シアノコバラミン
必須アミノ酸の一つであるメチオニンの代謝経路において、中間生成物ホモシスチンの代謝酵素であるシスタチオニン-β合成酵素(シスタチオニン-β-シンターゼ)の先天的欠損によりホモシスチンがシスチンに変換されず、体内に多量に蓄積され尿中へ排出される先天性アミノ酸代謝異常症のひとつである。メチオニン代謝経路において、代謝不良によるメチオニン蓄積にあわせて、中間生成物ホモシスチンの一部がメチオニン合成酵素(メチオニンシンターゼ)によってメチオニンへと還元されることから血中メチオニン濃度が上昇するという特徴も併せ持つ。新生児マススクリーニングの1つとなっている。
十分な葉酸が存在している場合には、ヒトにおいてビタミンB12依存酵素であるMUT関連反応は神経系に最も特徴的な副次影響を示す。これは、葉酸の再生産に関連したメチル基転移型のMTR反応が、葉酸が十分存在している場合にはその欠乏の影響が明らかでなくなるためである。
1990年代後半から多くの国々で強化小麦粉として葉酸が添加され始めてから葉酸欠乏症は稀となった。同時に貧血と赤血球のサイズに関連したDNA合成感受性試験が小規模の医学試験所でも日常的に行われているため、ビタミンB12欠乏症に影響を受けるMTRはDNA合成障害による貧血のような古典的症状のように明らかでなく、血中や尿中のホモシステイン濃度の上昇のようにあまり明らかでない症状で判別されることになる。この症状は、動脈と(脳卒中や心臓発作に影響する)凝固系へ長期間にわたりダメージを与えるが、この影響はアテローム性動脈硬化症や老化と関連したその他の要因と分離するのが難しい。
ビタミンB12欠乏症の結果によるミエリンの損傷は、適切な量の葉酸やメチオニンの存在があっても、より特徴的で明確なビタミン欠乏の問題となる。これは、メチルマロニルCoAからスクシニルCoAへ代謝されるに際して絶対必要なMUTと関連した反応により最も直接的に結び付いている。この2番目の反応の障害はメチルマロン酸の濃度の上昇をもたらし、ミエリンの不安定さをもたらす。
過剰なメチルマロン酸は、通常の脂肪酸合成に障害をもたらし、通常のマロン酸よりもより通常の脂肪酸合成に悪影響を与えている。異常な脂肪酸がミエリンに影響を与えているのなら、結果としてミエリンは脆くなり、ミエリンの崩壊が発生する。しかしながら正確なメカニズムは解明されていない。結果として亜急性の中枢神経と脊髄の複合した崩壊が引き起こされる。たとえ葉酸が十分に存在して貧血が発生していなくとも、原因が何であれ、ビタミンB12欠乏症はニューロパチーを引き起こす。
ビタミンB12依存のMTR反応は、間接的なメカニズムではあるが神経に障害を与える影響を起こす。ミエリン鞘のリン脂質のメチル化に必要なS-アデノシルメチオニンを合成するには(もしビタミンB12によりホモシステインから再生産されない場合には、葉酸のように食事中から摂取しなければならないように)適切なメチオニンが必要である。S-アデノシルメチオニンの合成はビタミンB12に依存しないが、ビタミンB12は基質の原料となる必須アミノ酸のメチオニンの再利用を手助けしている。加えて、S-アデノシルメチオニンは神経伝達物質、カテコールアミンの合成や脳内の代謝に関わっている。これらの神経伝達物質は、気分を保つために重要で、ビタミンB12欠乏症が抑うつとなぜ関連しているかを説明しうるものである。葉酸を大量に摂取しない限り、ミエリン鞘のリン脂質のメチル化は、MTRの再利用に関係して適切な量の葉酸に依存するかもしれない。
ビタミンB12は水溶性なので、過多症の心配はないと考えられている。しかし、血漿中のビタミンB12濃度が高かった人ほど、血液学的な癌、喫煙関連癌、飲酒関連癌などの特定の癌を1年以内に発症するリスクが高かった旨のコホート研究による調査結果が報告されている。ビタミンB12の食事摂取が多い人ほど、食道がんの罹患リスクが高い傾向が見られた。
それはビタミンB12非依存のチミン合成に関わる5,10-メチレンテトラヒドロ葉酸(5,10-メチレン-THF)のプロセスによって変換される。5,10-メチレン-THFの利用の減少はDNA合成に障害をもたらし、血球や吸収を司る腸壁細胞のように回転率の高い細胞分裂で障害が生じる。血球細胞の合成障害は、かつて致死性の病として恐れられていた悪性貧血を引き起こす。悪性貧血の巨赤芽球性貧血を含めたすべてのDNA合成の影響は、十分な葉酸の存在により解決される。これは十分な葉酸があれば必要な5,10-メチレン-THFが残るからである。DNA合成、細胞分裂や悪性貧血に関連するビタミンB12の最もよく知られている機能は、効率的なDNA生成に必要な活性型の葉酸のビタミンB12による維持機能である。その他のコバラミンを必要とするメチル基転移酵素は、バクテリア中のMメチル転移酵素(Me-H4-MPT)が知られている。