Xanthine

Xanthine ontstaat als tussenproduct bij de afbraak van purinenucleotiden tot urinezuur. Het vertegenwoordigt dus een centraal molecuul in het kader van het nucleïnezuurmetabolisme.Als de afbraak van xanthine optreedt, treedt zogenaamde xanthineurie op.

Wat is xanthine?

Xanthine is een tussenproduct bij de afbraak van purines in het organisme De belangrijkste uitgangsstoffen zijn de purinebasen adenine en guanine, die zijn afgeleid van het nucleïnezuurmetabolisme. Het is ook de belangrijkste stof in de groep xanthines.

Xanthine bestaat uit een hetero-ring met zes atomen, waaraan een andere hetero-ring met vijf atomen is verbonden. De basisstructuur van de xanthines bevat een stikstofatoom op de posities 1, 3, 7 en 9. Posities 4 en 5 bevatten elk koolstofatomen die tot beide ringen behoren. De overige van de in totaal 9 posities bestaan ​​uit koolstofatomen waaraan verschillende atomen of groepen atomen zijn gebonden, afhankelijk van de verbinding. In het geval van xanthine zijn de posities 2 en 6 gehydroxyleerd.

Met de afbraak van de aromastructuur migreert het waterstofion van de hydroxylgroep echter naar de ringstikstof. Daarbij worden C = O dubbele bindingen en NH enkele bindingen gevormd. Xanthine is een kleurloze en kristallijne vaste stof met een smeltpunt van 360 graden. Het is slechts matig oplosbaar in koud water en matig oplosbaar in warm water. Het lost ook op in alcohol. De xanthines bevatten ook de actieve ingrediënten cafeïne, theobromine en theofylline.

Functie, effect en taken

Zoals eerder vermeld, is xanthine een tussenproduct bij de afbraak van purines in het lichaam. De omgekeerde reactie van xanthine naar de purinebasen is niet mogelijk. Als het eenmaal is ontstaan, wordt het door het lichaam uitgescheiden en omgezet in urinezuur.

Door dit proces wordt een groot deel van de stikstof in het lichaam afgevoerd. De purinebasen als componenten van de nucleïnezuren worden gesynthetiseerd uit aminozuren. Tijdens de synthese worden geen vrije purinebasen aangemaakt, alleen hun nucleotiden. Ribosefosfaat dient als uitgangsmolecuul, waarop de basisstructuur van de purinebase wordt gesynthetiseerd door atomen en groepen atomen toe te voegen. Deze atoomgroepen zijn afkomstig van het aminozuurmetabolisme. Omdat dit proces erg energie-intensief is, worden purinebasen via de zogenaamde salvage pathway uit nucleïnezuren gewonnen en als mononucleotide opnieuw in de nucleïnezuren geïntegreerd.

De nieuwe synthese van de purinebasen en hun afbraak zijn in evenwicht. Hoe beter de bergingsroute, d.w.z. de recycling van de purinebasen, werkt, hoe minder xanthine en dus ook urinezuur het lichaam aanmaakt. Wanneer dit proces wordt verstoord, neemt de stofwisseling voor de vorming van xanthine toe. De vorming van xanthine wordt gekatalyseerd door het enzym xanthineoxidase. De tussenproducten van de afbraak van purine, hypoxanthine en xanthine, worden gevormd met behulp van xanthine-oxidase. Naast zijn belangrijke functie als tussenproduct bij de afbraak van purines, heeft zijn chemische structuur in het lichaam ook een stimulerende werking.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Xanthine wordt aangetroffen in het bloed, de spieren en de lever. Het wordt gevormd tijdens de hydroxylering van de purinebasen op positie 2 en 6. Het is ook de hoofdstof van verschillende alkaloïden zoals cafeïne, theobromine of theofylline. Deze stoffen komen voor in koffiebonen, cacao, theebladeren, mate, guarana en kolanoten en staan ​​bekend om hun stimulerend effect.

Hetzelfde geldt voor xanthine. Aan de xanthine wordt een stimulerend effect toegeschreven. In wijn wordt het in geringe mate gevormd wanneer gisten afbreken. Naast de andere xanthinederivaten wordt xanthine ook aangetroffen in koffiebonen, thee, mate en zelfs in aardappelen. De bijzondere stimulerende werking van de mate-thee zou te danken zijn aan de invloed van xanthine. Net als de andere purinebasen vormt het nucleosiden en nucleotiden. Het nucleoside xanthosine bestaat uit de suiker ribofuranose en xanthine.

Een bekend nucleotide is xanthosinemonofosfaat (XMP), dat wordt gevormd uit xanthine, ribose en fosfaat. Guanisimonofosfaat (GMP) wordt gevormd uit XMP in het lichaam als een basisbouwsteen van het RNA. Net als GMP wordt XMP ook gebruikt als smaakversterker. Xanthine kan basenparen vormen met andere purinebasen via waterstofbruggen. Met behulp van 2,4-diaminopyrimidine en xanthine worden ongebruikelijke basenparen onderzocht om de processen in het DNA beter te begrijpen.

Ziekten en aandoeningen

Een ziekte in verband met xanthine is de zogenaamde xanthinurie Xanthinurie is een erfelijke stofwisselingsstoornis in de purinestofwisseling. Door een mutatie is het enzym xanthine-oxidase (XO) niet of slechts gedeeltelijk functioneel.

Xanthine-oxidase is verantwoordelijk voor het katalyseren van de afbraak van hypoxanthine en xanthine in urinezuur. Wanneer de afbraak stopt met werken, hoopt xanthine zich op in het bloed. Hypoxanthine kan worden gerecycled via de bergingsroute en teruggevoerd naar het purinemetabolisme. Dit is echter niet meer mogelijk voor xanthine. Omdat het oplosbaar is in water, kan het in de urine worden uitgescheiden. De urinezuurspiegels zijn laag. In zeldzame gevallen kan dit leiden tot afzettingen van xanthine in de spieren of andere organen. In extreme gevallen leiden xanthinestenen in de nieren tot acuut nierfalen.

Type II xanthinurie wordt onder andere geassocieerd met autisme, vertraagde intellectuele ontwikkeling, niercysten, nefrocalcinose en verminderde botdichtheid. Veel drinken en een purinarm dieet worden als therapie aanbevolen. Xanthinurie kan ook ontstaan ​​door medicamenteuze behandeling van jicht met allopurinol. Allopurinol werkt door het enzym xanthine-oxidase te blokkeren om de urinezuurspiegels te verlagen. In plaats van een verhoogde productie van urinezuur, neemt de xanthineconcentratie toe. Om niersteenvorming te voorkomen, moet de vochtopname worden verhoogd.