Η χημική ένωση του μήνα

 [Φεβρουάριος 2010]

Επιμέλεια σελίδας:

Θανάσης Βαλαβανίδης, Καθηγητής - Κωνσταντίνος Ευσταθίου, Καθηγητής

Παρά τα προβλήματα υγείας που μπορεί να προκαλέσει το ουρικό οξύ σε μεγάλες συγκεντρώσεις,

η παρουσία του στον οργανισμό του ανθρώπου θα πρέπει να θεωρηθεί ευεργετική

Γενικά για το ουρικό οξύ

Το ουρικό οξύ (uric acid) ή 2,6,8-τριοξυπουρίνη ή (κατά IUPAC) 7,9-διυδρο-1Η-πουρινο-2,6,8(3Η)-τριόνη είναι μια άχρωμη, κρυσταλλική ουσία χωρίς οσμή και γεύση και είναι σχεδόν αδιάλυτο στο νερό.

Ανακαλύφθηκε από τον Σουηδό φαρμακοποιό-χημικό Carl Wilhelm Scheele το 1776 σε ουρόλιθους (πέτρες της ουροδόχου κύστης, bladder calculi). Ο Scheele διαπίστωσε ότι κονιοποιημένοι ουρόλιθοι μπορούσαν να διαλυθούν σε σχετικά μεγάλες ποσότητες καθαρού ζέοντος ύδατος, στο οποίο προσέδιδαν όξινη αντίδραση ως προς το βάμμα ηλιοτροπίου. Το διάλυμα αυτό κατά τη ψύξη παρείχε καθαρούς κρυστάλλους μιας άγνωστης μέχρι τότε ουσίας, του ουρικού οξέος.

Ο Scheele διαπίστωσε την παρουσία ουρικού οξέος και στα ούρα. Κατά τη συμπύκνωση με βρασμό των ούρων, ψύξη και οξύνιση του συμπυκνώματος, λάμβανε κρυστάλλους που διαλύονταν εύκολα σε διαλύματα ισχυρών βάσεων. Επίσης, διαπίστωσε ότι η συγκέντρωσή του ουρικού οξέος στα ούρα αυξανόταν σε ορισμένες παθολογικές καταστάσεις, όπως π.χ. σε όσους έπασχαν από ελονοσία [Αναφ. 2].

Περίσσευμα αζώτου. Η ουρία, το ουρικό οξύ και η αμμωνία είναι οι ουσίες με τη μορφή των οποίων αποβάλλεται το περίσσευμα του αζώτου από τους διάφορους οργανισμούς. Το άζωτο αυτό προέρχεται: (α) από τον μεταβολισμό των πρωτεϊνούχων τροφών (άζωτο από τα αμινοξέα) και (β) από τον καταβολισμό των πουρινικών βάσεων του DNA και RNA (δηλ. της γουανίνης και της αδενίνης) οι οποίες προσλαμβάνονται με την τροφή ή απελευθερώνονται κατά τη φυσιολογική (ή μη) καταστροφή των κυττάρων του οργανισμού.

Οι οργανισμοί, ανάλογα με το τρόπο με τον οποίο αποβάλλουν το περίσσευμα του αζώτου, που προέρχεται από τις απαμινώσεις κατά τον μεταβολισμό των αμινοξέων της τροφής τους, διακρίνονται σε:

(α) αμμωνιοτελικούς (ammonotelic), που αποβάλλουν το περίσσευμα του αζώτου ως αμμωνία (ψάρια και άλλοι υδρόβιοι οργανισμοί),

(β) ουριοτελικούς (ureotelic), που το αποβάλλουν το περίσσευμα του αζώτου ως ουρία (άνθρωπος, θηλαστικά, πολλά αμφίβια και ορισμένα ψάρια) και

(γ) ουρικοτελικούς (uricotelic), που το αποβάλλουν το περίσσευμα του αζώτου ως ουρικό οξύ (έντομα, πτηνά, ερπετά) [Αναφ. 3].

