维生素B12

维生素B12（Vitamin B12）为B族维生素之一，是一类含钴的复杂有机化合物。

其分子结构是以钴离子为中心的咕啉环和5,6-二甲基苯并咪唑为碱基组成的核苷酸。化学式为C63H88O14N14PCo，分子量为1355.37 g/mol。

## 概念

维生素B12一词有两种不同含义。一是广义上指一组含钴化合物即钴胺素（cobalamins）：氰钴胺（cyanocobalamin，经氰化物提纯而成的人工成品）、羟钴胺（hydroxocobalamin，即维生素B12α）及维生素B12的两种辅酶形式，甲钴胺（methylcobalamin, MeB12）和5-脱氧腺苷钴胺素（5-deoxyadenosylcobalamin），又名腺苷钴胺（adenosylcobalamin, AdoB12）。二是更特定的含义，仅指以上各种形式中的一种即氰钴胺，是B12来自食物和营养补充的主要形式。

伪-B12（Pseudo-B12）指的是在特定生物中发现的类似B12的物质，如市面上的“螺旋藻”营养补充剂等非细菌源，这些物质对人体没有B12的生物活性。

## 历史

1930年代，美国内科医生卡斯尔（W.B. Castle）发现在正常人胃部可分离出一种“内因子”，但却无法在恶性贫血病患的胃分泌物中发现，而这类恶性贫血的患者食用动物的肝脏之后，能改善病情，卡斯尔医生便假设能预防恶性贫血的“外因子”存在于动物的肝脏当中。1934年，乔治·惠普尔、乔治·迈诺特、威廉·莫菲因为“发现贫血的肝脏治疗法”（"for their discoveries concerning liver therapy in cases of anaemia"）获得诺贝尔生理学或医学奖。1948年-1949年，两位化学家在美国分离出这个抗贫血的因子，并确定此因子为维生素B12。现时，我们知道人体靠胃的上半部来吸收维生素B12。

1956年，英国生物化学家多萝西·霍奇金利用X射线测出了5-脱氧腺苷钴胺素的分子晶体结构。

## 全合成

最早的维生素B12全合成是由罗伯特·伯恩斯·伍德沃德 和阿尔伯特·艾申莫瑟 完成的，至今仍是有机合成的经典之作。由于当时表征技术（主要是核磁共振比较落后）的限制，该全合成的真实性曾受到有机化学界的怀疑。

## 工业合成

工业上一般采用丙酸杆菌发酵的方式合成维生素B12，此方法不会产生有毒的副产品，较为安全。通过控制发酵环境条件，可以提高产率。

## 性质

维生素B12是唯一含有主要矿物质的维生素。水溶性。在吸收时需要与钙结合，大部分为小肠所吸收。人体只能利用甲钴胺和腺苷钴胺，其他钴胺素要在细胞中转化为这两种形式才能被人体利用。

## 来源

维生素B12源于泥土或肠道中的细菌；有些动物（亦包括实行生素食主义而胃肠健康无虞之人类）虽其大肠内各种细菌亦生成维生素B12，其自身却无法吸收利用。

草食性动物借由肠胃道内的细菌发酵产生维生素B12；人类的肠道菌虽可发酵产生维生素B12，但因发酵处位于大肠，而只有小肠才能吸收，故人体无法利用这些维生素B12，必须从动物性食品中摄取维生素B12，例如蛋类、奶类、鱼类、贝类、肉类等。全素食者可食用标示额外添加维生素B12的食品，或人工合成的维生素B12补充剂，避免维生素B12缺乏造成恶性贫血。

啤酒酵母是否能制造维生素B12有待厘清，但市面上有额外添加维生素B12的啤酒酵母商品。

菇类（如洋菇、盘菌菇、蚝菇等）表面可以检测到维生素B12，但菇肉本身的维生素B12含量很低，推测菇类的维生素B12不是自行产生，而是附着在菇类表面的细菌所制造。

海藻类（如海带、紫菜、螺旋藻、蓝绿藻等）以及黄豆发酵物食品（如味噌、纳豆、天贝、豆瓣酱等）所含有的维生素B12，大多是没有生物活性的类似物。业者由于检验方法的精准度不足，无法区分真正的维生素B12和类似物，而类似物在人体内会干扰正常维生素B12的代谢。

