Ksantīna oksidāze

Ksantīna oksidāze ir atbildīgs par pārvēršanu urīnskābē purīnu sadalīšanās laikā. Enzīma deficīts vai kavēšana noved pie urīnskābes līmeņa pazemināšanās asinīs.

Kas ir ksantīna oksidāze?

Ksantīna oksidāze ir ferments, kas aktivizē (katalizē) hipoksantīna reakciju caur ksantīnu uz urīnskābi. Tas satur ne-olbaltumvielu komponentu kā tā saucamo protezēšanas (grieķu, protezēšanas, pievienoto) grupu, kas ir atbildīga par reaģētspēju.

Tas ir flavina atvasinājums. Ksantīna oksidāze ir viens no flavin fermentiem. Tā aktīvajā centrā ir arī dzelzs un molibdēns. 1902. gadā bioķīmiķis F. Schardinger fermentu pirmo reizi aprakstīja kā govs piena sastāvdaļu, tāpēc to agrāk sauca par Schardinger fermentu. Šī fermenta iedarbībā metilēnzilā krāsa maina krāsu, ko var izmantot kā tipisku noteikšanas reakciju, lai atšķirtu neapstrādātu un termiski apstrādātu pienu.

Ferments tiek iznīcināts augstā temperatūrā. Krāsas izmaiņas notiek tāpēc, ka svaigpienā esošie fermenti (piemēram, ksantīna oksidāze) formaldehīda klātbūtnē, krāsojot metilēnzilo, nokļūstot gaisā, nokrāso.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Ksantīna oksidāzes pazīstamākais uzdevums ir urīnskābes veidošanās purīna metabolisma ietvaros. Purīni ir sastopami katrā šūnā. Tās ir daļa no nukleīna bāzēm adenozīna un guanīna, no kurām kopā ar pirimidīna bāzēm citozīns un timīns (vai uracils) tiek veidotas nukleīnskābju DNS un RNS.

Ģenētiskā informācija dažādās ķermeņa šūnās sastāv no nukleīnskābēm. Tas attiecas uz cilvēkiem un dzīvniekiem. Piemēram, cilvēki ar gaļas produktiem lielu daudzumu dzīvnieku barības saņem uzturā. Ja organisma šūnas nonāk zem vai ja tiek sadalītas dzīvnieku šūnas, kas nonāk organismā caur pārtiku, tiek ražotas nukleīnskābes un tādējādi arī purīni. Tie tiek pārveidoti par urīnskābi. Ksantīna oksidāzes iedarbībā vispirms veidojas hipoksantīns, un nākamajā posmā - ksantīns, kas tiek pārveidots par urīnskābi un ko lielā mērā var izvadīt caur nierēm. Tikai neliela daļa urīnskābes iziet no organisma caur zarnām.

Ja ķermenis uzkrāj lielu daudzumu purīna vai ir ierobežots izdalīšanās daudzums ar urīnu, urīnskābes līmenis asinīs paaugstinās. Otrais enzīms, kas iesaistīts purīnu sadalīšanā, ražo arī urīnskābi. To sauc par ksantīna dehidrogenāzi, tajā tiek izmantots nikotinamīda adenīna dinukleotīds (NAD), un tas ir dominējošais enzīms. Turpretī ksantīna oksidāzei ir flavina adenīna dinukleotīdu apakšvienība (FAD). Ja nepietiekama piegāde, piemēram, asinsrites trūkuma dēļ, abi fermenti var pārveidoties viens par otru.

Konvertējot ksantīna oksidāzes ietekmē, ūdeņraža peroksīds veidojas arī kā blakusprodukts. Ūdeņraža peroksīds pats par sevi nav radikāls, bet tā ir reaktīva viela. Tāpēc tas tiek ātri padarīts nekaitīgs, pateicoties citu fermentu (peroksidāzes, katalāzes) iedarbībai organismā.

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Purīna sadalīšanās notiek galvenokārt aknās. Tievās zarnas gļotādā ferments ir iesaistīts arī dzelzs iekļaušanā transporta proteīna transferīnā. Pētījumi liecina, ka enzīmu var atrast šūnās, kas atrodas asinsvadu iekšējā sienā. Šajā kontekstā tiek apspriesta tās ietekme uz sirds un asinsvadu slimību gaitu un oksidatīvā stresa radītiem bojājumiem.

Oksidāzes proporcija attiecībā pret dehidrogenāzi kā enzīmu sistēmu, kas ir atbildīga par purīnu pārvēršanu urīnskābē, ir 20 procenti. Ksantīna dehidrogenāzes forma ir 80 procenti. Ksantīna oksidāzes sastāvā esošais flavīns ir viens no riboflavīniem, kas ir identisks B2 vitamīnam. Ksantīna oksidāzes sastāvā esošo molibdēna subvienību saista allopurinols, kura uzbūve ir ļoti līdzīga purīniem. Tādā veidā ferments tiek gandrīz pilnībā inhibēts. Enzīma aktivitāti var noteikt netieši no izveidotās urīnskābes daudzuma.

Slimības un traucējumi

Ēdot ēdienus, kas bagāti ar purīnu, vai ar palielinātu šūnu nāvi, kas notiek, piemēram, vēža terapijas laikā, tiek aktivizēta ksantīna oksidāzes reakcija un rodas lielāks daudzums urīnskābes. Palielinās urīnskābes līmenis asinīs.

Ja ferments tiek kavēts, urīnskābes koncentrācija asinīs pazeminās. Šis efekts ir medikamenta pamats podagras slimībai. Podagras laikā palielināta urīnskābes koncentrācija noved pie kristalizācijas un līdz ar to diskomforta sajūtu locītavās. Zāles, kas satur alopurinolu, ir standarta preparāti, ko lieto podagras ārstēšanai. Fermentu deficīta iedzimtajā formā mutāciju dēļ aktivitāte tiek samazināta. Šis nosacījums ir iedzimts kā autosomāli recesīva īpašība. Bērns saslimst, ja abiem vecākiem ir skarta alēle. Pazemināta ksantīna oksidāzes aktivitāte rodas arī tad, ja trūkst molibdēna kofaktora, jo tas neveidojas defekta dēļ.

Ksantīns un hipoksantīns uzkrājas. Skartiem cilvēkiem ir pamanāms ievērojami paaugstināts ksantīna līmenis asinīs un ksantīna parādīšanās urīnā (ksantinūrija). Nosakot ksantīnu, lai noteiktu enzīmu deficītu, kā ksantīna avots jāizslēdz tādi pārtikas produkti kā kafijas pupiņas, tēja, mate vai kartupeļi. No otras puses, urīnskābes līmenis ir pazemināts. Tā kā ksantīns nav sadalīts un slikti šķīst, tas var veidot kristālus. Vairumā gadījumu slimība nesatur simptomus. Tomēr citiem var būt nieru darbības traucējumi, urīnceļu infekcijas vai asinis urīnā.

Ja ksantīna akmeņi veidojas smagas slimības gadījumā, tos var nogulsnēt nieru audos vai urīnceļos. Ietekmētajiem jāpievērš uzmanība zemu purīnu diētai un daudz šķidruma.