专家文章：叶酸和维生素 B12 缺乏症的代谢过程

专家文章：叶酸和维生素 B12 缺乏症的代谢过程

维生素是人体所需的有机化合物，被认为是需要一定数量的重要营养素。 人体无法合成足够的量； 所以它们必须通过食物摄入。 已知有十三种不同类型的维生素，根据其生物和化学活性进行分类。 它们中的每一个在我们的身体中都有特定的功能。 叶酸通过体内发生的许多反应和过程在细胞生长和发育中发挥着至关重要的作用，例如： B. 组氨酸循环、丝氨酸和甘氨酸循环、蛋氨酸循环、胸苷酸循环和嘌呤循环。 如果身体缺乏叶酸，上述所有循环都会失效，并导致许多问题，此外还有巨幼细胞贫血、癌症和神经管缺陷等其他问题。 维生素 B12 通过体内发生的许多反应和过程在细胞生长和发育中发挥着至关重要的作用。 如果液位高于或低于正常水平，整个过程就会崩溃，因为每个过程都与另一个过程相连。 缺乏症可以通过增加饮食摄入或服用补充剂来治疗。

介绍

维生素是人体所需的有机化合物，在一定数量下被认为是必需营养素。 人体无法合成足够数量的它们，因此必须通过食物摄入。 已知有十三种不同类型的维生素，根据其生物和化学活性进行分类； 它们每个人在我们的身体中都有特定的作用。 ^[1]

维生素分为水溶性维生素和脂溶性维生素。 在 13 种维生素中，4 种是脂溶性的（A、D、E 和 K），另外 9 种是水溶性的（8 种 B 族维生素和维生素 C）。 水溶性维生素除维生素B12外，易溶于水，很快被排出体外，因为它们不能长期保存。 ^[2]相比之下，脂溶性维生素在脂质存在的情况下在肠道中被吸收，并且更容易储存在体内。 由于存放时间较长，比水溶性维生素更容易引起维生素过多症； 一些维生素对于身体细胞的生长和发育至关重要（例如叶酸和 B12）。 叶酸被称为维生素B9，具有重要的功能。 我们的身体需要叶酸来合成、修复和甲基化 DNA。 ^[3]此外，它在许多重要的生物反应中充当辅助因子。 叶酸在细胞分裂中发挥着重要作用，在儿童期和怀孕期尤其需要。 人体需要叶酸来产生健康的红细胞并预防贫血，而维生素 B12 在为蛋白质和 DNA 合成提供必需的甲基方面发挥着重要作用。 维生素 B12 与食物中的蛋白质结合，胃中的盐酸在消化过程中从蛋白质中释放出 B12。 一旦释放，B12 就会与一种称为内因子的物质结合。 ^[4]

文献综述

叶酸

什么被认为是“叶酸”？

叶酸是一种 B 族维生素，有助于身体产生健康的新细胞。 人体需要叶酸，尤其是能怀孕的女性。 怀孕前和怀孕期间摄入足够的叶酸可以预防婴儿大脑或脊柱的严重出生缺陷。 它也被称为维生素 B9、叶酸或叶酸。 所有 B 族维生素都有助于身体将食物（碳水化合物）转化为燃料（葡萄糖），从而提供能量。 这些 B 族维生素，通常称为复合维生素 B，有助于身体利用脂肪和蛋白质。 健康的皮肤、头发、眼睛和肝脏需要复合维生素 B。 它们还有助于神经系统正常运作。 叶酸是维生素 B9 的合成形式，存在于补充剂和强化食品中。^[5]

叶酸对于大脑的正常运作至关重要，并且在心理和情绪健康中发挥着重要作用。 它有助于产生 DNA 和 RNA（人体的遗传物质），尤其是当细胞和组织快速生长时，例如。 B. 童年、青春期和怀孕期间。 叶酸与维生素 B12 在红细胞的形成中密切合作，并支持体内铁的功能。 维生素 B9 与维生素 B6 和 B12 以及其他营养素一起发挥作用，控制血液中同型半胱氨酸的水平。 高水平的同型半胱氨酸与心脏病有关，尽管一些研究人员不确定同型半胱氨酸是否是心脏病的原因，或者只是表明心脏病存在的标志物。 ^[6]

