, 67(5), 979.
- 《生物化學》，周愛儒 主編，人民衛生出版社，ISBN 978-7-117-03892-8

## 外部連結

- Vitamin B12 Fact Sheet from the United States National Institutes of Health
- Vitamin B12 Tiếng Việt on Doligo
- Vitamin B12 and Folate at Lab Tests Online
- Cyanocobalamin

## 基本資料

- IUPAC_name：α-(5,6-dimethylbenzimidazolyl)cobamidcyanide、中文：α-(5,6-二甲基苯並咪唑基)鈷胺醯胺氰化物、該化合物是維生素B12（氰鈷胺）的衍生物，命名中「cobamid」對應鈷胺醯胺，「cyanide」為氰根配體，α位取代基按順序規則列於母體前。
- CAS號：68-19-9
- ChemSpiderID：10469504
- ATC碼：B03
- ATC碼：BA01
- PubChem：5479203
- 藥物銀行資料庫：APRD00326
- 藥物銀行資料庫：DB00115
- 3D模型（JSmol）：CC1=CC2=C(C=C1C)N(C=N2)C3C(C(C(O3)CO)OP(=O)(O-)OC(C)CNC(=O)CCC4(C(C5C6(C(C(C(=C(C7=NC(=CC8=NC(=C(C4=N5)C)C(C8(C)C)CCC(=O)N)C(C7(C)CC(=O)N)CCC(=O)N)C)N-6)CCC(=O)N)(C)CC(=O)N)C)CC(=O)N)C)O.C-#N.Co+3
- StdInChI：1S/C62H90N13O14P.CN.Co/c1-29-20-39-40(21-30(29)2)75(28-70-39)57-52(84)53(41(27-76)87-57)89-90(85,86)88-31(3)26-69-49(83)18-19-59(8)37(22-46(66)80)56-62(11)61(10,25-48(68)82)36(14-17-45(65)79)51(74-62)33(5)55-60(9,24-47(67)81)34(12-15-43(63)77)38(71-55)23-42-58(6,7)35(13-16-44(64)78)50(72–42)32(4)54(59)73–56;1–2;/h20-21,23,28,31,34-37,41,52-53,56-57,76,84H,12-19,22,24-27H2,1-11H3,(H15,63,64,65,66,67,68,69,71,72,73,74,77,78,79,80,81,82,83,85,86);/q;+2/p-2/t31?,34-,35-,36-,37+,41-,52-,53-,56-,57+,59-,60+,61+,62+;/m1../s1
- StdInChIKey：RMRCNWBMXRMIRW-WYVZQNDMSA-L
- KEGG：D00166
- ChEMBL：2110563
- C：63
- H：88
- Co：1
- N：14
- O：14
- 漢語拼音：1
- molecular_weight：1355.37 g/mol
- 生物利用度：readily absorbed in distal half of the ileum
- 血漿蛋白結合率：Very high to specific plasma proteins、Binding of hydroxocobalamin is slightly higher than cyanocobalamin.
- 藥物代謝：肝
- 生物半衰期：約6天（在肝臟中為400天）
- 排泄途徑：腎
- legal_UK：POM
- 給藥途徑：口服、靜脈注射