Xanthinoxidase

Die Xanthinoxidase ist ein großes Protein mit einem Molekulargewicht von rund 270 kDa. Es handelt sich um eine FAD-haltige Oxidase mit 2 Molybdän- und 8 Eisenatomen als wirksame Metallionen. Die Molybdenatome werden durch Molybdopterin gebunden. Gemeinsam bilden sie den Molybdän-Cofaktor (MoCo), der das aktive Zentrum des Enzyms ist.

Unter physiologischen Bedingungen oxidiert das Enzym als Xanthindehydrogenase Hypoxanthin zu Xanthin und anschließend Xanthin zu Harnsäure:

$${\displaystyle {\ce {Hypoxanthin + NAD+ + H2O <=> Xanthin + NADH + H+}}}$$

$${\displaystyle {\ce {Xanthin{\text{+}}NAD+{\text{+}}H2O<=>Harns{\ddot {a}}ure{\text{+}}NADH{\text{+}}H+}}}$$

Die Xanthindehydrogenase kann in eine O2-abhängige Xanthinoxidase umgewandelt werden:

• reversibel durch Oxidation von Cysteinylresten
• irreversibel durch limitierte Proteolyse

Die Xanthinoxidase katalysiert die gleichen Reaktionen, verwendet jedoch O₂ als Oxidationsmittel. Als Zwischenschritt entsteht ein Superoxidradikal, das durch die Superoxiddismutase in H₂O₂ katalysiert wird.^[1]

Die Xanthinoxidase hat ein relativ weites Wirkungsspektrum. Sie ist am Abbau der Purine in der Leber beteiligt und wirkt zudem auch als Alkoholdehydrogenase. Sie kommt auch in der Milch vor (Schardinger-Enzym).

Hyperurikämie

Eine vermehrte Harnsäurebildung (Hyperurikämie) kann über eine aus ungeklärten Gründen gesteigerte Aktivität der Leber-Xanthinoxidase zustande kommen, die das Fließgleichgewicht des Purinstoffwechsels in Richtung auf die Harnsäuresynthese verschiebt.

Xanthinurie

Bei der Xanthinurie erfolgt die Umwandlung von Xanthin zu Harnsäure in ungenügenden Ausmaße durch zu niedrige Akivität der Xanthinoxidase. Daher wird Xanthin in größerer Menge im Harn ausgeschieden.

Molybdän-Cofaktor-Defizienz

Bei der Molybdän-Cofaktor-Defizienz besteht ein Mangel an der biologisch aktiven Form des Molybdäns, dem oben erwähnten Molybdän-Cofactor (MoCo). Dadurch ist die Aktivität der Xanthinoxidase vermindert und die Akkumulation von Xanthin führt zu Ablagerungen, Xanthinurie und Xanthinsteinen.

Zur Vermeidung des "Aussalzens" (Kristallisation) der Harnsäure (Urat) werden Xanthinoxidasehemmer verabreicht. Auf dem Markt vertretene Wirkstoffe sind Allopurinol und Febuxostat.