叶酸的丰富来源包括菠菜、深色叶类蔬菜、芦笋、甜菜、萝卜和芥菜、球芽甘蓝、利马豆、大豆、牛肝、啤酒酵母、根类蔬菜、全谷物、小麦胚芽、干小麦、芸豆、白豆、利马豆、鲑鱼、橙汁、鳄梨和牛奶。 此外，美国的所有谷物和谷物产品都强化了叶酸。 ^[7] 膳食叶酸的每日建议为： 0-6 个月婴儿：65 微克（充足摄入量）、7-12 个月婴儿：80 微克（充足摄入量）、1-3 岁儿童：150 微克 (RDA)、4-8 岁儿童：200 微克 (RDA)、9-13 岁儿童：300 微克 (RDA)、青少年14-18 岁：400 微克 (RDA)，19 岁及 老年人：400 微克（RDA），孕妇：600 微克（RDA），哺乳期妇女：500 微克（RDA）。 ^[8]

叶酸代谢和作用方式

由于叶酸在生化上无活性，因此被二氢叶酸还原酶转化为四氢叶酸和甲基四氢叶酸。 这些叶酸同源物通过受体介导的内吞作用在细胞中转运，维持正常红细胞生成、氨基酸相互转化、甲基化 tRNA、生成和利用甲酸以及合成嘌呤和胸苷酸核酸。 使用维生素 B12 作为辅助因子，叶酸可以通过蛋氨酸合成酶将同型半胱氨酸重新甲基化为蛋氨酸，从而使高同型半胱氨酸水平正常化。 ^[3]

叶酸缺乏周期

叶酸通过其内部发生的许多反应和过程在人体、细胞生长和发育中发挥着重要作用，包括组氨酸循环、丝氨酸和甘氨酸循环、蛋氨酸循环、胸苷酸循环和嘌呤循环。 由于身体缺乏叶酸，所有循环都会变得无效，并导致许多问题，例如巨幼细胞贫血、癌症和神经管缺陷。 ^[9]

组氨酸循环

该循环涉及组氨酸在叶酸存在下的脱氨基作用，导致尿刊酸的形成。 尿刊酸参与许多代谢过程以产生甲亚氨基谷氨酸，其被称为“FIGLU”，并在甲亚氨基转移酶的帮助下参与谷氨酸的生产。 叶酸缺乏时，FIGLU分解代谢受损，不能由甲亚氨基谷氨酸形成谷氨酸； 因此，甲亚氨基谷氨酸在血液中积聚，并以增加的量通过尿液排出。 ^[10]该方法可用于评估叶酸缺乏症，因为叶酸缺乏症与甲亚氨基谷氨酸“FIGLU”物质形成低谷氨酸有关。 谷氨酸是糖和脂肪代谢的重要物质，参与钾的转运过程； 它有助于将 K+ 转运至脊髓液并穿过血脑屏障。 ^[11]

谷氨酸是一种神经递质，在大脑的学习和记忆过程中发挥着重要作用。 低谷氨酸水平会增加患精神分裂症、认知障碍、神经精神疾病和焦虑症的可能性。 此外，谷氨酸在人体处理过量或废弃氮方面发挥着重要作用。 谷氨酸经历脱氨基作用，这是谷氨酸脱氢酶催化的氧化反应。 ^[12]