Ο άνθρωπος και τα θηλαστικά, ως ουριοτελικοί οργανισμοί αποβάλλουν το περίσσευμα του αζώτου των τροφών (πρωτεϊνών) με τη μορφή ουρίας και μόνο τις πουρινικές βάσεις, από την τροφή τους ή από τη φθορά των ίδιων των κυττάρων τους, αποβάλλουν ως ουρικό οξύ. Θα πρέπει εδώ να σημειωθεί ότι πέραν του απλού ουρικού οξέος, αποβάλλονται επίσης και μικρές ποσότητες μεθυλοπαραγώγων του, προϊόντα του μεταβολισμού προσλαμβανόμενων με την τροφή μεθυλιωμένων παραγώγων της ξανθίνης, όπως π.χ. η καφεΐνη και η θεοβρωμίνη [βλέπε: ένωση του μήνα "Καφεΐνη"]. Είναι προφανές, ότι στον άνθρωπο και τα θηλαστικά οι ποσότητες του αποβαλλόμενου ουρικού οξέος είναι πολύ μικρότερες από τις ποσότητες της αποβαλλόμενης ουρίας, ενώ το αντίθετο συμβαίνει στα πτηνά και στα ερπετά.

Στα πτηνά και στα ερπετά, αλλά και σε ορισμένα θηλαστικά, το ουρικό οξύ αποβάλλεται κυρίως με τα κόπρανα. Στους ουρικοτελικούς οργανισμούς, το ουρικό οξύ αποτελεί την κυριότερη αζωτούχο ουσία που αποβάλλει ο οργανισμός, έτσι π.χ. έχει βρεθεί ότι οι βόες και οι πύθωνες αποβάλλουν το άζωτο κατά 80% ή και περισσότερο στη μορφή του ουρικού οξέος [Αναφ. 3β].

Χημεία του ουρικού οξέος

Το ουρικό οξύ είναι αρωματική ένωση, παράγωγο της ξανθίνης [βλέπε: ένωση του μήνα "Καφεΐνη"]. Ο διάσημος χημικός και από τους θεμελιωτές της σύγχρονης Οργανικής Χημείας, ο Emil Hermann Fischer (1852-1919, βραβείο Nobel Χημείας 1902) ασχολήθηκε με τη διευκρίνιση της δομής και τη σύνθεση της πουρίνης και πολλών παραγώγων της, περιλαμβανόμενων της καφεΐνης και του ουρικού οξέος [Αναφ. 4, 5].

Το ουρικό οξύ συμπεριφέρεται ως ασθενές διπρωτικό οξύ (ασθενέστερο και από το οξικό οξύ) με σταθερές διάστασης pKa1 = 5,4 , pKa2 = 10,3. Με βάση τις τιμές αυτές αναμένεται ότι στη φυσιολογική περιοχή pH του αίματος (7,35-7,45) το ουρικό οξύ υφίσταται ουσιαστικά στο σύνολό του (>97%) ως μονοφορτισμένο ουρικό ανιόν και μόνο σε ισχυρώς αλκαλικά διαλύματα (pH>11) βρίσκεται υπό τη μορφή του διφορτισμενού ουρικού ανιόντος.

Οι μορφές που αποδίδονται στις ιοντικές μορφές του ουρικού οξέος δείχνονται παρακάτω στις εξισώσεις διάστασής του. Να σημειωθεί ότι αυτές οι ανιοντικές μορφές προκύπτουν με απόσπαση υδρογονοκατιόντων από τα υδροξύλια των ταυτομερών ενολικών μορφών του ουρικού οξέος [Αναφ. 6]:

Στο παραπλεύρως (δεξιά) διάγραμμα δείχνεται το διάγραμμα κατανομής των διαφόρων σωματιδίων (ως μοριακά κλάσματα) του ουρικού οξέος (Η2Ur) ως συνάρτηση του pH.

Διαλυτότητα των ουρικών αλάτων. Με λίγες εξαιρέσεις τα ουρικά άλατα μπορούν να χαρακτηρισθούν ως γενικώς δυσδιάλυτα. Στη δυσδιαλυτότητα των ουρικών αλάτων οφείλεται η δημιουργία νεφρόλιθων και ουρόλιθων στον οργανισμό, όπως και η επώδυνη ασθένεια ουρική αρθρίτιδα (ποδάγρα).

Στον πίνακα αριστερά δίνονται δεδομένα διαλυτότητας του ουρικού οξέος και διάφορων αλάτων του. Η διαλυτότητά τους εκφράζεται σε μέρη βάρους ύδατος που απαιτούνται για τη διάλυση ενός μέρους βάρους του άλατος, επομένως όσο μικρότερος είναι ο αναγραφόμενος αριθμός, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαλυτότητα της αντίστοιχης ένωσης [Αναφ. 1γ-1δ].

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η διαλυτότητα των όξινων ουρικών αλάτων (hydrogenurates), επειδή, όπως προαναφέρθηκε, αυτές είναι οι μορφές ουρικών αλάτων που επικρατούν στο σχεδόν ουδέτερο pH των βιολογικών υγρών.

