Xanthinoxidase – Funktion, Gicht & Therapie

Was ist Xanthinoxidase?

Die Xanthinoxidase (auch Xanthin-Oxidase oder Xanthinoxidoreduktase) ist ein Enzym, das eine zentrale Rolle im Purinstoffwechsel des menschlichen Körpers spielt. Es katalysiert die Oxidation von Hypoxanthin zu Xanthin und anschließend von Xanthin zu Harnsäure (Urat). Diese Reaktionen finden vor allem in der Leber und im Dünndarm statt.

Das Enzym gehört zur Familie der Molybdoflavoproteine und benötigt als Kofaktoren Molybdän, Eisen sowie die Vitamine FAD (Flavinadenindinukleotid). Es kommt in zwei funktionellen Formen vor: als Oxidase-Form (Xanthinoxidase) und als Dehydrogenase-Form (Xanthindehydrogenase).

Wirkmechanismus

Die Xanthinoxidase katalysiert die folgenden Reaktionen im Rahmen des Purinabbaus:

• Hypoxanthin → Xanthin (erste Oxidationsstufe)
• Xanthin → Harnsäure (zweite Oxidationsstufe)

Bei diesen Reaktionen entstehen als Nebenprodukte reaktive Sauerstoffspezies (ROS), insbesondere Superoxidanionen und Wasserstoffperoxid. Diese freien Radikale können oxidativen Stress im Gewebe verursachen und werden mit verschiedenen Erkrankungen in Verbindung gebracht, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen und entzündliche Prozesse.

Medizinische Bedeutung

Gicht und Hyperurikämie

Eine übermäßig hohe Aktivität der Xanthinoxidase führt zu einer erhöhten Produktion von Harnsäure. Wenn die Harnsäurekonzentration im Blut zu hoch ist (Hyperurikämie), können sich Harnsäurekristalle in Gelenken und Geweben ablagern. Dies verursacht die schmerzhafte Erkrankung Gicht. Harnsäurekristalle können sich außerdem in den Nieren ablagern und Nierensteine bilden.

Oxidativer Stress und Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Die bei der Xanthinoxidase-Reaktion entstehenden reaktiven Sauerstoffspezies tragen zu oxidativem Stress bei. Erhöhte Enzymaktivität wird mit der Entstehung und dem Fortschreiten von Arteriosklerose, Herzinsuffizienz und weiteren kardiovaskulären Erkrankungen in Zusammenhang gebracht.

Ischämie-Reperfusionsschaden

Bei vorübergehender Unterbrechung der Blutversorgung (Ischämie) und anschließender Wiederherstellung (Reperfusion) wird die Xanthinoxidase in besonderem Maße aktiviert. Die dabei entstehenden freien Radikale können erhebliche Gewebeschäden verursachen, etwa nach einem Herzinfarkt oder Schlaganfall.

Therapeutische Hemmung der Xanthinoxidase

Aufgrund ihrer zentralen Rolle im Purinabbau ist die Xanthinoxidase ein wichtiges Ziel in der medikamentösen Therapie. Xanthinoxidase-Hemmer werden eingesetzt, um die Harnsäureproduktion zu reduzieren:

• Allopurinol: Der klassische Xanthinoxidase-Hemmer, der seit Jahrzehnten zur Behandlung von Gicht und Hyperurikämie eingesetzt wird. Allopurinol wird im Körper zu Oxipurinol umgewandelt, das das Enzym dauerhaft hemmt.
• Febuxostat: Ein neuerer, selektiver Xanthinoxidase-Hemmer, der als Alternative zu Allopurinol eingesetzt wird, insbesondere bei Unverträglichkeit.

Durch die Hemmung des Enzyms werden sowohl die Harnsäureproduktion als auch die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies reduziert, was den therapeutischen Nutzen dieser Medikamente erklärt.

Diagnostische Relevanz

Die Aktivität der Xanthinoxidase kann im Blut und in Gewebsproben gemessen werden. Erhöhte Enzymaktivitäten finden sich bei verschiedenen Erkrankungen wie Gicht, Lebererkrankungen und entzündlichen Zuständen. Die Bestimmung der Harnsäure im Blut (Serumharnsäure) gilt als indirekter Marker für die Xanthinoxidase-Aktivität.

Quellen

1. Harrison's Principles of Internal Medicine, 21. Ausgabe. McGraw-Hill Education, 2022.
2. Nishino T, Okamoto K, Eger BT, Pai EF. Mammalian xanthine oxidoreductase - mechanism of transition from xanthine dehydrogenase to xanthine oxidase. FEBS Journal. 2008;275(13):3278-3289. PubMed.
3. World Health Organization (WHO). Gout and Hyperuricaemia - Guidelines on Management. WHO Press, Genf.