Ksantiinioksidaasi

Ksantiinioksidaasi on vastuussa muuntamisesta virtsahapoksi puriinien hajoamisen aikana. Entsyymin puute tai estyminen johtaa veren virtsahappopitoisuuksien laskuun.

Mikä on ksantiinioksidaasi?

Ksantiinioksidaasi on entsyymi, joka aktivoi (katalysoi) hypoksantiinin reaktion ksantiinin kautta virtsahappoon. Se sisältää ei-proteiinikomponentin ns. Proteesiryhmässä (kreikkalainen, proteesit, liitteenä), joka vastaa reaktiivisuudesta.

Se on johdannainen flavinista. Ksantiinioksidaasi on yksi flavinentsyymeistä. Sillä on aktiivisessa keskuksessa myös rautaa ja molybdeeniä. Biokemisti F. Schardinger kuvasi entsyymin ensimmäistä kertaa lehmänmaidon komponentiksi vuonna 1902, joten sitä kutsuttiin aiemmin Schardinger-entsyymiksi. Tämän entsyymin vaikutuksesta metyleenisininen väri muuttaa väriä, jota voidaan käyttää tyypillisenä detektioreaktiona raakamaidon ja lämpökäsitellyn maidon erottamiseksi toisistaan.

Entsyymi tuhoutuu korkeissa lämpötiloissa. Värimuutos johtuu siitä, että raakamaidossa läsnä olevat entsyymit (kuten ksantiinioksidaasi) formaldehydin läsnä ollessa värittävät metyleenisinisen, kun ne altistetaan ilmalle.

Toiminto, vaikutukset ja tehtävät

Ksantiinioksidaasin tunnetuin tehtävä on virtsahapon muodostuminen puriinimetaboliaan. Puriinit ovat läsnä jokaisessa solussa. Ne ovat osa nukleiini emäksiä adenosiini ja guaniini, joista yhdessä pyrimidiiniemästen kanssa sytosiini ja tymiini (tai urasiili) rakennetaan nukleiinihappojen DNA ja RNA.

Kehon eri solujen geneettinen tieto koostuu nukleiinihapoista. Tämä koskee ihmisiä ja eläimiä. Esimerkiksi lihatuotteita käyttävät ihmiset nauttivat suuren määrän eläinruokia. Jos kehon omat solut menevät alle tai jos eläimen solut, jotka kulkevat kehoon ruoan kautta, hajoavat, syntyy nukleiinihappoja ja siten myös puriineja. Ne muunnetaan virtsahapoksi. Ksantiinioksidaasin vaikutuksesta muodostuu ensin hypoksantiini ja seuraavassa vaiheessa ksantiinia, joka muuttuu virtsahapoksi ja joka erittyy suurelta osin munuaisten kautta. Vain pieni osa virtsahaposta poistuu kehosta suoliston kautta.

Jos keho kerääntyy suuria määriä puriinia tai sen erittyminen virtsaan on rajoitettua, veressä virtsahappo nousee. Toinen entsyymi, joka osallistuu puriinien hajoamiseen, tuottaa myös virtsahappoa. Sitä kutsutaan ksantiinidehydrogenaasiksi, se käyttää nikotiiniamidi-adeniinidinukleotidia (NAD) ja on pääasiallinen entsyymi. Sitä vastoin ksantiinioksidaasilla on flaviiniadeniinidinukleotidien alayksikkö (FAD). Jos tarjonta ei ole riittävää, esimerkiksi verenkierron puutteen vuoksi, molemmat entsyymit voivat muuttua toisiksi.

Ksantiinioksidaasin vaikutuksesta muuttuessa vetyperoksidia muodostuu myös sivutuotteena. Vetyperoksidi ei itsessään ole radikaali, mutta se on reaktiivinen aine. Siksi se muuttuu nopeasti vaarattomaksi muiden kehossa olevien entsyymien (peroksidaasi, katalaasi) vaikutuksesta.

Koulutus, esiintyminen, ominaisuudet ja optimaaliset arvot

Puriinihajoaminen tapahtuu pääasiassa maksassa. Ohutsuolen limakalvossa entsyymi osallistuu myös raudan sisällyttämiseen kuljetusproteiinin transferriiniin. Tutkimukset ovat osoittaneet, että entsyymi löytyy soluista, jotka sijaitsevat verisuonten sisäseinämässä. Tässä yhteydessä keskustellaan sen vaikutuksesta sydän- ja verisuonisairauksien kulkuun ja oksidatiivisen stressin aiheuttamiin vaurioihin.

Oksidaasin osuus suhteessa dehydrogenaasiin entsyymijärjestelmänä, joka vastaa puriinien muuttumisesta virtsahapoksi, on 20 prosenttia. Ksantiinidehydrogenaasimuoto on läsnä 80 prosenttia. Ksantiinioksidaasiin sisältyvä flaviini on yksi riboflaviinista, joka on identtinen B2-vitamiinin kanssa. Ksantiinioksidaasiin sisältyvä molybdeenin alayksikkö on sitoutunut allopurinoliin, joka on rakenteeltaan hyvin samanlainen kuin puriinit. Tällä tavalla entsyymi inhiboidaan melkein kokonaan. Entsyymin aktiivisuus voidaan määrittää epäsuorasti muodostuneen virtsahapon määrästä.

Sairaudet ja häiriöt

Aterioiden yhteydessä, joissa on runsaasti puriinia, tai lisääntyneellä solukuolemalla, joka tapahtuu esimerkiksi syöpähoidon aikana, ksantiinioksidaasireaktio aktivoituu ja syntyy suurempia määriä virtsahappoa. Virtsahapon pitoisuus veressä nousee.

Jos entsyymi estetään, virtsahapon pitoisuus putoaa. Tämä vaikutus on kihti-taudin lääkityksen perusta. Kihti, kasvanut virtsahappopitoisuus johtaa kiteytymiseen ja siten epämukavuuteen nivelissä. Allopurinolia sisältävät lääkkeet ovat tavallisia valmisteita, joita käytetään kihtiin. Entsyymien puutteen perinnöllisessä muodossa aktiivisuus vähenee mutaatioiden vuoksi. Tämä tila on peritty autosomaalisena recessiivisenä piirteenä. Lapsi sairastuu, jos molemmilla vanhemmilla on sairastunut alleeli. Ksantiinioksidaasin vähentynyt aktiivisuus tapahtuu myös silloin, kun molybdeenikofaktorista puuttuu, koska sitä ei muodostu vian vuoksi.

Ksantiinia ja hypoksantiinia kertyy. Merkittävästi kohonneet ksantiinitasot veressä ja ksantiinin esiintyminen virtsassa (ksantinuria) ovat havaittavissa potilailla, joilla sairaus on. Kun määritetään ksantiini entsyymipuutteen havaitsemiseksi, ksantiinilähteenä on suljettava pois elintarvikkeet, kuten kahvipaput, tee, mate tai perunat. Kusihappotasot toisaalta laskevat. Koska ksantiinia ei hajoa ja se liukenee niukasti, se voi muodostaa kiteitä. Useimmissa tapauksissa tauti on oireeton. Toisilla voi kuitenkin olla munuaisongelmia, virtsateiden tulehduksia tai verta virtsaan.

Jos ksantiinikivet muodostuvat vaikeissa sairauksissa, ne voivat kerääntyä munuaiskudokseen tai virtsateisiin. Niiden, jotka kärsivät, on kiinnitettävä huomiota vähäpuriiniseen ruokavalioon ja runsaasti nesteitä.