Από τα δεδομένα του πίνακα χαρακτηριστική είναι σχετικά μεγάλη διαλυτότητα του όξινου ουρικού λιθίου. 'Ετσι παρουσία περίσσειας ιόντων λιθίου αυξάνει η διαλυτότητα των δυσδιάλυτων όξινων ουρικών αλάτων, λόγω αντικατάστασης του κατιόντος π.χ. ασβεστίου ή νατρίου.

Η ιδιότητα αυτή καθιστά τα άλατα λιθίου λιθολυτικά μέσα (litholytic media), δηλαδή ως ουσίες με την ικανότητα διάλυσης των νεφρόλιθων που κύριο συστατικό τους είναι δυσδιάλυτα άλατα του ουρικού οξέος. 'Ετσι, κατά το παρελθόν, άλατα λιθίου χρησιμοποιήθηκαν για την αντιμετώπιση μιας παθολογικής κατάστασης γνωστής ως ουρολιθίαση (urolithiasis). Κατά τον 19ο αιώνα άλατα λιθίου είχαν χρησιμοποιηθεί για την αντιμετώπιση της ουρικής αρθρίτιδας [Αναφ. 7].

Προϊόντα οξείδωσης του ουρικού οξέος. Το ουρικό οξύ δρα ως αναγωγικό μέσο. Αντιδρά με οξειδωτικά αντιδραστήρια παρέχοντας διάφορα προϊόντα οξείδωσης. 'Ετσι, το ουρικό οξύ με νιτρικό οξύ παρέχει ποικιλία προϊόντων όπως ουρία, παραβανικό οξύ (parabanic acid), διαλουρικό οξύ (dialuric acid), το οποίο οξειδώνεται περαιτέρω προς αλλοξάνη (alloxan):

Επιπλέον προϊόντα οξείδωσης και υδρόλυσης των προϊόντων αυτών είναι το οξαλουρικό οξύ (oxaluric acid) H2NCONHCOCOOH και το οξαλικό οξύ HOCOCOOH. Πολλά από τα προηγούμενα απλά προϊόντα οξείδωσης του ουρικού οξέος, μπορούν να αντιδράσουν μεταξύ τους αυξάνοντας ακόμη περισσότερο τον αριθμό των πιθανών προϊόντων οξείδωσης του ουρικού οξέος.

Η αλλοξάνη (ονομασία προερχόμενη από συνδυασμό των "αλλαντοΐνη" -ένα προϊόν οξείδωσης του ουρικού οξέος και του "οξαλικού οξέος") είναι μια τοξική ένωση απλής δομής, με την εξής χαρακτηριστική ιδιότητα: Είναι επιλεκτικά τοξική προς τα β-κύτταρα του παγκρέατος που παράγουν ινσουλίνη [βλέπε: ένωση του μήνα "Ινσουλίνη"]. Η ιδιότητα αυτή καθιστά την αλλοξάνη χρήσιμη στα ερευνητικά εργαστήρια για την πρόκληση ινσουλινοεξαρτώμενου διαβήτη (διαβήτης τύπου Ι) σε πειραματόζωα [Αναφ. 8].

Αντίδραση μουρεξιδίου (ανίχνευση ουρικού οξέος). Κατά την οξείδωση του ουρικού οξέος με νιτρικό οξύ εκτός από τις προηγούμενες ενώσεις παράγεται και το προϊόν της σύζευξης του διαλουρικού οξέος με τον υδρίτη της αλλοξάνης, η αλλοξανθίνη (alloxanthin). Η αλλοξανθίνη με περίσσεια αμμωνίας παρέχει μια έντονα ερυθρή χρωστική ουσία, το μουρεξίδιο (murexide), γνωστό και ως πουρπουρικό αμμώνιο (ammonium purpurate). Η αντίδραση αυτή είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη για την ανίχνευση του ουρικού οξέος και άλλων παραγώγων της ξανθίνης.

Η δοκιμασία του μουρεξιδίου (murexide test) εκτελείται πολύ εύκολα: Σε μικρό κρύσταλλο της εξεταζόμενης ουσίας σε ύαλο ωρολογίου, προστίθενται 1-2 σταγόνες 10% νιτρικού οξέος, το σύνολο εξατμίζεται μέχρι ξηρού σε ατμόλουτρο. Στο στερεό υπόλειμμα προστίθεται μια σταγόνα πυκνής αμμωνίας και ακολουθεί σύντομη θέρμανση. Σχηματισμός έντονου κόκκινου χρώματος αποδεικνύει την παρουσία στο δείγμα ουρικού οξέος ή άλλου παράγωγου της ξανθίνης, όπως η καφεΐνη.

