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維生素B12是唯一含有金屬元素（鈷）的維生素，因此又名鈷胺素，其結構復雜并且分子量巨大，它不是單一一種物質，而是幾種結構和活性相似的復雜有機化合物，其家族成員主要包括氰鈷胺、羥鈷胺、甲鈷胺和腺苷鈷胺，能夠參與人體的新陳代謝和各種生化反應，其中甲鈷胺和腺苷鈷胺可以不經過肝臟代謝，也不需要生物轉化，直接被人體利用，是維生素B12的兩種活性輔酶形式，氰鈷胺和羥鈷胺則需要經過細胞器的轉化才能被人體利用。
甲鈷胺對神經組織具有良好的傳遞性，可促進葉酸利用與核酸代謝，并可促進核酸和蛋白質合成，刺激軸突再生，抑制神經退變，修復受損的神經組織，營養神經細胞，是周圍神經病變的首選治療藥物。此外，甲鈷胺還可促進骨髓中核酸的合成以及紅細胞的成熟和分裂，增加紅細胞的產生，可迅速恢復因B12缺乏而降低的紅細胞數、血紅蛋白和血細胞比容值，改善貧血血像，可用于治療因缺乏維生素B12引起的巨幼紅細胞性貧血。
甲鈷胺的總體安全性和耐受性良好，口服制劑偶有食欲不振、惡心、嘔吐、腹瀉等胃腸道反應以及皮疹等過敏反應，注射劑可見皮疹、頭痛、發燒感、出汗、肌肉注射部位疼痛及硬結等不良反應，并可引起血壓下降與呼吸困難等嚴重不良反應。甲鈷胺口服制劑不良反應較輕，一般可耐受，如果出現皮疹等過敏反應，應及時停藥，如果出現嚴重不良反應，應立即中止用藥，并采取適當的措施。
最后，甲鈷胺可加速核酸降解，升高血尿酸，尤其是痛風患者，可增加痛風發作的風險。使用甲鈷胺治療巨幼紅細胞性貧血時，可能增加低鉀血癥、血小板增多癥和猝死的風險。如果不恰當使用甲鈷胺治療時間超過3個月，可能導致不可逆性神經損傷。從事與汞及其化合物相關的工作人員不宜長期大量服用甲鈷胺，這是因為甲鈷胺與汞可在人體內形成甲基汞，造成人體多器官損傷，服用甲鈷胺1個月以上無效，則無需繼續服用。