ксантин

ксантин възниква като междинен продукт при разграждането на пуринови нуклеотиди до пикочна киселина. По този начин той представлява централна молекула в контекста на метаболизма на нуклеиновите киселини.

Какво е ксантин?

Ксантинът е междинен продукт при разграждането на пурините в организма.Най-важните изходни съединения са пуриновите основи аденин и гуанин, които се получават от метаболизма на нуклеиновите киселини. Той е и водещото вещество в групата на ксантините.

Ксантинът се състои от хетеро пръстен с шест атома, към който е свързан друг хетеро пръстен с пет атома. Основната структура на ксантините съдържа азотен атом в позиции 1, 3, 7 и 9. Позиции 4 и 5 съдържат въглеродни атоми, които принадлежат на двата пръстена. Останалите от общо 9 позиции се състоят от въглеродни атоми, към които са свързани различни атоми или групи от атоми в зависимост от съединението. В случая на ксантин позиции 2 и 6 са хидроксилирани.

Въпреки това, с разграждането на структурата на аромата, водородният йон от хидроксилната група мигрира към азотния пръстен. В процеса се образуват C = O двойни връзки и NH единични връзки. Ксантинът е безцветно и кристално твърдо вещество с точка на топене 360 градуса. Той е слабо разтворим в студена вода и умерено разтворим в гореща вода. Освен това се разтваря в алкохол. Ксантините също включват активните съставки кофеин, теобромин и теофилин.

Функция, ефект и задачи

Както бе споменато по-рано, ксантинът е междинен продукт при разграждането на пурините в организма. Обратната реакция от ксантин към пуриновите основи не е възможна. След като се е появил, той се отделя от организма, превръщайки го в пикочна киселина.

Голяма част от азота в тялото се изхвърля чрез този процес. Пуриновите основи като компоненти на нуклеиновите киселини се синтезират от аминокиселини. По време на синтеза не се получават свободни пуринови основи, а само техните нуклеотиди. Рибоза фосфат служи като изходна молекула, върху която основната структура на пуриновата основа се синтезира чрез добавяне на атоми и групи от атоми. Тези атомни групи идват от метаболизма на аминокиселините. Тъй като този процес е много енергоемък, пуриновите основи се възстановяват от нуклеиновите киселини по така наречения спасителен път и се реинтегрират в нуклеиновите киселини като мононуклеотид.

Новият синтез на пуриновите основи и тяхното разграждане са балансирани. Колкото по-добре работи пътят на спасяване, т.е. рециклирането на пуриновите основи, толкова по-малко ксантин и по този начин също пикочната киселина произвежда тялото. Когато този процес е нарушен, метаболитната скорост за образуването на ксантин се увеличава. Образуването на ксантин се катализира от ензима ксантин оксидаза. Междинните продукти на разграждането на пурина, хипоксантин и ксантин, се образуват с помощта на ксантин оксидаза. Освен важната си функция като междинен продукт при разграждането на пурините, той има и стимулиращ ефект поради химическата си структура в организма.

Образование, възникване, свойства и оптимални стойности

Ксантинът се намира в кръвта, мускулите и черния дроб. Образува се по време на хидроксилирането на пуриновите основи в позиции 2 и 6. Това е също така оловното вещество на различни алкалоиди като кофеин, теобромин или теофилин.Тези вещества се намират в кафените зърна, какаото, листата на чая, мате, гуарана или кола от ядки и са известни със своите стимулиращ ефект.

Същото важи и за ксантина. На ксантина се приписва стимулиращ ефект. Във виното той се образува в малка степен, когато дрождите се разпадат. В допълнение към другите производни на ксантин, ксантинът се намира и в кафените зърна, чая, мате и дори в картофите. Твърди се, че особено стимулиращият ефект на половинкия чай се дължи на влиянието на ксантин. Подобно на другите пуринови основи, той образува нуклеозиди и нуклеотиди. Нуклеозидният ксантозин се състои от захарна рибофураноза и ксантин.

Добре известен нуклеотид е ксантозин монофосфат (XMP), който се образува от ксантин, рибоза и фосфат. Гуанизимонофосфатът (GMP) се образува от XMP в тялото като основен градивен елемент на РНК. Подобно на GMP, XMP се използва и като подобрител на вкуса. Ксантинът може да образува базови двойки с други пуринови бази чрез водородни връзки. С помощта на 2,4-диаминопиримидин и ксантин се изследват необичайни двойки на базата, за да се разберат по-добре процесите в ДНК.

Болести и разстройства

Заболяване във връзка с ксантин е така наречената ксантинурия.Ксантинурията е генетично метаболитно нарушение в метаболизма на пурина. Поради мутация, ензимът ксантин оксидаза (XO) не е или е частично функционален.

Ксантин оксидазата е отговорна за катализирането на разграждането на хипоксантин и ксантин в пикочна киселина. Когато разграждането престане да работи, ксантинът се събира в кръвта. Хипоксантинът може да бъде рециклиран по пътя на спасяване и върнат към пуриновия метаболизъм. Това обаче вече не е възможно за ксантин. Тъй като е разтворим във вода, той може да се екскретира с урината. Нивата на пикочната киселина са ниски. В редки случаи това може да доведе до ксантинови отлагания в мускулите или други органи. В крайни случаи ксантиновите камъни в бъбреците водят до остра бъбречна недостатъчност.

Ксантинурията тип II се свързва с аутизъм, умствена изостаналост, кисти на бъбреците, нефрокалциноза и понижена костна плътност. Като терапия се препоръчват много пиене и диета с ниско съдържание на пурини. Ксантинурия може да се развие и от лекарствено лечение на подагра с алопуринол. Алопуринол действа като блокира ензима ксантин оксидаза за понижаване нивата на пикочната киселина. Вместо увеличено производство на пикочна киселина концентрацията на ксантин се увеличава. За да се предотврати образуването на камъни в бъбреците, приемът на течности трябва да се увеличи.