ビタミンB12は暗赤色の結晶性吸湿性物質で、水とアルコールには自由に溶けるがアセトン、クロロフォルムとエーテルには不溶です。 シアノコバラミンは分子量1,355で、すべてのビタミンの中で最も複雑な構造を持ち、最も重い化合物である。 酸化剤、還元剤、日光にさらされると活性が失われる傾向があります。 ルーメン微生物が産生するビタミンB12全体のうち、吸収されるのはわずか1〜3％である。 ほとんどの動物種と同様、反芻動物の吸収部位は小腸の下部である。 大量のビタミンB12は十二指腸に分泌され、回腸で再吸収される。
ビタミンB12の腸管壁通過は複雑な手順で、ビタミン分子と結合できる特定のキャリア化合物の介在が必要だ（McDowell, 2000）。 研究されたほとんどの種でビタミンB12が吸収されるためには、次のことが必要である。 (a) 十分な量の食物性ビタミンB12またはコバルト；(b) ビタミンB12の放出のために食物タンパク質を分解する機能的な第四胃；(c) 回腸を通してビタミンB12を吸収するための内在因子を産生する機能的第四胃；(d) ビタミンB12と内在因子を結合する前に結合したビタミンB12の放出に必要な機能的すい臓（トリプシン分泌）； (e) 受容体と吸収部位からなる機能的回腸。 単胃動物における食物-ビタミンB12吸収不良のほとんどのケースは胃液の欠陥が原因であるが（Carmel, 1994）、反芻動物ではビタミンB12合成のためのコバルト不足が大きな問題となる（McDowell, 1997）。
猫の低血中ビタミンB12（低コバラミン血症）はしばしば消化器（肝臓や膵臓を含む）の疾病と識別されてきた(Ruaux et al, 2001; 2005; 2009; Simpson et al., 2001; Reed et al., 2007)。 ビタミンB12の吸収を低下させる要因としては、タンパク質、鉄、ビタミンB6の欠乏、甲状腺の除去、食事性タンニン酸が挙げられる（Hoffmann-La Roche, 1984）。 ビタミンB12の吸収は回腸粘膜の内在性因子-ビタミンB12結合部位の数によって制限されており、ヒトの場合、一回の経口投与で約1〜1.5μg以上は吸収されない（Bender, 1992）。
ある動物種の胃から調製した内在性因子濃縮物が、すべてのケースで他の動物種やヒトのB12吸収を増加させるというわけではないのです。 ビタミンB12内在因子は、動物種によって構造的な違いがある。 同様に、ビタミンB12輸送タンパク質にも種差がある(Polak et al., 1979)。 内在因子は、ヒト、サル、ブタ、ラット、ウシ、フェレット、ウサギ、ハムスター、キツネ、ライオン、トラ、ヒョウで実証されている。 モルモット、ウマ、ヒツジ、ニワトリおよび他の様々な種では、今のところ検出されていない。 現在では、犬の胃は少量の内因性因子しか生成せず、膵臓でより多く生成されることが確立されている(Batt et al., 1991)
ビタミンB12の貯蔵は、主に肝臓で見られる。 Andrewsら（1960）は、肝臓のコバルトがビタミンB12として生成される割合は、コバルト動物の状態によって異なることを報告している。 牧草に十分なコバルトが含まれている放牧条件下では、肝臓コバルトの大部分はビタミン B12 として占めることができるが、コバルト欠乏症では肝臓コバルトの約 1/3 しかこの形態で存在しない。 このことは、コバルト欠乏症では、肝臓のビタミンB12が他の形態のコバルトよりも早く消耗することを示している。
ビタミンB12は水溶性であるが、小湊（1971）は組織の半減期を32日と報告し、かなりの組織が貯蔵されていることを示している。 反芻動物では、コバルトもビタミンB12も主に糞便中に排泄されるが、尿中に排泄される量もまちまちである（Smith and Marston, 1970）。 通常の食餌をしている泌乳牛では、排泄されたコバルトの86%から87.5%が糞便中に（主に胆汁とともに）、0.9%から1.0%が尿中に、11.5%から12.5%が乳中に排泄されます
機能
