Sulfietoxidase

De biokatalysator Sulfietoxidase veroorzaakt de omzetting van giftige zwavelverbindingen door de afbraak van aminozuren in niet-giftige sulfaten.

Het is van vitaal belang en komt daarom in alle organismen voor. Als de functie ervan wordt verstoord door een genetisch defect, treedt sulfietoxidasedeficiëntie op. Een te hoog sulfietgehalte in het bloed kan ook negatieve effecten hebben bij verder gezonde patiënten.

Wat is sulfietoxidase?

Sulfietoxidase (gennaam: SUOX) is de naam van een molybdeenhoudend enzym dat uit 466 aminozuren bestaat. Het behoort tot de familie van xanthine dehydrogenases en komt voor in bijna alle organismen. Het bevat molybdeen, een essentieel sporenelement, in het midden.

Het metaal komt daar voor in zijn biologisch beschikbare vorm als een molybdaatanion. Het sulfietoxidase gebruikt het als cofactor (molybdaat-molybdopterine-verbinding). Het enzym zet de zwavelhoudende aminozuren methionine, cysteïne, enz., Die via de voeding worden ingenomen, om in onschadelijke zwavelzouten (sulfaten), die vervolgens met de urine worden uitgescheiden. Bij zoogdieren komt de zwavelafbrekende biokatalysator voornamelijk voor in de lever en de nieren. Het enzym sulfietoxidase zorgt ervoor dat de bloedzuurstof zich combineert met de essentiële aminozuren en andere zwavelstoffen.

De elektronen die daarbij vrijkomen, worden gebruikt om via de elektronentransportketen ATP (adenosinetrifosfaat) te produceren. Het enzym katalyseert 10 keer de hoeveelheid sulfieten die elke dag in een liter alcohol wordt aangetroffen.

Functie, effect en taken

Iedereen consumeert dagelijks zwavelhoudende eiwitten en voedseladditieven. Deze laatste zitten in ingemaakte groenten, grapefruitsap, enz. En zijn bedoeld om het voedsel te beschermen tegen aantasting door microben en verkleuring. Ze vormen boeketstoffen in wijn.

De afbraak van alleen cysteïne resulteert in 1680 mg giftig sulfiet in het lichaam per dag, dat onmiddellijk moet worden omgezet door de sulfietoxidase zodat organen en weefsels niet worden beschadigd. Het enzym werkt samen met andere biokatalysatoren. Sulfieten zijn giftig en kunnen vitale stoffen in het lichaam vernietigen en noodzakelijke stofwisselingsprocessen remmen, zelfs in de kleinste hoeveelheden. Om de belangrijke ontgifting van de cellen te kunnen uitvoeren, heeft het sulfietoxidase het sporenelement molybdeen nodig.

Een tekort aan dit metaal kan ernstige gevolgen hebben. Een te hoog kwikgehalte in het lichaam kan ook de functionaliteit van sulfietoxidase remmen.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Sulfietoxidase wordt voornamelijk geproduceerd in de mitochondriën, de "energiecentra" van de cellen. Bij ratten komt het bijvoorbeeld voor 80 procent voor in de mitochondriën van de levercellen. Bovendien is het nog steeds sterk vertegenwoordigd in de cellen van de nieren.

Het molybdeenoxide dat nodig is voor de activiteit van sulfietoxidase bevindt zich in het actieve centrum van het enzym. Zoals wetenschappers onlangs ontdekten, kunnen molybdeentrioxide-nanodeeltjes het vervangen bij patiënten met een molybdeentekort. Ze hebben een vergelijkbaar katalytisch effect in het lichaam als het natuurlijke enzym. Op deze manier konden voorheen dodelijke ziekten zoals sulfocysteinurie worden behandeld.

Ziekten en aandoeningen

Een tekort aan sulfietoxidase kan astmatische en zelfs anafylactische reacties veroorzaken bij verder gezonde mensen, aangezien het parasympathische zenuwstelsel de mestcellen beïnvloedt die verantwoordelijk zijn voor de ontwikkeling van allergieën.

Als het sulfietoxidase-niveau te laag is, kan dit bovendien leiden tot ernstige vermoeidheid, hoofdpijn en een lage bloedsuikerspiegel. De genetische tekortkoming van het vitale enzym heeft nog ergere gevolgen. De pasgeborene wordt geboren met fysieke misvormingen en mentale handicaps. Deze zogenaamde sulfietoxidasedeficiëntie of sulfocysteïnurie treedt op als een molybdeencofactor (MoCo) deficiëntieziekte bij naar schatting 100.000 tot 500.000 geboorten. Baby's die lijden aan een geïsoleerd sulfietoxidase-defect vertonen vergelijkbare symptomen: ernstige encefalopathie, nauwelijks beheersbare aanvallen, spasticiteit, microcefalie, spierontspanning en progressieve hersenatrofie.

Omdat de autosomaal recessieve erfelijke enzymdeficiëntieziekte momenteel niet effectief kan worden behandeld, sterven de kleine patiënten meestal in de kindertijd: de zwavelverbindingen die niet worden afgebroken, vergiftigen neuronen en myeline-omhulsels van het centrale zenuwstelsel en hopen zich op in celweefsel. Al na de geboorte zijn er problemen met eten en braken van de maaginhoud. De baby's worden geboren met een misvormde schedel (vooruitstekend voorhoofd, diepliggende ogen, te lange oogleden, dikke lippen, kleine neus). Tijdens de eerste levensmaanden verschuift de lens in het oog.

Ongeveer 75 procent van de tot nu toe beschreven gevallen van sulfocysteïnurie wordt veroorzaakt door een MoCo-tekort: alle drie de enzymen die betrokken zijn bij de afbraak van zwavel in het lichaam, sulfietoxidase, xanthineoxidase en aldehydeoxidase, vertonen een sterk verminderde activiteit. De reden voor de geïsoleerde sulfietoxidasedeficiëntie is een mutatie in het SUOX-gen (chromosoom 12). Het komt voor in drie varianten: type A (mutatie in het MOCS1-gen), type B (MOCS2-gen) en type C (MOCS3-gen). De type A-mutatie komt het meest voor. De vorming van het voorlopermolecuul cPMP wordt geremd. De stof kan nu echter in het laboratorium worden vervaardigd en toegediend.Om de overleving van de kindpatiënt te verbeteren, moet de deficiëntieziekte zo snel mogelijk worden gediagnosticeerd en behandeld met dagelijkse intraveneuze toedieningen van molybdaat.

Op deze manier kan in ieder geval verdere schade worden beperkt. Het kind krijgt krampstillend medicijn om de aanvallen te bestrijden. Ze moeten ook een eiwitarm dieet volgen. Als alternatief kan MoCo-precursor Z ook worden toegediend. Het vermindert aanvallen en voorkomt verdere hersenschade. De geneeskunde heeft grote verwachtingen van de behandeling van de voorheen ongeneeslijke ziekte met molybdeentrioxide-nanodeeltjes, die de rol van sulfietoxidase in het lichaam op zich nemen. Om erachter te komen of het ongeboren kind een sulfietoxidasedeficiëntie heeft, kan de zwangere haar S-sulfocysteïnespiegel in het vruchtwater laten controleren.