Vitamin B12 fungiert im menschlichen Stoffwechsel als sogenanntes Coenzym für zwei Enzyme (5-Desoxyadenosylcobalamin und Methylcobalamin). Coenzyme sind Stoffe, die für die Wirkung von bestimmten Enzymen notwendig sind. Enzyme wiederum beschleunigen biochemische Stoffwechselreaktionen.
In Form des Coenzyms 5-Desoxyadenosylcobalamin unterstützt Vitamin B12 zum Beispiel den Abbau ungeradzahliger Fettsäuren und einiger Aminosäuren. Dieser Stoffwechselweg ist insbesondere im Zentralnervensystem von Bedeutung. Fehlt das Coenzym, so reichert sich ein Zwischenprodukt des Aminosäureabbaus (Methylmalonsäure) im Blut an. Das kann zu Beeinträchtigungen der Signalübermittlung im Nervensystem führen – verbunden mit dem Auftreten neurologischer Störungen.
Als Coenzym Methylcobalamin unterstützt Vitamin B12 den Umbau (Remethylierung) der Aminosäure Homocystein zu Methionin. Eine wichtige Voraussetzung dafür ist, dass im Organismus neben Vitamin B12 auch ausreichende Mengen an Vitamin B6?und Folat/Folsäure vorhanden sind. Die Aminosäure Methionin wiederum ist ein wichtiges Substrat für die Biosynthese verschiedener Neurotransmitter (Adrenalin, Acetylcholin).
Bei einem Vitamin-B12-Mangel steigt die Homocystein-Konzentration im Blut an. Ein erhöhter Homocystein-Spiegel führt zu Schädigungen der inneren Wand von Blutgefäßen und erhöht daher das Risiko für die Bildung von Blutgerinnseln und damit verbundenen Komplikationen.
Des Weiteren ist bei einem Mangel an Vitamin B12 bzw. des Coenzyms Methylcobalamin auch die Bildung der Nukleinsäuren, die die genetische Information eines Organismus speichern, gestört. Wenn Zellen mit hoher Teilungsaktivität wie beispielsweise im Knochenmark, wo die Blutbildung stattfindet, davon betroffen sind, resultiert daraus das Krankheitsbild einer Blutarmut (Anämie).