ビタミンB12は多くの基礎代謝を行う酵素系で必須の成分になっています。 ほとんどの反応は、メチル基のような1つの炭素単位の移動または合成を伴います。 ビタミンB12は、コリン、メチオニン、葉酸など、他の必須栄養素と代謝的に関連しています。 (Savage and Lindenbaum, 1995; Stabler, 2006)。 ビタミンB12の最も重要な役割は、核酸とタンパク質の代謝に関係するが、脂肪と炭水化物の代謝にも機能する。 ビタミンB12の機能の概要は以下の通りである。 (a) プリンおよびピリミジン合成、(b) メチル基の転移、(c) アミノ酸からのタンパク質生成、(d) 炭水化物および脂肪の代謝。 ビタミンB12の一般的な機能は、赤血球の合成を促進し、神経系の完全性を維持することであり、これらは欠乏状態で顕著に影響を受ける機能である。 ビタミンB12欠乏症の動物では、タンパク質の全体的な合成が損なわれる（Friesecke, 1980; McDowell, 2000）。 糖新生と造血はコバルト欠乏によって決定的な影響を受け、糖質、脂質、核酸代謝はすべて適切なB12と葉酸の代謝に依存している。 ビタミン B12 のもう一つの機能は、免疫機能に関連している。 ビタミンB12は、ギ酸およびホルムアルデヒドの1炭素化合物の還元に必要であり、このようにして、葉酸とともに、不安定なメチル基の生合成に関与している。 メチル基の生成は、核酸の必須成分であるプリン塩基やピリミジン塩基の生合成に必要である。 ヒトの場合、DNAの合成および修復における生物学的なメチル化反応に重要な機能を持つため、1炭素代謝の阻害は大腸がんのリスクを高めると考えられています。 ラットを用いた研究では、貧血や病気を引き起こすには不十分なビタミンB12欠乏食は、大腸DNAの塩基置換とメチル化の両方に異常を生じさせ、発がんに対する感受性を高める可能性があります (Choi et al., 2004)
ビタミンB12の欠乏は、葉酸誘導体の使用を阻害することによって葉酸欠乏症を引き起こします。 ビタミンB12を含む酵素は、メチル葉酸からメチル基を除去し、それによってテトラヒドロ葉酸（THF）を再生し、チミジル酸合成に必要な5，20-メチレンTHFの生産に使用されます。
動物の代謝において、食物または代謝由来のプロピオン酸はコハク酸に変換され、トリカルボン酸サイクル（Krebs）へ参入します。 メチルマロニル-CoAイソメラーゼ（ムターゼ）は、メチルマロニル-CoAからスクシニル-CoAへの変換を触媒するビタミンB12要求酵素（5´-deoxyadenosylcobalamin）である。 Flavin and Ochoa (1957) は、コハク酸の生成には以下の段階があることを立証した。
プロピオン酸 + ATP + CoA → プロピオニル-CoAPropionyl-CoA + CO2 + ATP → methylmalonyl-CoA (a)
メチルマロニル-CoA + ATP → メチルマロニル-CoA (a) → メチルマロニル-CoA (a) → メチルマロニル-CoA (a) → プロピオニル-CoA (a)CoA (a) →メチルマロニル-CoA (b)
Methylmalonyl-CoA (b) →スクシニル-CoA
Methylmalonyl-CoA (a) は不活性異性体であり、メチルマロニル-CoA (b) は非活性異性体。 その活性体である（b）はメチルマロニル-CoAアイソメラーゼ（メチルマロニル-CoAミューターゼ）によりスクシニル-CoAに変換される（4番目の反応）。 ビタミンB12は研究対象動物種の代謝上必須であり、高濃度のプロピオン酸の添加によりビタミンB12欠乏症が誘発されることがある。 しかし、プロピオン酸の代謝は、ルーメンでの炭水化物発酵中に大量に生成されるため、反芻動物栄養学において特に注目されている。 プロピオン酸の生成は正常に行われるが、コバルトやビタミンB12の欠乏では、血中からのクリアランス速度が低下し、メチルマロニル-CoAが蓄積される。 