메틸말론산
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1. 개요
메틸말론산은 프로피오네이트 대사 경로의 부산물로, 비타민 B12 결핍증, 메틸말로닉산혈증, 복합 말론산 메틸말론산 산성뇨증(CMAMMA) 등의 질환과 관련이 있다. 또한, 소장 박테리아 과증식과 종양 진행과도 연관될 수 있다. 혈중 메틸말론산 농도는 기체 크로마토그래피 질량 분석법 또는 액체 크로마토그래피-질량 분석법으로 측정하며, 건강한 사람의 예상 값은 73~271 nmol/L이다.
2. 신진대사
메틸말론산은 프로피오네이트 대사 경로의 부산물이다.[1] 프로피오네이트 대사 경로는 필수 아미노산, 홀수 지방산, 박테리아 발효에 의한 프로피온산, 콜레스테롤 곁사슬, 티민을 재료로 사용한다.
프로피오닐-CoA는 프로피오닐-CoA 카르복실라제에 의해 D-메틸말론닐-CoA로 전환된 다음 메틸말론닐-CoA 에피메라아제에 의해 L-메틸말론닐-CoA로 전환된다.[5] L-메틸말론닐-CoA는 L-메틸말론닐-CoA 뮤타제에 의해 석시닐-CoA로 전환되며, 이 과정에서 아데노실코발라민 형태의 비타민 B12가 보조 인자로 필요하다. 이 반응은 시트르산 회로로 들어가는 중요한 과정이다.[1]
D-메틸말론닐-CoA 가수분해효소는 D-메틸말론닐-CoA를 메틸말론산과 CoA로 분해한다.[1][4] 아실-CoA 합성효소 패밀리 멤버 3(ACSF3)은 메틸말론산과 CoA를 다시 메틸말로닐-CoA로 전환한다.[7] 세포 내 에스테라아제는 메틸말론산에서 메틸기(-CH3)를 제거하여 말론산을 생성할 수 있다.[8]
2. 1. 생성 원인
메틸말론산은 프로피오네이트 대사 경로의 부산물이다.[1] 메틸말론산 생성의 주요 원인은 다음과 같다.
| 원인 | 설명 | 기여도 |
|---|---|---|
| 필수 아미노산 | 메티오닌, 발린, 트레오닌, 이소류신[3] | 전신 프로피온산 대사의 약 50%[2] |
| 홀수 지방산 | 전신 프로피온산 대사의 약 30%[2] | |
| 박테리아 발효 | 박테리아 발효에서 생성되는 프로피온산[3] | 전신 프로피온산 대사의 약 20%[2] |
| 콜레스테롤 측쇄[3] | ||
| 티민[4] |
프로피오닐-CoA는 프로피오닐-CoA 카르복실라제에 의해 D-메틸말론닐-CoA로 전환된 다음 메틸말론닐-CoA 에피메라아제에 의해 L-메틸말론닐-CoA로 전환된다.[5] 시트르산 회로로 들어가기 위해서는 L-메틸말론닐-CoA 뮤타제에 의해 L-메틸말론닐-CoA가 석시닐-CoA로 전환되어야 하며, 이 과정에서 보조 인자로 아데노실코발라민 형태의 비타민 B12가 필요하다.[1] 프로피오닐-CoA에서 숙시닐-CoA로의 분해 경로는 시트르산 회로의 가장 중요한 아나플라제 경로 중 하나이다.[6] 메틸말론산은 이 대사 경로의 부산물로 D-메틸말론닐-CoA가 D-메틸말론닐-CoA 가수분해효소에 의해 메틸말론산과 CoA로 분해될 때 형성된다.[1][4] 아실-CoA 합성효소 패밀리 멤버 3(ACSF3)은 메틸말론산과 CoA를 메틸말론닐-CoA로 전환하는 역할을 한다.[7]
세포 내 에스테라아제는 메틸말론산에서 메틸기(-CH3)를 제거하여 말론산을 생성할 수 있다.[8]
2. 2. 대사 과정
메틸말론산은 프로피오네이트 대사 경로의 부산물이다.[1] 프로피오닐-CoA는 프로피오닐-CoA 카르복실라제에 의해 D-메틸말론닐-CoA로 전환된 다음 메틸말론닐-CoA 에피메라아제에 의해 L-메틸말로닐-CoA로 전환된다.[5] L-메틸말로닐-CoA는 L-메틸말론닐-CoA 뮤타제에 의해 석시닐-CoA로 전환되며, 이 과정에서 아데노실코발라민 형태의 비타민 B12가 보조 인자로 필요하다. 이 반응은 시트르산 회로로 들어가는 중요한 과정이다.[1] 프로피오닐-CoA에서 석시닐-CoA로 전환되는 경로는 시트르산 회로의 가장 중요한 아나플라제 경로 중 하나이다.[6]
D-메틸말론닐-CoA는 D-메틸말론닐-CoA 가수분해효소에 의해 메틸말론산과 CoA로 분해될 수 있다.[1][4] 아실-CoA 합성효소 패밀리 멤버 3(ACSF3)은 메틸말론산과 CoA를 다시 메틸말로닐-CoA로 전환하는 역할을 한다.[7] 세포 내 에스테라아제는 메틸말론산에서 메틸기(-CH3)를 제거하여 말론산을 생성할 수 있다.[8]
3. 임상적 관련성
메틸말론산 수치가 증가하면 비타민 B12 결핍증이나 메틸말로닉산혈증과 같은 대사성 질환을 의심할 수 있다. 혈액에 축적되는 메틸말론산은 종양 진행과 관련이 있을 수 있으며, 소장 내 세균 과증식 시에도 수치가 높아질 수 있다.