Λίγα ακόμη πράγματα για το μουρεξίδιο Το μουρεξίδιο σε στερεή κατάσταση είναι μια σκούρα ερυθρή σκόνη, ελάχιστα διαλυτή στο νερό. Το χρώμα των διαλυμάτων του εξαρτάται από το pH: ερυθροϊώδες σε ελαφρώς όξινα διαλύματα έως κυανοϊώδες σε αλκαλικά διαλύματα.Μπορεί έτσι να δράσει ως δείκτης σε οξεοβασικές ογκομετρήσεις. Ωστόσο, στην αναλυτική χημεία χρησιμοποιείται ως μεταλλοχρωμικός δείκτης στις συμπλοκομετρικές ογκομετρήσεις με EDTA των ιόντων, χαλκού, νικελίου, κοβαλτίου, θορίου και των λανθανιδών. Επίσης έχει χρησιμοποιηθεί ως χρωμογόνο αντιδραστήριο για τον χρωματομετρικό προσδιορισμό του ασβεστίου και των λανθανιδών [Αναφ. 9]. Το μουρεξίδιο οφείλει την ονομασία του στη λατινική ονομασία των θαλάσσιων σαλιγκαριών (murex) από τα οποία οι αρχαίοι λαοί της Μεσογείου (και ίσως όχι μόνο) παρασκεύαζαν τη χρωστική ουσία "πορφύρα" (λατινικά: purpura). Το κόστος αυτής της φυσικής χρωστικής ήταν τεράστιο. Έχει εκτιμηθεί ότι για τη βαθειά βαφή ενός μανδύα βάρους περίπου 1 kg χρειάζονταν τουλάχιστον 10.000 σαλιγκάρια murex [Αναφ. 9γ]. Κατά το 19ο αιώνα με την ανάπτυξη της χημικής βιομηχανίας χρωμάτων διαπίστωσαν ότι αντίστοιχα χρωστικά αποτελέσματα μπορούσαν να έχουν με το πάμφθηνο προϊόν της οξείδωσης του ουρικού οξέος με νιτρικό οξύ [Αναφ. 9δ]. Αρχικά ως πηγή ουρικού οξέος χρησιμοποιήθηκαν περιττώματα φιδιών (!), στη συνέχεια όμως (1850) χρησιμοποιήθηκε μια ουσιαστικά ανεξάντλητη πηγή ουρικού οξέος: το γουανό (βλ. παρακάτω) [Αναφ. 9ε]. Αριστερά: στερεό μουρεξίδιο. Δεξιά: Χρωματική αλλαγή κατά τη συμπλοκομετρική ογκομέτρηση ιόντων νικελίου με EDTA, παρουσιά μουρεξιδίου ως μεταλλοχρωμικού δείκτης [Αναφ. 9β]. Θαλάσσιο σαλιγκάρι του γένους murex και βαμβακερό νήμα που έχει βαφεί με φυσική πορφύρα.

Ενζυμική οξείδωση του ουρικού οξέος. Το ουρικό οξύ μπορεί να οξειδωθεί από το μοριακό οξυγόνο μέσω του ενζύμου ουρική οξειδάση (urate oxidase) ή ουρικάση (uricase) προς την ευδιάλυτη αλλαντοΐνη (διουρεΐδιο του γλυκολικού οξέος), σύμφωνα με τη συνολική αντίδραση:

Η ουρικάση είναι ένα ομοτετραμερές ένζυμο το οποίο περιέχει τέσσερις όμοιες δραστικές θέσεις και αποτελείται από 300 έως 400 αμινοξέα. Για παράδειγμα, η ουρικάση που λαμβάνεται από τον μύκητα Aspergillus flavus αποτελείται από 301 αμινοξέα και έχει μοριακό βάρος 33,4 KDa. Η ουρικάση διαφέρει από τις άλλες οξειδάσες κατά το ότι δεν χρειάζεται ένα μεταλλικό άτομο ή ένα συνένζυμο για την καταλυτική του δράση. Οι ουρικάσες που έχουν ληφθεί από διάφορους μικροοργανισμούς παρουσιάζουν μια κοινή αλληλουχία 24 αμινοξέων από τα οποία 15 εμπλέκονται στη δραστική θέση του ενζύμου [Αναφ. 10].