その結果、メチルマロン酸の尿中排泄量が増加し、またプロピオン酸代謝の障害により血中プロピオン酸濃度が高くなり、自発的な飼料摂取量と逆相関するため食欲不振となる（MacPherson、1982）＜4791＞ ＜8009＞必要量＜3782＞自然界のビタミンB12は微生物合成に由来すると考えられている。 多くの細菌によって合成されるが、酵母やほとんどの菌類では合成されないようである。 高等植物や動物の組織でビタミンが生成されるという証拠はほとんどない。 いくつかの報告では、いくつかの植物による限定的なB12合成が示唆されているが、動物の要求量との関係では取るに足らない量である。 消化管におけるこのビタミンの合成は、動物にとってかなり重要である(McDowell, 2000)。 しかし、いくつかの種（例えば、家禽類）では、腸管が短く、消化管内での飼料の移動速度が速いため、腸管での合成は重要ではないだろう。 ビタミンB12の必要量は極めて少ない。 適切な摂取量は、飼料1kgあたりわずか数μgである。 様々な動物種におけるビタミンB12の必要量は、飼料に含まれる他のいくつかの栄養素の量に左右される。 タンパク質の過剰摂取はビタミンB12の必要量を増加させ、パフォーマンスレベルも増加させる。 ビタミンB12の必要量は飼料に含まれるコリン、メチオニン、葉酸のレベルに依存するようである；ビタミンB12はまたアスコルビン酸の代謝とも相互に関連している (Scott et al., 1982). ビタミンB12と葉酸の両方の必要量は、食事にメチル基を供給できる化合物が豊富に含まれていると減少する（Dyerら、1949年）。 Sewellら(1952)は、ビタミンB12が豚のメチオニン必要量に対して温存効果を持つことを示した。 ニワトリの栄養学では、ビタミンB12とパントテン酸の間に相互関係が生じ、パントテン酸はビタミンB12の必要量を節約する効果がある。 小麦ふすまは、ヒトのビタミンB12の可用性を低下させることが示されている（Lewis et al.、1986）ように、食餌成分も必要量に影響を与えるかもしれない。 ビタミンB12を含まないように設計された飼料を食べたブタやラットでビタミンB12欠乏症が頻繁に発生しないのは、おそらく腸内合成によるものであろう。 しかし、ラットでは共食いを完全に止めると容易に欠乏症が発生する(Barnes and Fiala, 1958)。 ビタミンB12の必要量の一部は犬の共食いの傾向によって供給される。 犬も猫も、腸内で細菌が合成したビタミンを直接吸収することによっても、ある程度のビタミンB12を摂取しているようである。 しかし、この供給源からの量は信頼できない。 腸内細菌の中にはビタミンB12の内在性因子と競合し、十分な量のビタミンB12が吸収されないものがあると報告されている (Giannella et al., 1971; 1972)。 犬では鉤虫の感染もビタミンB12の必要量を増加させる (Corbin and Kronfeld, 1972)。
遺伝的要因も犬と猫のビタミンB12の必要量を増加させることが示されている。 犬の遺伝性選択的ビタミンB12吸収不良の診断は、ボーダーコリー、ジャイアントシュナウザー、オーストラリアンシェパード犬、ビーグル、チャイニーズシャーペイで報告されている(Fordyce et al., 2000; Battersby et al., 2005; Grϋtzner et al.,2010)． Grϋtznerら(2010)は、13番染色体の領域をマッピングし、シャーペイにおける本疾患に関連する変異の可能性を詳細に調べる必要があると観察している。 Fyfeら(1989; 1991a)は、ヒトに見られる選択的腸管ビタミンB12吸収異常症の臨床的、遺伝的、実験的特徴を持つ犬の家族を記述している。 この吸収不良は、内在因子-ビタミンB12レセプターのブラシボーダーでの発現が、この複合体の変異とその保持のために非効率的であることが原因であった（Fyfeら, 1991b）。 メチルマロン酸血症に伴うビタミンB12欠乏症が猫で実証されている（Vadenら、1992）。 どうやらこのビタミンB12の吸収障害は先天的な代謝異常の結果らしい。