一些药材例如当归、聚合草亦含维生素B12。

明日叶曾经被认为含有维生素B12，但后续研究指出系因传统的检测方法会验出表面细菌所产生的维生素B12（同上述菇类的原因），最新调查显示其本身不含维生素B12。

## 生理功能

辅酶B12参与的反应主要有两类：

- 碳上的氢原子与邻位碳上一个基团之间的交换，例如由甲基丙二酰CoA合成琥珀酰CoA的过程。一般认为反应是自由基机理，腺苷钴胺的Co-C键均裂后，AdCH2·夺取底物的氢原子，然后底物环化为环丙烷，再开环，从AdCH3夺去一个氢原子，形成重排产物。
- 两个分子之间的甲基转移，例如下面提到的由同型半胱氨酸合成甲硫氨酸的反应。先是甲基四氢叶酸的甲基转移到钴胺素上，生成甲钴胺，然后再由甲钴胺对底物硫醇发生甲基化。

在甲硫氨酸循环中，同半胱氨酸（Homocysteine）接受N5-甲基四氢叶酸的甲基转变为甲硫氨酸的反应，需要以维生素B12作为辅酶的N5-甲基四氢叶酸转甲基酶的催化。若体内维生素B12缺乏，甲硫氨酸循环就不能正常进行，后果有三方面：一、甲硫氨酸的合成受阻。二、堆积过多的同半胱氨酸会导致同半胱氨酸尿症（Homocystinuria）的出现。三、四氢叶酸的再生受到很大影响。而四氢叶酸是转运甲基的工具，嘌呤和嘧啶的合成都需要它提供甲基。结果，核酸合成障碍将导致细胞分裂的不正常，症状有巨幼红细胞性贫血（megaloblastic anemia），即恶性贫血。

氰钴胺中与Co+连接的CN基被5-脱氧腺苷取代生成钴胺酰胺辅酶（B12辅酶）。钴胺酰胺辅酶可增加叶酸的利用率，促进糖类、脂肪和蛋白质的代谢。

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维生素B12是一个共底物参与甲基化和合成核酸和神经递质，如血清素，多巴胺和去甲肾上腺素的各种细胞反应(6.7)。这是必要的trimonoamine神经递质的合成可增强抗抑郁的功能。细胞内浓度的维生素B12可以通过同型半胱氨酸的总血浆浓度，这可以通过使用5- methyletetrahydrofolate作为甲基供体基团的酶促反应转化为蛋氨酸(8,9)。因此，高半胱氨酸的血浆浓度落入如维生素B12的细胞内浓度上升。需要高半胱氨酸的生产蛋氨酸的，这是参与许多生化过程包括单胺神经递质血清素，去甲肾上腺素和多巴胺的remethylation维生素B12的活性代谢物(7,10)。因此，在维生素B12缺乏可能干扰这些神经递质的产生和功能。

## 用法

- 氰钴胺可以口服或肌肉注射。
- 羟钴胺一般只用于肌肉注射。
- 甲钴胺主要用于治疗周围神经病变引起的疼痛和麻木，可以通过注射和口服两种方式给药。
- 从食物中获取：肉、蛋、奶、奶酪、肝脏、营养酵母、发酵食品
- 每天建议摄取量：2.4 µg/天

## 适应症

- 促进红血球的形成和再生，预防贫血；主要用于治疗恶性贫血、再生障碍性贫血，亦与叶酸合用用于治疗各种巨幼红细胞性贫血、抗叶酸药引起的贫血及脂肪泻。
- 维持神经系统的正常功能；用于神经系统疾病，如神经炎、神经萎缩、抑郁症等。
- 促使注意力集中，增进记忆力与平衡感。
- 治疗肝脏疾病，如肝炎、肝硬化等。
- 促进儿童发育，增进食欲。
- 医治口内炎。

## 不良反应

- 可致过敏反应，甚至过敏性休克。
- 可促进恶性肿瘤生长。
- 维生素B12一经高温加热和遇上维生素C就会失效。

## 参考文献

### 来源

- 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.
- 《生物化学》，周爱儒 主编，人民卫生出版社，ISBN 978-7-117-03892-8

## 外部链接

- 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

## 基本资料

- IUPAC_name：α-(5,6-dimethylbenzimidazolyl)cobamidcyanide、中文：α-(5,6-二甲基苯并咪唑基)钴胺酰胺氰化物、该化合物是维生素B12（氰钴胺）的衍生物，命名中“cobamid”对应钴胺酰胺，“cyanide”为氰根配体，α位取代基按顺序规则列于母体前。
- CAS号：68-19-9
- ChemSpiderID：10469504
- ATC码：B03
- ATC码：BA01
- PubChem：5479203
- 药物银行数据库：APRD00326
- 药物银行数据库：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
- 汉语拼音：1
- molecular_weight：1355.37 g/mol
- 生物利用度：readily absorbed in distal half of the ileum
- 血浆蛋白结合率：Very high to specific plasma proteins、Binding of hydroxocobalamin is slightly higher than cyanocobalamin.
- 药物代谢：肝
- 生物半衰期：约6天（在肝脏中为400天）
- 排泄途径：肾
- legal_UK：POM
- 给药途径：口服、静脉注射