Τα διάφορα αναλυτικά σχήματα εκλεκτικού προσδιορισμού του ουρικού οξέος σε βιολογικά υγρά βασίζονται στην παραπάνω ενζυμική οξείδωσή του. Σε ένα απλό σχήμα κινητικού προσδιορισμού του ουρικού οξέος μετρείται η ταχύτητα της παραπάνω αντίδρασης παρουσία σταθερής συγκέντρωσης ουρικάσης με παρακολούθηση της απορρόφησης του ουρικού οξέος στα 293 nm, όπου δεν απορροφά το προϊόν οξείδωσής του [Αναφ. 10γ-δ].

Αριστερα: Αποθέσεις γουανό νυχτερίδων σε σπήλαιο. Δεξιά: Σάκοι με γουανό νυχτερίδων και πουλιών για εμπορική διάθεση.

Το ουρικό οξύ στο περιβάλλον

Πρακτικώς ανεξάντλητη πηγή ουρικού οξέος αποτελεί το γουανό (guano) [από τη λέξη 'wanu' των Ινδιάνων Κέτσουα], που προέρχεται τα περιττώματα πτηνών και νυχτερίδων. Τεράστιες ποσότητες γουανό βρίσκονται σε παραλίες της Χιλής και του Περού (κάτω 1η φωτογραφία), όπως και σε σπήλαια (από περιττώματα νυχτερίδων) και σε ερημικές νήσους (από θαλασσοπούλια και φώκιες) σε περιοχές με ξηρό κλίμα.

Το γουανό, είναι μια γκρίζα, ουσιαστικά άοσμη ουσία και αποτελείται από ουρικά, φωσφορικά, οξαλικά, ανθρακικά και νιτρικά άλατα αμμωνίου και γαιώδεις προσμίξεις και χρησιμοποιείται στις καλλιέργειες κυρίως ως φυσικό αζωτούχο και φωσφορούχο λίπασμα εξαιρετικής ποιότητας [Αναφ. 11α]. Η περιεκτικότητά του σε άζωτο, ανάλογα με την ποιότητά του, κυμαίνεται στην περιοχή 4-10%.

Ουρικό οξύ και ουρικά άλατα (κυρίως αμμωνίου) είναι τα κύρια συστατικά των περιττωμάτων πουλιών που συχνά "διακοσμούν" τα αμαξώματα των αυτοκινήτων των οποίων οι οδηγοί είχαν την ατυχία να σταθμεύσουν κάτω από δέντρα με φωλιές πουλιών. Κυρίως λόγω της οξύτητάς του, το μίγμα αυτό έχει αποδειχθεί καταστρεπτικό για το χρώμα των αυτοκινήτων.

Τα έντομα παράγουν ουρικό οξύ κατά τον καταβολισμό των πρωτεϊνών, όμως δεν το αποβάλλουν στο σύνολό του. Οι πεταλούδες χρησιμοποιούν μέρος του για να κάνουν με τους κρυστάλλους του τα φτερά τους ιριδίζοντα και επίσης ως αρχική ύλη για να τη σύνθεση μιας τάξης έγχρωμων οργανικών ενώσεων, των πτερινών, που δίνουν στα φτερά τους μεγάλη χρωματική ποικιλία [Αναφ. 1δ, 11β]. Ακόμη αναφέρεται ότι το φως που ακτινοβολούν οι πυγολαμπίδες με μηχανισμούς βιοφωταύγειας, καθίσταται πιο έντονο ανακλώμενο σε κρυστάλλους ουρικού οξέος που δρουν σαν τους προειδοποιητικούς ανακλαστήρες των διαφόρων οχημάτων [Αναφ 1δ, 11γ].

Το ουρικό οξύ ως "εκμεταλλεύσιμο ορυκτό"	Το ουρικό οξύ ως "διακoσμητικό στοιχείο αυτοκινήτων"	Το ουρικό οξύ ως "στολίδι"	Το ουρικό οξύ ως "ανακλαστήρας"

Βιοχημεία του ουρικού οξέος

Στον άνθρωπο, τα θηλαστικά και τους άλλους ουριοτελικούς οργανισμούς, το ουρικό οξύ αποτελεί το τελικό προϊόν του καταβολισμού των πουρινικών βάσεων (αδενίνη και γουανίνη) του DNA και RNA που προσλαμβάνει ο οργανισμός με την τροφή (εξωγενείς πουρίνες) ή παράγονται στον οργανισμό κατά τη φυσιολογική ή μη φθορά των κυττάρων του (ενδογενείς πουρίνες). Το ένζυμο-κλειδί είναι η οξειδάση της ξανθίνης (xanthine oxydase). Το γενικό καταβολικό σχήμα των πουρινικών βάσεων είναι το ακόλουθο:

