Ксантиноксидаза

Ксантиноксидаза отвечает за превращение в мочевую кислоту во время распада пуринов. Дефицит или ингибирование фермента приводит к снижению уровня мочевой кислоты в крови.

Что такое ксантиноксидаза?

Ксантиноксидаза - это фермент, который активирует (катализирует) реакцию гипоксантина через ксантин до мочевой кислоты. Он содержит небелковый компонент в виде так называемой протезной (греч., Протез, добавленной) группы, которая отвечает за реактивность.

Это производное флавина. Ксантиноксидаза - один из ферментов флавина. Он также имеет в активном центре железо и молибден. В 1902 году биохимик Ф. Шардингер впервые описал фермент как компонент коровьего молока, поэтому ранее он назывался ферментом Шардингера. Под действием этого фермента краситель метиленовый синий меняет цвет, что можно использовать в качестве типичной реакции обнаружения для различения сырого и термически обработанного молока.

Фермент разрушается при высокой температуре. Изменение цвета происходит из-за того, что ферменты, присутствующие в сыром молоке (такие как ксантиноксидаза), обесцвечивают метиленовый синий в присутствии формальдегида на воздухе.

Функция, эффект и задачи

Наиболее известной задачей ксантиноксидазы является образование мочевой кислоты в процессе метаболизма пуринов. Пурины присутствуют в каждой клетке. Они являются частью нуклеиновых оснований аденозина и гуанина, из которых вместе с пиримидиновыми основаниями цитозином и тимином (или урацилом) построены ДНК и РНК нуклеиновых кислот.

Генетическая информация в различных клетках тела состоит из нуклеиновых кислот. Это касается людей и животных. Например, люди, употребляющие мясные продукты, потребляют большое их количество в виде пищи животного происхождения. Если собственные клетки организма опускаются или если клетки животных, попадающие в организм с пищей, расщепляются, образуются нуклеиновые кислоты и, следовательно, пурины. Они превращаются в мочевую кислоту. Под действием ксантиноксидазы сначала образуется гипоксантин, а на следующей стадии - ксантин, который превращается в мочевую кислоту и в значительной степени может выводиться через почки. Лишь небольшая часть мочевой кислоты покидает организм через кишечник.

Если в организме накапливается большое количество пурина или его выведение с мочой ограничено, уровень мочевой кислоты в крови повышается. Второй фермент, участвующий в расщеплении пуринов, также производит мочевую кислоту. Он называется ксантиндегидрогеназой, в нем используется никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и является преобладающим ферментом. Напротив, ксантиноксидаза имеет динуклеотидную субъединицу флавинаденин (FAD). При недостаточном снабжении, например, из-за отсутствия кровообращения, оба фермента могут превращаться друг в друга.

При преобразовании под действием ксантиноксидазы перекись водорода также образуется как побочный продукт. Перекись водорода сама по себе не является радикалом, но является химически активным веществом. Вот почему он быстро обезвреживается под действием других ферментов (пероксидазы, каталазы) в организме.

Образование, возникновение, свойства и оптимальные значения

Распад пуринов происходит в основном в печени. В слизистой оболочке тонкой кишки фермент также участвует во включении железа в транспортный белок трансферрин. Исследования показали, что фермент можно найти в клетках, расположенных во внутренней стенке кровеносных сосудов. В этом контексте обсуждается его влияние на течение сердечно-сосудистых заболеваний и повреждений, вызванных окислительным стрессом.

Доля оксидазы по отношению к дегидрогеназе, ферментной системе, ответственной за превращение пуринов в мочевую кислоту, составляет 20 процентов. Форма ксантиндегидрогеназы присутствует на 80 процентов. Флавин, содержащийся в ксантиноксидазе, является одним из рибофлавинов, который идентичен витамину В2. Субъединица молибдена, содержащаяся в ксантиноксидазе, связана с аллопуринолом, который по структуре очень похож на пурины. Таким образом фермент почти полностью подавляется. Активность фермента можно определить косвенно по количеству образовавшейся мочевой кислоты.

Заболевания и расстройства

При приеме пищи, богатой пурином, или при повышенной гибели клеток, которая происходит, например, во время лечения рака, активируется реакция ксантиноксидазы и вырабатывается большее количество мочевой кислоты. Повышается уровень мочевой кислоты в крови.

Если фермент подавлен, концентрация мочевой кислоты в крови падает. Этот эффект лежит в основе лекарства при подагре. При подагре повышенная концентрация мочевой кислоты приводит к кристаллизации и, следовательно, к дискомфорту в суставах. Лекарства, содержащие аллопуринол, являются стандартными препаратами, применяемыми для лечения подагры. При наследственной форме недостаточности ферментов активность снижается из-за мутаций. Это состояние наследуется как аутосомно-рецессивный признак. Ребенок заболевает, если оба родителя несут пораженный аллель. Снижение активности ксантиноксидазы также происходит, когда кофактор молибдена отсутствует, потому что он не образуется из-за дефекта.

Ксантин и гипоксантин накапливаются. У больных заметно повышенный уровень ксантина в крови и появление ксантина в моче (ксантинурия). При определении ксантина для выявления дефицита фермента такие продукты, как кофейные зерна, чай, мате или картофель, должны быть исключены как источник ксантина. С другой стороны, уровень мочевой кислоты снижается. Поскольку ксантин не расщепляется и плохо растворяется, он может образовывать кристаллы. В большинстве случаев болезнь протекает бессимптомно. Однако у других могут быть проблемы с почками, инфекции мочевыводящих путей или кровь в моче.

Если ксантиновые камни образуются при тяжелом заболевании, они могут откладываться в ткани почек или в мочевыводящих путях. Пострадавшие должны уделять внимание диете с низким содержанием пуринов и большим количеством жидкости.