研究により、犬や猫にビタミンB12が必要であることが示されているが、定量的な必要量は詳しく決定されていない。 記載されている必要量は、犬と猫で行われたいくつかの研究、および他の動物からのデータに基づいています。
A. 犬に対する要求量
犬ではビタミンB12の欠乏は一般的ではないため、最小限の要求量はまだ知られていないが、NRC（2006）はすべてのクラスの犬について、ビタミンB12の推奨要求量を食事1kgあたり35μg（15.9μg per lb）として提案している。 妊娠中や授乳期の追加必要量について正確に勧告することはより困難である。 WoodwardとNewberne（1966）が大豆ベースの飼料を与えた雌ラットの仔ラットに水頭症を報告したように、大豆タンパクをベースにした飼料を与える雌ラットの妊娠中の必要量は上記の推奨量より多くなる可能性がある。 この状態は、飼料1kgあたり50μg（1ポンドあたり22.7μg）のビタミンB12を与えることで予防された。 飼料ベースでは、米国飼料検査官協会（AAFCO, 2007）は、すべてのクラスの犬に1kgあたり22μgのビタミンB12（1ポンドあたり10μg）を推奨しています
B. 猫に対する要求量
Teeterら（1977）は、乾燥食1kgあたり20μg（1ポンドあたり9.1μg）のビタミンB12を含む精製食を猫に与えることが、健康維持に十分であることを発見しました。 1kgあたり20μgのビタミンB12を含む猫の食事は、妊娠、授乳、子猫の成長、正常なヘモグロビンをサポートするものであった。 NRC（2006）によると、すべてのクラスの猫の推定ビタミンB12必要量は、食事1kgあたり22.5μg（1ポンドあたり10.2μg）である。 AAFCO (2007)は、飼料ベースで、すべてのクラスの猫に1kgあたり20μgのビタミンB12を推奨している。
供給源
動物由来の飼料は、肉、レバー、腎臓、牛乳、卵、魚など、ビタミンB12の供給源としてかなり優れている。 腎臓と肝臓は優れた供給源であり、これらの臓器には、ほとんどの非反芻動物よりも反芻動物のビタミン B12 が豊富に含まれています。 動物組織中のビタミンB12の存在は、動物飼料中のビタミンB12の摂取、あるいは腸内またはルミナルでの合成によるものである。 最も豊富な供給源は、発酵残渣、活性化下水汚泥、および堆肥である。 消化管におけるこのビタミンの微生物による合成は、動物にとってかなり重要である。 肉、牛乳、魚、その他の動物性食品を含む一般的なドッグフードやキャットフードには、十分な量のビタミンB12が含まれているはずである。 また、ほとんどの市販のペットフードには安定型 B12 が添加されています (Hand et al., 2010)。
十分なコバルトが供給されている場合でも、粗飼料の量と種類がビタミン B12 のルーメン合成に影響を与えることを示唆する証拠があります。 粗飼料を制限すると、牛のルーメン液レベルが上昇し、血清レベルが上昇し、牛乳と肝臓のビタミン B12 レベルが低下し、このビタミンの尿中排泄量が自由摂取の粗飼料の牛と比較して増加すると報告している (Walker と Elliot、1972)。 トウモロコシサイレージを与えた未経産牛のビタミン B12 のルーメンレベルは、刻んだまたはペレット状の干し草を与えた牛よりも 1.4 ～ 2.7 倍高かった (Dryden and Hartman, 1970)
植物製品には B12 が実質的に含まれていない。 高等植物に少量報告されているビタミンB12は、土壌微生物による合成、土壌への排泄、その後の植物による吸収に起因していると考えられる。 ある種のマメ科植物の根粒には、少量のビタミンB12が含まれている。 ある種の海草（藻類）は、かなりの量のビタミンB12を含んでいると報告されている（1グラムあたり1μg、固形分1ポンドあたり0.45μgまで）。 海藻類はビタミンB12を合成しません。 海藻に付随するバクテリアによって合成され、その後海藻によって濃縮される（Scottら、1982）。 Dagnelieら(1991)は、藻類からのビタミンB12はほとんど利用できないと報告している。 B12欠乏症の子供に藻類を与えても、魚由来のB12と比較して血液パラメータの上昇に効果がなかった。 ビタミンB12は、生乳（1.54 pmol per ml）、殺菌乳（1.25 pmol per ml）、乾燥乳（1.27 pmol per ml）よりも低温殺菌乳（1.91 pmol per ml）で利用可能であり、熱処理がおそらく生物学的利用能に影響を与えることが分かった（Fie et al.、1994). ビタミンB12の商業的供給源は、発酵製品から生産され、シアノコバラミンとして入手可能である。