Στον ανθρώπινο οργανισμό και στα ανώτερα θηλαστικά μικρή ποσότητα ουρικού οξέος βρίσκεται στο αίμα και αποβάλλεται με τα ούρα. 'Οπως προαναφέρθηκε, το ουρικό οξύ μπορεί να διασπαστεί προς αλλαντοΐνη υπό την επίδραση του ενζύμου ουρικάση. Η ουρικάση βρίσκεται σε πολλούς οργανισμούς από βακτήρια μέχρι και θηλαστικά. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα άλλα θηλαστικά ο άνθρωπος και τα άλλα πρωτεύοντα (πιθηκοείδη) δεν διαθέτουν το ένζυμο αυτό και έτσι ο καταβολισμός των πουρινών στους οργανισμούς τους τερματίζεται στο ουρικό οξύ. Επίσης, για κάποιο γενετικό λόγο δεν διαθέτουν ουρικάση και οι σκύλοι Δαλματίας. Επομένως, άνθρωποι, πιθηκοειδή και οι σκύλοι Δαλματίας είναι τα μόνα θηλαστικά που μπορεί να εμφανίζουν προβλήματα υπερουριχαιμίας (βλ. παρακάτω).

Στους ουρικοτελικούς οργανισμούς, το ουρικό οξύ που αποβάλλουν είναι το προϊόν από μιας σύνθετης βιοχημικής διαδικασίας στην οποία ως πρόδρομες ενώσεις (precursors) μετέχουν τα αμινοξέα γλυκίνη, γλουταμίνη και ασπαρτικό οξύ [Αναφ. 12]. Στο σχήμα (αριστερά) δείχνεται η προέλευση κάθε ατόμου άνθρακα και αζώτου που συνθέτουν τον πουρινικό δακτύλιο του ουρικού οξέος. Ορισμένα από αυτά προέρχονται από προϊόντα άλλων μεταβολικών διεργασιών (CO2, HCOOH). Η σύνθεση αυτή καταναλίσκει σημαντικά ποσά χημικής ενέργειας, αλλά (όπως προαναφέρθηκε) μειώνει τις απαιτήσεις των οργανισμών αυτών σε νερό.

Ευεργετική αντιοξειδωτική δράση του ουρικού οξέος [Αναφ. 13]. Το ουρικό οξύ μαζί με το ασκορβικό οξύ (βιταμίνη C) στον άνθρωπο και ανώτερα πιθηκοειδή είναι από τις ισχυρότερες αντιοξειδωτικές ουσίες (ισχυρές αναγωγικές ουσίες μικρού μοριακού βάρους) που κυκλοφορούν στο αίμα και περιορίζουν τις οξειδωτικές βλάβες από δραστικές οξυγονούχες ενώσεις.

Αν και ο άνθρωπος διαθέτει το γονίδιο για την ουρικάση, αυτό έχει πάψει να είναι λειτουργικό. Πιθανώς αυτό οφείλεται σε κάποια μετάλλαξη κατά την εξέλιξη των ανθρωποειδών. Πιστεύεται η απουσία ουρικάσης (και επομένως η παρουσία ουρικού οξέος) υπήρξε ευεργετική για την εξέλιξή τους, αφού το ουρικό οξύ δεσμεύει τις δραστικές ρίζες οξυγόνου, προλαμβάνοντας έτσι τις οξειδωτικές βλάβες. Ακόμη, έχει διατυπωθεί η θεωρία ότι στην απουσία της ουρικάσης από τον άνθρωπο και άλλα πρωτεύοντα, οφείλεται η ευφυΐα αυτών των ειδών έναντι των άλλων θηλαστικών.

Ο Cutler, στη γνωστή του μελέτη, δείχνει ότι για μεγάλο αριθμό ζώων (ιδιαίτερα για τον άνθρωπο και ανώτερα πιθηκοειδή) οι συγκεντρώσεις ουρικού στο αίμα συσχετίζονται με την μακροζωΐα, ενώ δεν ισχύει κάτι αντίστοιχο και για το ασκορβικό οξύ [Αναφ. 13γ].

