ビタミンB9

ビタミンB9、一般に葉酸またはフォリックアシッドとして知られるのは、ヒト健康にとって基本的な重要性を持つ水溶性Bビタミンである。「葉酸」という用語は、プテロイルグルタミン酸に由来する化合物群を包括し、天然の食品葉酸、強化とサプリメントに使用される合成フォリックアシッド、5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-MTHF）を含む各種還元型を含む。

葉酸の主要な生化学的役割は、代謝反応における1炭素単位のキャリアとしての役割である。これらの1炭素単位は、DNA合成と修復、細胞分裂、およびホモシステインからメチオニンへの代謝に必須である。急速に分裂する細胞は葉酸必要量が高いため、欠乏は骨髄（赤血球産生）、腸管内膜、発育する胎児など、急速なターンオーバーを持つ組織に特に影響を与える。

葉酸の最も重要な公衆衛生上の影響は、神経管閉鎖障害（NTDs）の予防である。ランダム化比較試験は、妊娠前後のフォリックアシッドサプリメントがNTDリスクを50-70%減少させることを決定的に実証した。このエビデンスにより、多くの国で穀物製品の強化が義務化され、NTD率の劇的な減少がもたらされた。サプリメントの重要な時期は、受胎前に開始し、妊娠初期を通じて続き、多くの場合、女性が妊娠していることを知る前である。

葉酸欠乏は、正常に機能できない大きく未熟な赤血球が産生される巨赤血球性貧血を引き起こす。この症状は疲労、虚弱、呼吸困難を引き起こす。欠乏はホモシステインレベルも上昇させ、心血管疾患リスクの増加と関連しているが、フォリックアシッドサプリメントは臨床試験で心血管イベントを一貫して減少させていない。

必須機能を超えて、葉酸はがん予防、認知機能、うつ病治療において研究されている。がんとの関係は複雑である。適切な葉酸はDNA健全性を維持することでがん開始を予防する可能性があるが、高葉酸摂取は確立されたがんで進行を促進する可能性がある。この二重の役割は、適切な用量設定の重要性を強調する。

人口の約40%は、特にMTHFR C677Tで、葉酸代謝効率を低下させる遺伝的変異を持っている。これらの人は、MTHFR酵素ステップをバイパスする5-MTHF形態の葉酸から利益を得る可能性がある。しかし、フォリックアシッドは神経管閉鎖障害を予防することが証明されている唯一の形態であり、現在のエビデンスはMTHFR変異を持つ人もフォリックアシッドを効果的に処理できることを示している。

葉酸は生化学的に、多数の代謝反応における1炭素単位（メチル、メチレン、ホルミル基）のキャリアとして機能する。活性型であるテトラヒドロ葉酸（THF）は、DNA合成、アミノ酸代謝、メチル化プロセスに必須な反応でこれらの1炭素単位を受け取り、提供する補酵素として機能する。

DNA合成において、5,10-メチレンテトラヒドロ葉酸はデオキシウリジン一リン酸（dUMP）にメチル基を提供し、DNAの構成要素であるチミジン一リン酸（dTMP）に変換する。この反応はチミジル酸シンターゼによって触媒され、DNA複製と修復に必須である。適切な葉酸がないと、細胞は十分なチミジンを産生できず、急速に分裂する細胞の特徴的な「巨芽球性」変化をもたらすDNA合成障害が生じる。

葉酸はまた、ホモシステインからメチオニンへの再メチル化にも参加する。5-メチルテトラヒドロ葉酸（5-MTHF）は、ビタミンB12を補因子として必要とするメチオニンシンターゼによって触媒される反応でホモシステインにメチル基を提供する。この反応はメチオニンを産生し、DNA、タンパク質、神経伝達物質に影響を与えるメチル化反応の主要なメチル供与体であるS-アデノシルメチオニン（SAM）に変換されることができる。

神経管閉鎖障害予防メカニズムは完全には理解されていないが、複数の経路が関与している可能性がある。葉酸は受胎後28日以内に発育する神経管の急速に分裂する細胞に必須である。適切な葉酸は、神経管閉鎖不全をもたらすDNA合成とメチル化のエラーを予防する可能性がある。葉酸代謝遺伝子の遺伝的変異は、なぜ一部の女性がNTDを予防するためにより高い葉酸摂取を必要とするかを説明する可能性がある。

サプリメントと強化食品からのフォリックアシッドは、pH依存性のキャリア媒介プロセスによって近位小腸で効率的に吸収される。一旦吸収されると、ジヒドロ葉酸レダクターゼによってジヒドロ葉酸、次いでテトラヒドロ葉酸に還元される。天然の食品葉酸は主にポリグルタミン酸形態として存在し、吸収前に腸管酵素によってモノグルタミン酸に脱共役される必要があり、フォリックアシッドよりもバイオアベイラビリティがやや低い。

MTHFR（メチレンテトラヒドロ葉酸レダクターゼ）酵素は、5,10-メチレンテトラヒドロ葉酸を葉酸の主要な循環形態である5-メチルテトラヒドロ葉酸に変換する。C677T変異は遺伝子型に応じて酵素活性を30-70%低下させ、ホモシステイン再メチル化を損なう可能性がある。しかし、十分な葉酸摂取はほとんどの人でこの損傷を克服できる。

葉酸は様々な食品に含まれており、最も高い濃度はレバー、緑葉野菜、豆類、強化穀物にある。多くの国で小麦粉やその他の穀物製品がフォリックアシッドで強化されており、強化穀物が主要な食事源となっている。

葉酸欠乏は主に急速に分裂する組織に影響を与える。酸素を効率的に輸送できない大きく未熟な赤血球が産生される巨赤血球性貧血を引き起こす。妊娠中の欠乏は発育する胎児に神経管閉鎖障害を引き起こす。

葉酸必要量は、天然食品葉酸と合成フォリックアシッドの異なるバイオアベイラビリティを考慮するために、食事葉酸当量（DFE）として表現される。1mcg DFE = 1mcg食品葉酸 = 食事と一緒に摂取した場合の強化食品またはサプリメントからの0.6mcgフォリックアシッド = 空腹時のサプリメントからの0.5mcgフォリックアシッド。

葉酸サプリメントは、異なるバイオアベイラビリティと代謝経路を持ついくつかの形態がある。フォリックアシッドは合成され最も安定している。5-MTHFはMTHFR酵素をバイパスする活性循環形態である。食品葉酸は吸収が変動するポリグルタミン酸形態である。