丝氨酸和甘氨酸循环

丝氨酸是一种非必需氨基酸，可以从葡萄糖或食物中获取。 一些组织被认为是甘氨酸生产者，而其他组织（例如肾脏）则从甘氨酸产生丝氨酸。 丝氨酸和甘氨酸都快速穿过线粒体膜。 ^[13]叶酸在该途径中发挥着重要作用； 5,10-亚甲基四氢叶酸为甘氨酸残基提供羟甲基以产生丝氨酸，已知丝氨酸是叶酸反应中使用的碳部分的主要来源。 ^[14] 当叶酸缺乏时，甘氨酸就失去产生丝氨酸的能力； 这会导致许多问题，例如大脑和中枢神经系统功能障碍。 体内的许多过程也受到损害，例如： B. RNA和DNA、脂肪和脂肪酸代谢以及肌肉发育的功能障碍。 ^[十五]色氨酸的产生需要丝氨酸，色氨酸是一种与血清素（一种决定情绪的大脑化学物质）的产生有关的氨基酸。 血清素或色氨酸水平低与抑郁、精神错乱、失眠和焦虑有关。 此外，丝氨酸水平低会导致免疫系统性能下降，因为丝氨酸参与抗体的形成。 ^[16]

蛋氨酸循环

叶酸在蛋氨酸循环中起着重要作用。 它以 5-甲基四氢叶酸蛋氨酸的形式参与甲基化过程，其中甲基在蛋氨酸合酶存在下转移到同型半胱氨酸上形成蛋氨酸。 蛋氨酸合酶是仅有的两种已知 B12 依赖性酶之一。 这个过程依赖于叶酸和维生素 B12。^[17] 同型半胱氨酸不存在于食物中，可以通过将蛋氨酸转化为蛋氨酸的过程从蛋氨酸中获得。 S -腺苷甲硫氨酸，也称为“SAM”产品。 该反应需要 ATP 和维生素 B12 以及蛋氨酸腺苷转移酶的存在 [图 1]。 ^{[6], [18]} 如果叶酸缺乏，身体就无法产生蛋氨酸，从而导致许多问题，例如天然抗氧化剂（谷胱甘肽）和含硫氨基酸（例如半胱氨酸）的产生量低，这些物质有助于消除体内毒素，建立强壮健康的组织并促进心血管健康。 ^[19]低蛋氨酸水平会导致肝脏脂肪堆积和肌肉中肌酸生成受损，从而导致肝功能受损，而肌酸为身体提供所需的能量。 众所周知，蛋氨酸对于胶原蛋白的形成至关重要，胶原蛋白参与皮肤、指甲和结缔组织的形成，低水平的蛋氨酸会对这些过程和功能产生负面影响。 ^[20]

胸苷酸循环

然而，叶酸并不 从头 – 参与嘧啶的合成，但仍参与胸苷酸的形成。 胸苷酸合酶参与催化甲醛从叶酸转移到 dUMP 形成 dTMP。 胸苷酸合酶是一种在细胞和组织的复制中发挥作用的酶。 ^[21] 叶酸拮抗剂抑制这种酶并已被用作抗癌剂。 从这个循环来看，叶酸的作用可能与癌症有关。 胸苷酸合成酶是一种代谢毒素，与功能性叶酸缺乏症的发生有关，并且由于 DNA 合成增加，身体细胞迅速生长。 ^[22]因此，叶酸被称为“癌症预防剂”。 四氢叶酸可以从胸苷酸合成酶反应的产物中再生； 由于细胞无法再生四氢叶酸，因此它们会出现 DNA 合成缺陷并最终死亡。 许多抗癌药物通过抑制 DHFR 间接发挥作用，或通过抑制胸苷酸合成酶直接发挥作用。 ^[23]

嘌呤循环

四氢叶酸衍生物通过两个反应步骤产生 从头使用嘌呤的生物合成； 嘌呤环中的C8和C2位也源自叶酸。 嘌呤在细胞生长、分裂和发育中发挥着许多重要作用，因为它与 DNA 螺旋的嘧啶碱基一起被认为。 叶酸缺乏时，嘌呤功能会受损，这意味着 DNA 生成受损，并导致体内出现许多问题，因为 DNA 是所有过程的基础。 DNA缺陷影响身体的每个部分，即皮肤、骨骼、肌肉，并可能导致阿尔茨海默病、记忆问题、心脏和肌肉疾病、乳腺癌和卵巢癌以及免疫系统损伤。 ^{[24], [25]}