Ορισμένα από τα ερευνητικά συμπεράσματα μελετών πάνω στην αντιοξειδωτική δράση του ουρικού οξέος: Το ουρικό ανιόν δεσμεύει όχι μόνο τις δραστικές ρίζες οξυγόνου αλλά και το οξυγόνο απλής κατάστασης (singlet oxygen), μια σχετικά σταθερή ενεργειακά διεγερμένη μορφή του μοριακού οξυγόνου οξειδωτικά πολύ δραστικότερου του κανονικού μοριακού οξυγόνου (οξυγόνο τριπλής κατάστασης), η οποία παράγεται κατά την ακτινοβόληση του οξυγόνου π.χ. με έντονο ηλιακό φως [Αναφ. 14α-β], όπως επίσης την υπεροξυνιτρική (peroxynitrate) ρίζα (Ο=Ν-Ο-Ο^-) [Αναφ. 14γ]. Τα ανιόντα του ουρικού οξέος και των μεθυλοπαραγώγων του παρεμποδίζουν την υπεροξείδωση των κυτταρικών μεμβρανών των ερυθρών αιμοσφαιρίων του ανθρώπου από το όζον [Αναφ. 14δ], το υπεροξείδιο του υδρογόνου [Αναφ. 14ε] και άλλους ριζικούς εκκινητές (radical initiators) [Αναφ. 14στ]. Τα ουρικά ανιόντα προλαμβάνουν την οξείδωση της οξυαιμογλοβίνης από τα νιτρώδη [Αναφ. 14ζ], όπως και τη διάσπαση της θυμίνης, γουανίνης (βάσεις του DNA και RNA) και ουρακίλης (βάση του RNA) από το όζον [Αναφ. 14η]. Ακόμη, τα ουρικά ανιόντα αποδείχθηκαν αποτελεσματικότερα σε σχέση με τα ασκορβικά ανιόντα ως προς την πρόληψη της υπεροξείδωσης των λιπιδίων του αγελαδινού γάλακτος [Αναφ. 14θ].

Μεταβολισμός και απέκκριση του ουρικού οξέος: Στον άνθρωπο, το 70% της αποβολής του ουρικού οξέος γίνεται από τα νεφρά και το υπόλοιπο από τον γαστρεντερικό σωλήνα. Μελέτες έδειξαν ότι σε 5-25% των ανθρώπων υπάρχει κάποια βλάβη των νεφρών που παρεμποδίζει την έκκριση του ουρικού με αποτέλεσμα να προκαλείται υπερουριχαιμία (hyperuricemia). Τυπικά, ένα άτομο πάσχει από υπερουριχαιμία αν η συγκέντρωση του ουρικού οξέος είναι μεγαλύτερη από 7,2 mg/dL στους άνδρες και 6,0 mg/dL στις γυναίκες. Μη έγκαιρη αντιμετώπιση της υπερουριχαιμίας μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρή βλάβη των νεφρών [Αναφ. 15].

Ο προσδιορισμός ουρικού οξέος στο αίμα αποτελεί μια από τις πιο συνηθισμένες κλινικές αναλύσεις. Οι φυσιολογικές τιμές ουρικού οξέος στο αίμα είναι 3 - 7 mg/dL, ενώ στα ούρα είναι 250 - 750 mg/24ωρο. Υψηλά επίπεδα ουρικού οξέος στο αίμα δηλώνουν ότι είτε ο οργανισμός καταστρέφει τα κύτταρά του πολύ ταχύτερα από το κανονικό ή ότι δεν απαλλάσσεται γρήγορα από το ουρικό οξύ.

Υψηλά (κοντά στον κόρο) επίπεδα συγκέντρωσης ουρικού οξέος (για την ακρίβεια: όξινων ουρικών αλάτων) στο αίμα μπορεί να προκαλέσουν, λόγω κρυστάλλωσής του, τον σχηματισμό "πέτρας" στα νεφρά ή στην ουροδόχο κύστη, αλλά και άλλες επώδυνες καταστάσεις, όπως ουρική αρθρίτιδα (ποδάγρα). Η συχνή μέτρηση του ουρικού οξέος στο αίμα επιβάλλεται και σε ασθενείς που υφίστανται χημειοθεραπεία ή ραδιοθεραπεία, λόγω της αύξησης της ταχύτητας της καταστροφής κυττάρων που προκαλούν οι θεραπείες αυτές [Αναφ. 4].

Φωτογραφίες άκρων ασθενών που πάσχουν από ουρική αρθρίτιδα (ποδάγρα) και χαρακτηριστικό σκίτσo του Jame Gillray (1757-1815), ενδεικτικό των έντονων πόνων που αισθάνονται στα άκρα οι πάσχοντες (από την ιστοσελίδα The Gout Gallery).

