Ksantin oksidaza

Ksantin oksidaza odgovorna je za pretvorbu u mokraćnu kiselinu tijekom razgradnje purina. Manjak ili inhibicija enzima dovodi do smanjenja razine mokraćne kiseline u krvi.

Što je ksantin oksidaza?

Ksantin oksidaza je enzim koji aktivira (katalizira) reakciju hipoksantina preko ksantina u mokraćnu kiselinu. Sadrži ne-proteinsku komponentu kao takozvana protetska (grčka, protetska, dodana) skupina koja je odgovorna za reaktivnost.

Ovo je derivat flavina. Ksantin oksidaza jedan je od flavinskih enzima. U aktivnom centru ima i željezo i molibden. Godine 1902. enzim je biokemičar F. Schardinger prvi put opisao enzim kravljeg mlijeka, tako da se prethodno zvao enzim Schardinger. Pod djelovanjem ovog enzima, boja metilen plave boje se mijenja, što se može koristiti kao tipična reakcija detekcije za razlikovanje sirovog i termički obrađenog mlijeka.

Enzim se uništava na visokoj temperaturi. Promjena boje je posljedica činjenice da enzimi prisutni u sirovom mlijeku (poput ksantin oksidaze) u prisustvu formaldehida dekoloriraju metilen plavu prilikom izlaganja zraku.

Funkcija, efekt i zadaće

Najpoznatiji zadatak ksantin oksidaze je stvaranje mokraćne kiseline unutar purinog metabolizma. Purini su prisutni u svakoj stanici. Oni su dio nukleinskih baza adenozina i gvanina, iz kojih se zajedno s pirimidinskim bazama citozin i timin (ili uracil) grade DNA i RNA nukleinskih kiselina.

Genetske informacije u različitim stanicama tijela sastoje se od nukleinskih kiselina. To se odnosi na ljude i životinje. Na primjer, ljudi s mesnim proizvodima gutaju veliku količinu u obliku životinjske hrane. Ako vlastite stanice tijela propadnu ili ako se životinjske stanice koje uđu u tijelo putem hrane razgrađuju, nastaju nukleinske kiseline, a time i purini. Oni se pretvaraju u mokraćnu kiselinu. Pod djelovanjem ksantin oksidaze, u početku se formira hipoksantin, a u daljnjem koraku, ksantin, koji se pretvara u mokraćnu kiselinu i može se velikim dijelom izlučiti putem bubrega. Tek mali udio mokraćne kiseline napušta tijelo kroz crijeva.

Ako tijelo akumulira velike količine purina ili mu se ograniči izlučivanje mokraćom, razina mokraćne kiseline u krvi raste. Drugi enzim koji sudjeluje u razgradnji purina također stvara mokraćnu kiselinu. Naziva se ksantin dehidrogenaza, koristi nikotinamid adenin dinukleotid (NAD) i glavni je enzim. Suprotno tome, ksantin oksidaza ima podjedinicu flavin adenin dinukleotida (FAD). Ako je opskrba nedovoljna, na primjer zbog nedostatka cirkulacije krvi, oba enzima mogu se pretvoriti jedan u drugog.

Kada se pretvori pod djelovanjem ksantin oksidaze, vodikov peroksid nastaje i kao nusproizvod. Vodikov peroksid sam po sebi nije radikal, ali je reaktivna tvar. Zbog toga se djelovanjem drugih enzima (peroksidaza, katalaza) u tijelu brzo čini bezopasnim.

Obrazovanje, pojava, svojstva i optimalne vrijednosti

Razgradnja purina odvija se uglavnom u jetri. U sluznici tankog crijeva enzim je također uključen u ugradnju željeza u transportni protein transferrin. Istraživanja su pokazala da se enzim nalazi u stanicama koje se nalaze u unutarnjoj stijenki krvnih žila. U tom se kontekstu raspravlja o njegovom utjecaju na tijek kardiovaskularnih bolesti i oštećenja uzrokovanim oksidativnim stresom.

Udio oksidaze u odnosu na dehidrogenazu kao enzimski sustav odgovoran za pretvaranje purina u mokraćnu kiselinu je 20 posto. Oblik ksantin dehidrogenaze prisutan je 80 posto. Flavin sadržan u ksantin oksidazi jedan je od riboflavina koji je identičan vitaminu B2. Podjedinica molibdena sadržana u ksantin oksidazi veže se alopurinolom koji je po strukturi vrlo sličan purinima. Na ovaj način enzim se gotovo u potpunosti inhibira. Aktivnost enzima može se odrediti neizravno iz količine formirane mokraćne kiseline.

Bolesti i poremećaji

Uz obroke bogate purinom ili s povećanom staničnom smrću, što se događa, primjerice, tijekom terapije raka, aktivira se ksantin oksidazna reakcija i stvaraju se veće količine mokraćne kiseline. Povećava se razina mokraćne kiseline u krvi.

Ako je enzim inhibiran, koncentracija mokraćne kiseline u krvi pada. Taj je učinak osnova lijekova kod gihta. Kod gihta povećane koncentracije mokraćne kiseline dovode do kristalizacije, a time i do nelagode u zglobovima. Lijekovi koji sadrže alopurinol standardni su pripravci koji se koriste za liječenje gihta. U nasljednom obliku nedostatka enzima aktivnost se smanjuje zbog mutacija. Ovo se stanje nasljeđuje na autosomno recesivno. Dijete postaje bolesno ako oba roditelja nose pogođeni alel. Smanjena aktivnost ksantinske oksidaze pojavljuje se i kad nedostaje kofaktor molibdena, jer se ne formira zbog oštećenja.

Nakupljaju se ksantin i hipoksantin. Znatno povišena razina ksantina u krvi i pojava ksantina u mokraći (ksantinurija) primjećuju se kod oboljelih. Pri određivanju ksantina za otkrivanje nedostatka enzima, hrana kao što su zrna kave, čaj, mate ili krumpir mora se isključiti kao izvor ksantina. Razina mokraćne kiseline, s druge strane, je snižena. Budući da se ksantin ne razgrađuje i teško je topljiv, može tvoriti kristale. U većini slučajeva bolest je bez simptoma. Za druge, međutim, može uzrokovati probleme s bubrezima, infekcije mokraćnog sustava ili krv u mokraći.

Ako se ksantinski kamenje formira u teškoj bolesti, oni se mogu taložiti u bubrežnom tkivu ili u mokraćnim putevima. Oni koji su pogođeni moraju biti oprezni na dijeti s malo purina i piju puno tekućine.