Aldehyde-oxidase

De Aldehyde-oxidase is een enzym dat aldehyden bij gewervelde dieren afbreekt. Het kan worden gevonden in verschillende weefsels van zoogdieren en mensen. De exacte functie van het aldehydeoxidase is nog niet bekend.

Wat is aldehyde-oxidase?

Aldehyde-oxidase (AOX1) helpt bij de enzymatische afbraak van aldehyden in het lichaam. Er werd echter vastgesteld dat het ook nicotine afbreekt tot cotinine. In de zuurstofvrije nicotine wordt een zuurstofatoom ingebouwd om een ​​aldehydestructuur te vormen.

Vanwege dit feit is het aldehydeoxidase ook belangrijk voor het tryptofaanmetabolisme en tegelijkertijd voor de biotransformatie. Het wordt voornamelijk aangetroffen in het cytosol van de levercellen, pancreas, longen, skeletspieren of vetcellen. De cofactor molybdeen is erg belangrijk voor de activiteit van het enzym. Er is maar één AOX-gen in menselijk DNA dat kan coderen voor een functioneel enzym. Verschillende AOX-genen zijn actief bij andere gewervelde dieren. Aldehyde-oxidase lijkt sterk op en is verwant aan het enzym xanthine dehydrogenase.

Beide enzymen kunnen hypoxanthine omzetten in xanthine door een zuurstofatoom en een watermolecuul te absorberen. De omzetting van xanthine in urinezuur vindt echter alleen plaats via xanthinehydrogenase (xanthineoxidase). Het aldehydeoxidase bestaat uit 1338 aminozuren. Molybdopterin, FAD en 2 (2Fe2S) dienen als cofactoren voor hun effectiviteit. De reactie die al door de naam wordt gekenmerkt, kenmerkt de omzetting van aldehyden onder toevoeging van zuurstof en water tot carbonzuren en waterstofperoxide.

Functie, effect en taken

Het enzym aldehydeoxidase katalyseert verschillende reacties. Het is voor het grootste deel verantwoordelijk voor de omzetting van aldehyden in carbonzuren onder toevoeging van zuurstof en water. Over het algemeen bemiddelt aldehydeoxidase de toevoeging van een zuurstofatoom aan een substraat.

Het katalyseert onder andere ook de omzetting van nicotine in conitine. Daarom speelt het ook een belangrijke rol bij de biotransformatie en het tryptofaanmetabolisme. Molybdeen is altijd nodig als cofactor bij deze reacties. Als onderdeel van de biotransformatie zet het xenobiotica met aldehydegroepen om in de overeenkomstige carbonzuren in de fase I-reactie. In de fase II-reactie wordt glucuronzuur aan de carboxylgroepen gehecht om de oplosbaarheid in water te verhogen en het vreemde molecuul uit het lichaam te spoelen.

Structureel en chemisch is aldehyde-oxidase nauw verwant aan het homologe enzym xanthinehydrogenase (xanthine-oxidase). Het is echter niet bekend waarom de omzetting van xanthine in urinezuur onder toevoeging van zuurstof en water alleen wordt gekatalyseerd door xanthineoxidase. De omzetting van hypoxanthine in xanthine wordt nog steeds gekatalyseerd door beide enzymen. Bovendien is aldehyde-oxidase ook verantwoordelijk voor adipogenese (reproductie van vetcellen).

Het stimuleert de afscheiding van het weefselhormoon adiponectine. Adiponectin verhoogt op zijn beurt de effectiviteit van insuline. In de hepatocyten remt adiponectine op zijn beurt de afgifte van aldehydeoxidase. Een tekort aan aldehydeoxidase (AOX1) remt ook de export van lipiden uit de cellen. De exacte functie van het aldehydeoxidase is nog niet helemaal duidelijk.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Aldehyde-oxidase wordt voornamelijk aangetroffen in het cytoplasma van levercellen. Het wordt echter ook aangetroffen in vetcellen, longweefsel, skeletspieren en de alvleesklier. Vroeger werd het verward met het homologe xanthine-oxidase.

Beide enzymen hebben een vergelijkbare structuur. Ze katalyseren echter soms verschillende reacties. Beide enzymen hebben dezelfde cofactoren nodig voor hun functie. Dit zijn molybdopterine, FAD en 2 (2Fe2S). Aldehyde-oxidase breekt echter niet alleen aldehyden af, maar is ook verantwoordelijk voor de oxidatie van N-heterocyclische verbindingen zoals nicotine tot cotinine.

Ziekten en aandoeningen

Samen met xanthine dehydrogenase (xanthine oxidase) en sulfiet oxidase is aldehyde oxidase afhankelijk van de cofactor molybdeen. Het molybdeen wordt als een complex atoom in een molybdopterine ingebouwd en vormt de molybdeencofactor. Bij een molybdeentekort werken deze drie enzymen slecht.

Xanthine dehydrogenase katalyseert de afbraak van xanthine in urinezuur. Het enzym aldehydeoxidase is slechts gedeeltelijk bij dit proces betrokken, bijvoorbeeld wanneer hypoxanthine wordt afgebroken tot xanthine. Hier concurreert het zelfs met xanthine-oxidase. Daarom is er geen geïsoleerd aldehydeoxidasedeficiëntie. Aldehyde-oxidase ondersteunt echter de afbraak van catecholamines. Het sulfietoxidase is verantwoordelijk voor de afbraak van zwavelhoudende aminozuren zoals cysteïne, taurine of methionine. Als dit enzym een ​​tekort heeft, wordt sulfiet niet langer omgezet in sulfaat. Vanwege de cofactor molybdeen hebben de drie enzymen meestal een gemeenschappelijk tekort.

Uiteraard zijn voor elk van deze enzymen geïsoleerde defecten door mutaties mogelijk. Tot dusver is er echter geen klinisch beeld met een specifieke aldehydeoxidasedeficiëntie beschreven. Een tekort aan molybdeen veroorzaakt door een onevenwichtige voeding is zeer zeldzaam. Dit kan echter gebeuren bij parenterale voeding met een laag molybdeengehalte gedurende meer dan zes maanden. In dergelijke gevallen komen tachypneu, tachycardie, ernstige hoofdpijn, misselijkheid, braken, centrale gezichtsobstructie of coma vaak voor. Bovendien zijn er intoleranties voor bepaalde aminozuren. Verhoogde sulfietconcentraties worden in de urine aangetroffen, terwijl verlaagde urinezuurwaarden in het bloed worden aangetroffen.

Als het molybdeentekort aanhoudt, kan dit leiden tot problemen met de afbraak van zwavelhoudende aminozuren, sulfietallergieën, haaruitval, lage urinezuurspiegels in het bloed en vruchtbaarheidsproblemen. De meeste symptomen zijn echter te wijten aan de sulfietoxidase- en xanthinedehydrogenasedeficiëntie. De tachycardie is waarschijnlijk te wijten aan verhoogde niveaus van adrenaline of noradrenaline (catecholamines), aangezien hun afbraak wordt vertraagd door het ontbreken van aldehydeoxidase. Een tekort aan molybdeen kan worden veroorzaakt door een dieet met een extreem laag molybdeengehalte en bij inflammatoire darmaandoeningen zoals de ziekte van Crohn met slechte opname van voedsel.

Een erfelijk tekort aan molybdeencofactoren als gevolg van een verminderde synthese van molybdopterine is fataal als alle drie de enzymen zonder behandeling falen.