Ksantiin

Ksantiin tekib vahesaadusena puriini nukleotiidide lagunemisel kusihappeks. Seega kujutab see keskset molekuli nukleiinhapete metabolismi kontekstis.Kui ksantiini lagunemine on häiritud, tekib nn ksantiineuria.

Mis on ksantiin?

Ksantiin on vahesaadus puriinide lagunemisel organismis, kõige olulisemad lähteühendid on puriini alused adeniin ja guaniin, mis saadakse nukleiinhapete metabolismil. See on ka ksantiini rühma juhtiv aine.

Ksantiin koosneb kuue aatomiga heterotsüklist, millega on ühendatud teine ​​viie aatomiga heterotsükkel. Ksantiinide põhistruktuur sisaldab lämmastikuaatomit positsioonides 1, 3, 7 ja 9. Positsioonid 4 ja 5 sisaldavad mõlemad süsinikuaatomeid, mis kuuluvad mõlemasse ringi. Ülejäänud 9 positsioonist koosnevad süsinikuaatomitest, millega sõltuvalt ühendist on seotud erinevad aatomid või aatomirühmad. Ksantiini korral hüdroksüülitakse positsioonid 2 ja 6.

Kuid kui aroomi struktuur on lagunenud, migreerub hüdroksüülrühma vesinikuioon tsükli lämmastikku. Selle protsessi käigus moodustuvad C = O kaksiksidemed ja NH üksiksidemed. Ksantiin on värvitu ja kristalne tahke aine, sulamistemperatuur 360 kraadi. Lahustub vaid halvasti külmas vees ja mõõdukalt kuumas vees. Samuti lahustub see alkoholis. Ksantiinid sisaldavad ka toimeaineid kofeiini, teobromiini ja teofülliini.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Nagu varem mainitud, on ksantiin kehas puriinide lagundamisel vahesaadus. Ksantiini ja puriini aluste vastupidine reaktsioon pole võimalik. Kui see on tekkinud, eritub see organismist, muutes selle kusihappeks.

See protsess eemaldab kehas suure osa lämmastikust. Nukleiinhapete koostisosade puriinalused sünteesitakse aminohapetest. Sünteesi käigus ei toodeta vabu puriini aluseid, ainult nende nukleotiidid. Ribose fosfaat toimib lähtemolekulina, millele sünteesitakse puriini aluse põhistruktuur, lisades aatomeid ja aatomirühmi. Need aatomirühmad pärinevad aminohapete metabolismist. Kuna see protsess on väga energiamahukas, eraldatakse puriinalused nukleiinhapetest niinimetatud päästetee kaudu ja inkorporeeritakse nukleiinhapeteks mononukleotiidina.

Puriini aluste uus süntees ja nende lagunemine on tasakaalus. Mida parem on päästetee, s.o puriini aluste ringlussevõtt, seda vähem on organismis ksantiini ja seega ka kusihapet. Kui see protsess on häiritud, suureneb ksantiini moodustumise ainevahetuse kiirus. Ksantiini moodustumist katalüüsib ensüüm ksantiini oksüdaas. Ksantiinoksüdaasi abil moodustuvad puriini lagunemise vaheproduktid, hüpoksantiin ja ksantiin. Lisaks sellele, et tal on oluline roll puriinide lagunemisel vaheühendina, on selle keemilisel struktuuril ka stimuleeriv toime.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Ksantiini leidub veres, lihastes ja maksas. Seda toodetakse puriinaluste hüdroksüülimisel positsioonides 2 ja 6. See on ka mitmesuguste alkaloidide, näiteks kofeiini, teobromiini või teofülliini, pliiaine. Neid aineid leidub kohviubades, kakaos, teelehtedes, matetes, guaraanas või kolaapähklites ning need on tuntud oma stimuleeriv toime.

Sama kehtib ksantiini kohta. Stimuleeriv toime omistatakse ksantiinile. Veinis moodustub see vähesel määral pärmide lagunemisel. Lisaks muudele ksantiini derivaatidele leidub ksantiini ka kohvioad, tee, mate ja isegi kartul. Väidetavalt on matetee eriti stimuleeriv toime tingitud ksantiini mõjust. Nagu teised puriini alused, moodustab see nukleosiide ja nukleotiide. Nukleosiid ksantosiin koosneb suhkru ribofuranoosist ja ksantiinist.

Tuntud nukleotiidiks on ksantosiinmonofosfaat (XMP), mis moodustatakse ksantiinist, riboosist ja fosfaadist. Guanisimonofosfaat (GMP) moodustub kehas XMP-st kui RNA põhielemendist. Nagu GMP, kasutatakse ka XMP-d maitsetugevdajana. Ksantiin võib vesiniksidemete kaudu moodustada aluspaare koos teiste puriini alustega. 2,4-diaminopürimidiini ja ksantiini abil uuritakse DNA protsesside paremaks mõistmiseks ebatavalisi aluspaare.

Haigused ja häired

Ksantiiniga seotud haigus on nn ksantineuria. Ksantiineuria on puriini metabolismi geneetiline ainevahetushäire. Mutatsiooni tõttu ei ole ensüüm ksantiinoksüdaas (XO) funktsionaalne või toimib ainult osaliselt.

Ksantiinoksüdaas vastutab hüpoksantiini ja ksantiini kusihappeks lagunemise katalüüsimise eest. Kui jaotus enam ei toimi, koguneb ksantiin verre. Hüpoksantiini saab taaskasutada päästetee kaudu ja taastada puriini metabolismi. Kuid ksantiini puhul pole see enam võimalik. Kuna see lahustub vees, võib see erituda uriiniga. Kusihappe tase on madal. Harvadel juhtudel võib see põhjustada ksantiini ladestumist lihastes või muudes elundites. Äärmuslikel juhtudel põhjustavad neerudes olevad ksantiini kivid ägeda neerupuudulikkuse.

II tüüpi ksantuuriaga on muu hulgas seotud autism, vaimne alaareng, neeru tsüstid, nefrokaltsinoos ja vähenenud luutihedus. Teraapiana soovitatakse palju joomist ja madala puriini sisaldusega dieeti. Ksantihuria võib areneda ka podagra uimastiravist allopurinooliga. Allopurinool toimib, blokeerides ensüümi ksantiinoksüdaasi kusihappe taseme alandamiseks. Suurenenud kusihappe produktsiooni asemel suureneb ksantiini kontsentratsioon. Neerukivide moodustumise vältimiseks tuleb vedeliku tarbimist suurendada.