叶酸缺乏对健康的影响

叶酸缺乏会对身体产生负面影响； B9 缺乏引起的最常见疾病是巨幼细胞贫血和出生缺陷。 巨幼细胞性贫血被描述为正常存在大红细胞。 它是由于红细胞生成过程中 DNA 合成受​​到抑制所致。 5-甲基四氢叶酸只能由蛋氨酸合酶代谢； 因此，叶酸辅酶缺乏会导致红细胞受损。 由于DNA合成受损，细胞周期无法进行，细胞继续生长而不分裂，表现为巨红细胞增多症。 这可能是由于维生素 B12 缺乏所致，也可能是由于叶酸滞留导致叶酸无法发挥正常功能所致。 该缺陷是由胸苷酸合成缺陷和脱氧尿苷三磷酸扩增引起的。^[24] 研究表明叶酸缺乏与新生儿神经管缺陷之间存在联系； 有人认为同型半胱氨酸缺乏是其机制。 甲酰四氢叶酸合成酶（C1 四氢叶酸合成酶基因的结构域）也被证明与神经管缺陷的高风险相关。 ^[25]

维生素 B12 缺乏也被认为是神经管缺陷的独立原因。 这种缺陷最广为人知的类型是“脊柱裂”，它会导致许多问题和问题，例如：B.身体虚弱或瘫痪，情绪、智力、学习和记忆障碍。 据脊柱裂协会称，它还会导致学习障碍、胃肠道疾病、肥胖、抑郁、泌尿和肠道功能障碍、肌腱炎和过敏。 ^[26]

维生素B12

什么是“维生素 B12”？

维生素 B12（俗称氰钴胺）是所有维生素中化学成分最复杂的。 维生素 B12 的结构基于咕啉环，该环与血红素、叶绿素和细胞色素中发现的卟啉环相似，并且两个吡咯环直接结合在该卟啉环上。 氰钴胺不能由植物或动物产生； 细菌和古细菌是唯一具有合成氰钴胺所需酶的生物体类型。 高等植物不会从土壤中浓缩氰钴胺素，因此与动物组织相比，它们是该物质的不良来源。 维生素 B12 天然存在于肉类（尤其是肝脏和贝类）、鸡蛋和乳制品等食物中。 ^[27]

维生素 B12 膳食参考摄入量：0-6 个月婴儿（充足摄入量）：每天 0.4 微克（微克/天），7-12 个月婴儿：0.5 微克/天，1-3 岁儿童：0.9 微克/天，4-8 岁儿童：1.2 微克/天，9-13 岁儿童：1.8 微克/天，青少年和成人14 岁及以上：2.4 微克/天，怀孕 青少年和女性：2.6 微克/天，母乳喂养的青少年和女性：2.8 微克/天。 ^[28]

维生素B12的代谢和作用机制

维生素 B12 被人体以两种形式使用，即甲基钴胺素或 5-脱氧腺苷钴胺素。 蛋氨酸合酶需要甲钴胺作为辅助因子。 这种酶通常参与将氨基酸同型半胱氨酸转化为蛋氨酸，而蛋氨酸又是 DNA 甲基化所必需的。 5-脱氧腺苷钴胺素是将 L-甲基丙二酰辅酶 A 转化为琥珀酰辅酶 A 的酶所需的辅助因子。 这种转化是从蛋白质和脂肪获取能量的重要一步。 此外，琥珀酰辅酶A对于血红蛋白的产生是必需的，血红蛋白是红细胞中携带氧气的物质。 ^[29]

维生素 B12 缺乏周期

维生素B12通过体内发生的许多反应和过程，在人体的细胞生长和发育中发挥着重要作用； 由于身体缺乏叶酸，上述所有循环都会失效，并导致许多问题，此外还有巨幼细胞贫血、癌症和神经管缺陷等其他问题。 ^[26]

