Ksantīna oksidāze ir atbildīga par purīnu pārveidošanu par urīnskābe to sadalījuma laikā. Fermenta deficīta vai inhibīcijas rezultātā pazeminās urīnskābe līmeņi asinis.
Kas ir ksantīna oksidāze?
Ksantīna oksidāze ir ferments, kas iniciē (katalizē) hipoksantīna pār ksantīnu reakciju uz urīnskābe. Tas satur neproteīnu daļu kā tā saukto protezēšanas (grieķu, protezēšanas, pievienotās) grupu, kas ir atbildīga par reaktivitāti. Šis ir flavīna atvasinājums. Tādējādi ksantīna oksidāze pieder flavīnam fermenti. Tam arī ir dzelzs un molibdēns aktīvajā vietā. 1902. gadā fermentu pirmo reizi aprakstīja kā govs sastāvdaļu piens ko veica bioķīmiķis F. Šardingers, tāpēc to agrāk sauca par Šardingera fermentu. Šī fermenta iedarbībā notiek krāsas maiņa metilēnzilā, ko var izmantot kā tipisku noteikšanas reakciju, lai izšķirtu neapstrādātus un termiski apstrādātus piens. Augstā temperatūrā ferments tiek iznīcināts. Krāsas maiņa ir saistīta ar to, ka fermenti klāt neapstrādātā veidā piens (piemēram, ksantīna oksidāze) nokrāsojas metilēnzilā klātbūtnē formaldehīds nonākot saskarē ar gaisu.
Funkcija, darbība un lomas
Vispazīstamākais ksantīna oksidāzes uzdevums ir urīnskābes veidošanās purīna metabolismā. Purīni ir katrā šūnā. Tie ir nukleīna komponenti bāzes adenozīns un guanīns, kas kopā ar pirimidīnu bāzes citozīns un timīns (un attiecīgi uracils), veido o nukleīnskābes DNS un RNS. Ģenētiskā informācija dažādās ķermeņa šūnās sastāv no nukleīnskābes. Tas attiecas uz cilvēkiem un dzīvniekiem. Tādējādi cilvēki uzņem lielu daudzumu dzīvnieku izcelsmes pārtikas ar gaļas produktiem. Ja iet bojā paša ķermeņa šūnas vai tiek noārdītas dzīvnieku šūnas, kas organismā nonāk ar pārtiku, nukleīnskābes un tādējādi tiek ražoti purīni. Tie tiek pārveidoti par urīnskābi. Ksantīna oksidāzes iedarbībā vispirms tiek veidots hipoksantīns, un nākamajā solī ksantīnu, kas tiek pārveidots par urīnskābi, lielā mērā var izvadīt caur nierēm. Tikai neliela daļa urīnskābes atstāj ķermeni caur zarnu. Ja organismā uzkrājas liels daudzums purīna vai ja izdalīšanās ar urīnu ir ierobežota, urīnskābes līmenis asinīs asinis palielinās. Otrais enzīms, kas iesaistīts purīna sadalīšanās procesā, ražo arī urīnskābi. To sauc par ksantīna dehidrogenāzi, izmanto nikotīnamīda adenīna dinukleotīdu (NAD), un tas ir dominējošais ferments. Savukārt ksantīna oksidāzei ir flavīna adenīna dinukleotīda (FAD) apakšvienība. Samazinātas piegādes gadījumā, piemēram, tā trūkuma dēļ asinis apgrozība, abi fermenti var pārvērsties savā starpā. Pārvēršanās laikā ksantīna oksidāzes ietekmē ūdeņradis peroksīds veidojas arī kā blakusprodukts. Ūdeņradis peroksīds pats par sevi nav radikāls, taču tas tomēr ir reaktīva viela. Tādēļ to ātri padara nekaitīgu citu fermentu (peroksidāzes, katalāzes) iedarbība organismā.
Veidošanās, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības
Purīna sadalīšanās galvenokārt notiek aknas. Iekš gļotādas no tievā zarnā, ferments ir iesaistīts arī dzelzs transporta olbaltumvielās transferīns. Pētījumi ir parādījuši, ka ferments atrodas šūnās, kas atrodas asins iekšējā sienā kuģi. Šajā kontekstā tā ietekme uz sirds un asinsvadu slimību gaitu un oksidatīvā izraisītajiem bojājumiem uzsvars tiek apspriests. Oksidāzes proporcija attiecībā pret dehidrogenāzi kā fermentu sistēmu, kas ir atbildīga par purīnu pārveidošanu par urīnskābi, ir 20 procenti. Ksantīna dehidrogenāzes forma ir 80 procenti. Ksantīna oksidāzē esošais flavīns ir viens no riboflavīniem, kas ir identisks vitamīns B2. Ksantīna oksidāzē esošo molibdēna apakšvienību saista allopurinols, kas pēc struktūras ļoti atgādina purīnus. Tādā veidā fermentu gandrīz pilnībā nomāc. Fermenta aktivitāti var netieši noteikt pēc izveidotās urīnskābes daudzuma.
Slimības un traucējumi
Bagātīgu ar purīnu maltīšu laikā vai palielinātas šūnu nāves laikā, kas notiek laikā vēzis terapijapiemēram, tiek aktivizēta ksantīna oksidāzes reakcija un veidojas lielāks daudzums urīnskābes. Paaugstinās urīnskābes līmenis asinīs. Ja enzīms tiek kavēts, urīnskābe koncentrācija asinīs samazinās. Šis efekts ir zāļu pamatā podagra slimība podagra, paaugstināta urīnskābes koncentrācija vadīt kristalizēties un tādējādi radīt diskomfortu savienojumi. Narkotikas satur allopurinols ir standarta preparāti podagra. Fermenta deficīta iedzimtā formā aktivitāti samazina mutācijas. Šī slimība ir iedzimta autosomāli recesīvi. Bērns saslimst, ja abiem vecākiem ir skarta alēle. Ksantīna oksidāzes aktivitātes samazināšanās notiek arī tad, ja molibdēna kofaktoram ir nepietiekams daudzums, jo tas neveidojas defekta dēļ. Ksantīns un hipoksantīns uzkrājas. Ievērojami paaugstināts ksantīna līmenis asinīs un ksantīna parādīšanās urīnā (ksantinūrija) ir pamanāma skartajām personām. Kad ksantīns tiek noteikts, lai noteiktu enzīmu deficītu, pārtikas produkti, piemēram, kafija pupiņas, tēja, biedrs vai kartupeļi jāizslēdz kā ksantīna avoti. Savukārt urīnskābes līmenis ir samazināts. Tā kā ksantīns nav sadalīts un ir slikti šķīstošs, tas var veidot kristālus. Vairumā gadījumu stāvoklis ir asimptomātiska. Citās tomēr tā var vadīt uz niere problēmas, urīnceļu infekcijas vai asinis urīnā. Ja smagos gadījumos veidojas ksantīna akmeņi, tos var nogulsnēt niere audos vai urīnceļos. Ietekmētajām personām jābūt uzmanīgiem, lai ievērotu zemu purīna līmeni uzturs un dzeriet daudz šķidruma.