3. 1. 비타민 B12 결핍증
메틸말론산 수치가 증가하면 비타민 B12 결핍증을 나타낼 수 있다. 이 검사는 매우 민감하지만(비타민 B12 결핍 환자는 거의 항상 수치가 상승함), 특이도가 높지는 않다(비타민 B12 결핍이 없는 환자도 수치가 상승할 수 있음).[9] 메틸말론산은 비타민 B12 결핍 환자의 90-98%에서 상승한다. 70세 이상 환자의 20-25%는 메틸말론산 수치가 높지만, 이들 중 25-33%는 B12 결핍이 없기 때문에 특이도가 낮다. 이러한 이유로 노인의 경우 메틸말론산 수치 검사는 일상적으로 권장되지 않는다.[10]3. 2. 대사성 질환
메틸말론산 수치가 높아지는 것은 메틸말로닉산혈증을 나타낼 수 있다.말론산 수치 상승을 동반한 메틸말론산 수치 상승은 복합 말론산 메틸말론산 산성뇨증(CMAMMA)을 나타낼 수 있다. CMAMMA는 혈장 내 말론산 대 메틸말론산 비율을 통해 전형적인 메틸말론산혈증과 구별할 수 있다.[11]
3. 3. 암
나이가 들면서 혈액에 축적되는 메틸말론산은 2020년에 종양 진행과 관련이 있는 것으로 나타났다.[12]3. 4. 소장 박테리아 과증식
소장에서 박테리아가 과증식하면 비타민 B12 흡수 과정에서 박테리아와의 경쟁으로 인해 메틸말론산 수치가 높아질 수 있다.[13][14] 이는 음식과 경구 보충제를 통한 비타민 B12 섭취에도 해당되며, 비타민 B12 주사를 통해 이러한 경쟁을 피할 수 있다. 또한 단장 증후군 환자의 사례 연구를 통해 장내 세균이 과도하게 증식하면 메틸말론산의 전구체인 프로피온산의 생산이 증가한다는 가설이 있다.[15] 이러한 경우 메트로니다졸을 투여하면 메틸말론산 수치가 정상으로 돌아온 것으로 나타났다.[15][16]4. 측정
혈중 메틸말론산 농도는 기체 크로마토그래피 질량 분석법 또는 액체 크로마토그래피-질량 분석법(LC-MS)으로 측정하며, 건강한 사람의 메틸말론산 예상 값은 73~271 nmol/L이다.[17][18]
참조
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Genetic and genomic systems to study methylmalonic acidemia
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[3]
논문
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[4]
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Elsevier
[5]
논문
Methylmalonyl Coenzyme A (CoA) Epimerase Deficiency, an Ultra-Rare Cause of Isolated Methylmalonic Aciduria With Predominant Neurological Features
2023-10-31
[6]
논문
Biochemical and anaplerotic applications of in vitro models of propionic acidemia and methylmalonic acidemia using patient-derived primary hepatocytes
2020-07
[7]
웹인용
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https://medlineplus.[...]
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[8]
논문
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1998-09
[9]
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https://www.med.emor[...]
[10]
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http://www.dizziness[...]
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Age-induced accumulation of methylmalonic acid promotes tumour progression
2020-09
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논문
Is Serum Methylmalonic Acid a Reliable Biomarker of Vitamin B12 Status in Children with Short Bowel Syndrome: A Case Series
2018-01
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Methylmalonic Acid, Serum or Plasma (Vitamin B12 Status)
http://ltd.aruplab.c[...]
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