反芻動物にビタミンB12を供給するには、コバルトの食物源について考慮することが重要である。 ほとんどの飼料はコバルトを十分に含んでいるが、世界の多くの地域で放牧されている反芻動物用の飼料ではこの元素が不足している (McDowell, 1997, 2000)。 作物や飼料中のコバルト濃度は、土壌要因、植物種、成熟期、収量、牧草管理、気候、土壌 pH に依存する。 コバルト含有量が 2 mg/kg（0.9 mg/lb）未満の土壌は、一般に反芻動物にとって欠乏していると考えられている（Corrêa, 1957）。 石灰化によって pH を上げると、植物へのコバルトの取り込みが減少し、欠乏症の程度が増す可能性がある。 中性または弱酸性のコバルト15 ppmの土壌で栽培された植物は、コバルト40 ppmのアルカリ性土壌で栽培された植物よりも多くのコバルトを含む可能性がある（Latteur, 1962）。 多量の降雨は表土からコバルトを溶出させる傾向がある。 この問題は、雨季に飼料が急速に成長し、コバルト含有量が希釈されることによって悪化することが多い。 植物とコバルトの親和性は様々で、コバルトを濃縮できる植物とそうでない植物がある。 例えば、マメ科植物は一般的にイネ科植物よりもコバルトを濃縮する能力が高い (Underwood, 1977)。 コバルトはマメ科植物の根瘤にある窒素固定細菌に必要とされる。
欠乏症
ほとんどの動物種におけるビタミンB12欠乏症の一般的な兆候は、食欲不振、飼料摂取量の変動、劇的な成長阻害である。 さらに、時には皮膚や毛並みの荒れ、嘔吐や下痢、音声障害、軽い貧血も見られる（Catron et al.、1952）。 ビタミンB12欠乏症のみによるものと証明された犬や猫の臨床例は限られている。 ビタミンB12欠乏症の診断は、通常、血清および組織中のビタミンB12濃度が正常値以下であることによって行われる。 血清中の濃度が低いということは、体内のビタミン含有量が少ないということと関連する。 血清ビタミンB12に加えて、メチルマロン酸および総ホモシステインの上昇は、ビタミンB12欠乏症の診断において非常に感度と特異性が高く、ビタミンB12欠乏症と葉酸欠乏症との鑑別に役立つ（Stablerら、1996年）。 ビタミンB12の血清濃度は、イヌ (Caprelli et al., 1994; Davenport et al., 1994) とネコ (Dunn et al., 1984) で測定され、ビタミンB12の状態を評価することができる。 ビタミンB12の欠乏は、イヌ (Williams et al., 1969; Chanarin et al., 1973) およびネコ (Vaden et al., 1992) の尿中メチルマロン酸の上昇によって確認されている。 イヌのビタミンB12欠乏症の臨床検査としては、メチルマロン酸の前駆体（バリンなど）を動物に負荷し、メチルマロン酸の尿中排泄量を測定する（Williamsら、1969；Chanarinら、1973）
A. 犬における欠乏症
