Ksantiini oksüdaas

Ksantiini oksüdaas vastutab puriinide lagunemise ajal kusihappeks muundamise eest. Ensüümi puudulikkus või pärssimine põhjustab kusihappe taseme langust veres.

Mis on ksantiini oksüdaas?

Ksantiinoksüdaas on ensüüm, mis käivitab (katalüüsib) hüpoksantiini reaktsiooni ksantiini kaudu kusihappega. See sisaldab valguvaba osa niinimetatud proteeside (kreeka keel, proteesid, lisatud) rühmana, mis vastutab reaktsioonivõime eest.

See on tuletis flavinist. Ksantiinoksüdaas on üks flavin-ensüüme. Selle aktiivkeskuses on ka rauda ja molübdeeni. Aastal 1902 kirjeldas biokeemik F. Schardinger ensüümi esmakordselt lehmapiima komponendina, nii et seda hakati varem nimetama Schardingeri ensüümiks. Selle ensüümi toimel muudab värvus metüleensinine värvi, mida saab kasutada tüüpilise tuvastusreaktsioonina toorpiima ja kuumtöödeldud piima eristamiseks.

Ensüüm hävitatakse kõrgel temperatuuril. Värvuse muutus on tingitud asjaolust, et toorpiimas sisalduvad ensüümid (näiteks ksantiinoksüdaas) formaldehüüdi juuresolekul värvivad õhu käes kokkupuutel metüleensinist.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Ksantiini oksüdaasi tuntuim ülesanne on kusihappe moodustumine puriini metabolismi käigus. Puriinid esinevad igas rakus. Need on osa adenosiini ja guaniini nukleiinalustest, millest koos pürimidiini alustega tsütosiin ja tümiin (ehk uratsiil) ehitatakse nukleiinhapete DNA ja RNA.

Keha erinevates rakkudes sisalduv geneetiline teave koosneb nukleiinhapetest. See kehtib inimeste ja loomade kohta. Näiteks söövad lihatoodetega inimesed suures koguses loomset toitu. Kui keha enda rakud lähevad alla või kui toidu kaudu kehasse sisenevad loomarakud lagunevad, toodetakse nukleiinhappeid ja seega ka puriine. Need muundatakse kusihappeks. Ksantiinoksüdaasi toimel moodustub kõigepealt hüpoksantiin ja järgmises etapis ksantiin, mis muundatakse kusihappeks ja mida saab suuresti erituda neerude kaudu. Ainult väike osa kusihapet väljub kehast soolestiku kaudu.

Kui kehas koguneb suures koguses puriini või kui eritumine uriiniga on piiratud, tõuseb kusihappe sisaldus veres. Teine puriini lagunemises osalev ensüüm toodab ka kusihapet. Seda nimetatakse ksantiini dehüdrogenaasiks, kasutatakse nikotiinamiidadeniindinukleotiidi (NAD) ja see on valdav ensüüm. Ksantiini oksüdaasil on seevastu flaviini adeniini dinukleotiidi subühik (FAD). Ebapiisava pakkumise korral, näiteks verevarustuse puudumise tõttu, võivad mõlemad ensüümid muunduda üksteiseks.

Ksantiinoksüdaasi toimel tekkiv reaktsioon annab kõrvalsaadusena ka vesinikperoksiidi. Vesinikperoksiid ei ole ise radikaal, kuid see on reaktiivne aine. Seetõttu muudetakse organismis teiste ensüümide (peroksüdaas, katalaas) toimel kiiresti kahjutuks.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Puriini lagunemine toimub peamiselt maksas. Peensoole limaskestas osaleb ensüüm ka raua liitmisel transpordiproteiini transferriiniga. Uuringud on näidanud, et ensüümi leidub rakkudes, mis asuvad veresoonte siseseinas. Sellega seoses arutatakse selle mõju südame-veresoonkonna haiguste käigule ja oksüdatiivse stressi põhjustatud kahjustustele.

Puriinide kusihappeks muundamise eest vastutava ensüümsüsteemi dehüdrogenaasi osa on oksüdaasi osakaal 20 protsenti. Ksantiini dehüdrogenaasi vormi on 80 protsenti. Ksantiinoksüdaasis sisalduv flaviin on üks riboflaviine, mis on identne B2-vitamiiniga. Ksantiini oksüdaasis sisalduv molübdeeni subühik on seotud allopurinooliga, mis on oma struktuurilt väga sarnane puriinidega. Sel viisil pärsitakse ensüümi peaaegu täielikult. Ensüümi aktiivsust saab kaudselt määrata moodustunud kusihappe koguse põhjal.

Haigused ja häired

Puriinirikaste söögikordade või suurenenud rakusurma korral, mis leiab aset näiteks vähiravi ajal, aktiveeritakse ksantiini oksüdaasi reaktsioon ja toodetakse suuremas koguses kusihapet. Kusihappe sisaldus veres tõuseb.

Ensüümi pärssimisel langeb kusihappe kontsentratsioon veres. See toime on podagrahaiguse ravimise alus. Podagra korral põhjustab suurenenud kusihappe kontsentratsioon kristallumist ja seega probleeme liigestes. Allopurinooli sisaldavad ravimid on podagra raviks kasutatavad standardpreparaadid. Ensüümi puudulikkuse pärilikus vormis väheneb aktiivsus mutatsioonide tõttu. See seisund on päritud autosomaalse retsessiivse tunnusena. Laps haigestub, kui mõlemad vanemad kannavad mõjutatud alleeli. Ksantiinoksüdaasi vähenenud aktiivsus ilmneb ka siis, kui molübdeeni kofaktor on puudulik, kuna see ei moodustu defekti tõttu.

Ksantiin ja hüpoksantiin kogunevad. Haigestunud isikutel on märgatav märkimisväärselt suurenenud ksantiini sisaldus veres ja ksantiini ilmumine uriinis (ksantiinuria). Ensüümivaeguse tuvastamiseks ksantiini määramisel tuleb ksantiini allikana välistada sellised toidud nagu kohvioad, tee, mate või kartul. Kusihappe sisaldus aga langeb. Kuna ksantiin ei lagune ja on halvasti lahustuv, võib see moodustada kristalle. Enamikul juhtudel on haigus sümptomitevaba. Teiste jaoks võib see põhjustada neeruprobleeme, kuseteede infektsioone või verd uriinis.

Kui ksantiini kivid tekivad raske haiguse korral, võib neid hoiustada neerukoes või kuseteedes. Mõjutatud peavad pöörama tähelepanu madala puriini sisaldusega dieedile ja rohketele vedelikele.