蛋氨酸循环

维生素 B12（钴胺素）在蛋氨酸循环中的同型半胱氨酸转化为蛋氨酸的过程中发挥着重要作用，因为它从 5-甲基四氢叶酸（叶酸）中获取甲基并形成甲基钴胺素，然后释放该甲基将同型半胱氨酸转化为蛋氨酸。 ^[30]此外，在甲硫氨酸转化为同型半胱氨酸的过程中需要钴胺素，其中甲硫氨酸在 ATP 存在下通过甲硫氨酸腺苷转移酶转化为“SAM”产物。 如果缺乏维生素 B12，身体就无法产生蛋氨酸，从而导致许多问题。 另外，身体无法 S -腺苷甲硫氨酸，被称为“SAM”产品。 ^[31] SAM 产品的生产缺陷会导致肉碱合成受损、神经功能受损、髓磷脂维持受损以及 DNA 和 RNA 甲基化缺失。

甲基丙二酰辅酶A变位酶

需要两分子腺苷钴胺素通过甲基丙二酰辅酶A变位酶将甲基丙二酰辅酶A转化为琥珀酰辅酶A（TCA循环的中间体），而丙酰辅酶A则转化为d-甲基丙二酰辅酶A。 ^[31] 维生素 B12 缺乏时，甲基丙二酰辅酶 A 变位酶的活性受损，甲基丙二酸在体内积聚。 这些缺陷会导致许多问题。 身体失去了生产 TCA 循环中间产物琥珀酰辅酶 A 的能力，导致 TCA 循环受损，因为琥珀酸转化为富马酸、苹果酸，并且负责提供少量能量的循环最终产物在进入负责产生高能量的电子传递链之前会减少。^{[30], [31]} 糖异生也受到损害，糖异生是负责从非碳水化合物物质（例如葡萄糖）产生葡萄糖的代谢途径。 B. 甘油、生糖氨基酸和乳酸，负责并帮助维持禁食期间的正常血糖。 当脂肪酸被氧化为丙酰辅酶A时，发生琥珀酰辅酶A的作用，称为琥珀酰辅酶A前体，然后转化为丙酮酸，进入糖异生循环。 ^[32]

叶酸缺乏对健康的影响

维生素 B12 缺乏会对身体产生负面影响。 B12 缺乏引起的最常见疾病是恶性贫血。

恶性贫血

恶性贫血是贫血的一种，术语“贫血”通常指血液中红细胞数量低于正常水平的情况。 在恶性贫血中，身体无法产生足够的健康红细胞，因为它没有足够的维生素 B12。 如果没有足够的维生素 B12，红细胞就不能正常分裂并且太大，并且可能难以离开骨髓。 没有足够的红细胞将氧气输送到身体会导致疲劳和虚弱的感觉。 严重或长期的恶性贫血会损害心脏、大脑和身体的其他器官。 恶性贫血还会导致其他问题，例如神经损伤、神经系统问题（例如记忆丧失）和消化道问题。^[33]

研究表明，由于抑制蛋氨酸合酶活性，恶性贫血中同型半胱氨酸水平升高。 高同型半胱氨酸血症是一种以血液中同型半胱氨酸水平异常升高为特征的疾病。 它会增加静脉和动脉疾病的风险。 ^[34]这种疾病可导致血管异常、血栓形成、血管狭窄和硬化、血管炎症、冠状动脉疾病、动脉粥样硬化、无症状和狂犬病骨质流失。 同型半胱氨酸水平升高也可能是许多其他疾病发生的危险因素，例如心脏病和中风、骨质疏松症、阿尔茨海默病、溃疡性结肠炎和克罗恩病。 维生素 B12 缺乏也可能导致巨幼细胞贫血和神经管缺陷，正如上面提到的与叶酸有关的情况。 ^[35]

结论

维生素对于细胞生长和发育至关重要。 它们在体内的正常水平有助于身体的维护过程并提高性能。 ^[8] 维生素水平高于或低于正常水平会导致整个过程崩溃，因为每个过程都与另一个过程相关。 ^[26] 可以通过增加饮食摄入量或服用补充剂来治疗缺乏症。 ^[34]