通常、犬はビタミンB12欠乏症の兆候を示さないが、特定の疾病状態にある犬や動物に低濃度の食事を与えたときに臨床症状が現れるので、このビタミンに対する要求量は確実にある (Ralston Purina, 1987). 犬におけるビタミンB12欠乏症の臨床的報告は多数ある。 Lavrova (1969)は、内胆道瘻の犬においてビタミンB12の吸収不良と大球性貧血、さらに骨髄の異常があることを発見している。 貧血は一般に大球性低色素性、大球性正常色素性、正常細胞性低色素性、または正常細胞性正常色素性であった。 骨髄の赤血球産生センターは低形成であった。 Arnrichら（1952）は、20％の精製カゼイン飼料を20週間与えたコッカースパニエル子犬に、貧血の兆候がないにもかかわらず、1kgあたり50μg（1ポンドあたり22.7μg）のビタミンB12飼料を加えると成長がよくなることを観察している。 Campbell and Phillips (1953) は繁殖障害を報告し、また、飼料に22μg/kg (10μg/ lb) のビタミンB12を与えると子犬の成長がよくなることを見出した。犬では、内在因子-ビタミンB12受容体のブラシボーダー発現不全による遺伝性の腸内ビタミンB12吸収障害が報告されている (Fyfe et al., 1989; 1991b). ビタミンB12欠乏症のイヌは、12週齢で慢性的な運動不足、嗜眠、慢性的な非再生性貧血および成長不全を発症した。 ビタミンB12欠乏症は、変性性脊髄症のジャーマンシェパードの50%で確認されている。しかし、臨床症状はビタミンB12の治療には反応しなかった(Toennessen and Morin, 1995)。 猫における欠乏症
ビタミンB12欠乏症の子猫は、成長不良、嗜眠、衰弱、高いレベルのメチルマロン酸排泄を示した（Keesling and Morris, 1975; Vaden et al, 1992）。 Morris (1977) は、ビタミンB12欠乏食を与えた子猫は3〜4ヶ月間正常に成長し、その後成長が止まったと報告している。 その後、体重は加速度的に減少し、非経口的なビタミンB12の補給が開始されると、体重増加が回復した。 ビタミンB12は熱、酸素、湿気、光にわずかに敏感です(Gadient, 1986)。 Verbeeck (1975) は、ビタミン B12 はミネラルの有無にかかわらず、ミネラルの供給源に関係なくプレミックスにおいて良好な安定性を有すると報告している。 しかし、Yamada ら (2008) は、サプリメント用ビタミン B12 の劣化を報告している。 その結果、ビタミン B12 の一部がビタミン B12 類縁体に変換された可能性があることが判明した。 Scott (1966) は、ペレット化が飼料のビタミン B12 含有量に与える影響は明らかに小さいと指摘している。
多くの動物実験の結果は、シアノコバラミンの食餌補給に良い反応を示すものと、ほとんどあるいは全く反応を示さないものとにほぼ二分されている。
犬や猫の市販の飼料を使用すれば、通常、必要な量の食事性ビタミンB12を摂取することができる。 猫は、ビタミンB12を豊富に含む魚製品から十分なビタミンB12を摂取できるはずです。 共食いをしている犬は、豊富なビタミン源を摂取することができる。 ビタミンB12の代謝に遺伝的欠陥があると疑われる、あるいは知られている犬や猫には、特別なビタミンB12の補給が必要であろう。 膵臓の機能不全はビタミンB12吸収の重要な原因であるため、ビタミンB12の補給が必要となる。 膵臓はこの種の動物における内因性因子の主な供給源である。 赤血球の発達を促進し、血液の酸素運搬能力を高めるために、激しい訓練を受ける犬には十分な量のビタミンB12が必要である。 赤血球の血漿レベルを上げるために、レースの数日前にビタミンB12を注射したそり犬もいたと報告されている(Corbin and Kronfeld, 1972)
Vitamin Safety
必要量や吸収率をはるかに超えた量のビタミンB12を飼料に添加しても危険はないようである。 少なくとも必要量の数百倍の食事レベルが、マウスにとって安全であることが示唆されている (NRC, 1987)。 犬におけるビタミンB12の毒性は報告されていないが、Pshonik and Gribanov（1961）は、ビタミンB12を体重1kgあたり2～33μg（0.91～15μg）の量で皮下投与したところ、血管条件反射の縮小と無条件反射の増大という形で反射活動の障害を認めたという報告がある
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