Νόσοι οι οποίες οφείλονται στο ουρικό οξύ 

Πολλές επιδημιολογικές και κλινικές έρευνες βρήκαν συσχετισμό της υπερουριχαιμίας με αυξημένο κίνδυνο καρδιαγγειακών παθήσεων, όπως επίσης και με τον σχηματισμό πέτρας στα νεφρά (νεφρολιθίαση). Ωστόσο, η κυριότερη χρόνια νόσος που ταλαιπωρεί πλήθος ανθρώπων είναι η ουρική αρθρίτιδα.

Ουρική αρθρίτιδα. Η ουρική αρθρίτιδα ή ποδάγρα (: αρχαία λέξη από το πους + άγρα = παγίδα για τα πόδια) (gouty arthritis) είναι πάθηση των αρθρώσεων, που είναι αποτέλεσμα της εναπόθεσης κρυστάλλων όξινου ουρικού νατρίου, λόγω υπερκορεσμού του αρθρικού υγρού με ουρικό οξύ.

Η πλήρης επιστημονική ονομασία της νόσου είναι: υποτροπιάζουσα οξεία ή χρόνια κρυσταλλογενής αρθρίτιδα των περιφερειακών αρθρώσεων. Είναι χαρακτηριστικό το γεγονός ότι η ουρική αρθρίτιδα παραδοσιακά θεωρείται ως η "νόσος των βασιλέων" ή η "νόσος των πλουσίων" [Αναφ. 16].

Για συγκεντρώσεις ουρικού οξέος στο αίμα μεγαλύτερες από 7 mg/dL το αίμα καθίσταται υπερκορεσμένο πλέον ως προς το όξινο ουρικό νάτριο, οπότε δημιουργούνται κρύσταλλοι του άλατος βελονοειδούς σχήματος στο αρθρικό υγρό.

Οι κρύσταλλοι συσσωρεύονται στις αρθρώσεις, προκαλούν τοπική φλεγμονή (αρθρίτιδα) και σχηματίζουν όζους, οι οποίοι ονομάζονται ουρικοί τόφοι [τόφος: πορώδες και εύθρυπτο πέτρωμα]. Η παρουσία των ουρικών τόφων αποτελεί όψιμο σημείο της νόσου.

Ουρική αρθρίτιδα στην οξεία της μορφή μπορεί να εκδηλωθεί ξαφνικά μετά από ένα πλούσιο γεύμα (θαλασσινά, κρέατα, όσπρια) συνοδευόμενο από μεγάλη κατανάλωση αλκοόλ. Προσβάλλει κυρίως τους υπέρβαρους άνδρες και μετά την ηλικία των 35 ετών.

Η ουρική αρθρίτιδα μπορεί να αντιμετωπισθεί με φαρμακευτική αγωγή που αποβλέπει στον περιορισμό των επιπέδων του ουρικού οξέος στο αίμα. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί:

(α) Με χορήγηση σκευασμάτων ουρικάσης, η οποία καταλύει (βλ. επάνω) τη διάσπαση του ουρικού οξέος σε πιο διαλυτά προϊόντα (αλλαντοΐνη), (β) με χορήγηση παρεμποδιστών της οξειδάσης της ξανθίνης, όπως είναι η αλλοπουρινόλη (allopurinol, εμπορική ονομασία: Zyloprim), οπότε περιορίζεται ο σχηματισμός ουρικού οξέος από τις πουρίνες και (γ) με χορήγηση ουρικοαπεκκριτικών φαρμάκων,όπως η προβενεσίδη (probenecid) που αυξάνει την απέκκριση του ουρικού οξέος με τα ούρα [Αναφ. 17]. Τέλος, τα συμπτώματα της οξείας ουρικής αρθρίτιδας μπορούν να αντιμετωπισθούν με χορήγηση αντιφλεγμονωδών φαρμάκων (μη στεροειδή αντιφλεγμονώδη, στεροειδή, κολχικίνη).

Για την πρόληψη ή για τη θεραπεία της ουρικής αρθρίτιδας συνιστάται δίαιτα φτωχή σε πουρίνες [Αναφ. 16στ]. Γενικά, η μεγάλη κατανάλωση κρέατος και θαλασσινών αυξάνει την πιθανότητα εμφάνισης της νόσου, ενώ μεγάλη κατανάλωση γαλακτοκομικών προϊόντων τη μειώνουν. Η μέτρια πρόσληψη λαχανικών ή πρωτεϊνών πλούσιων σε πουρίνη δεν φαίνεται να συνδέεται με την εμφάνιση της νόσου [Αναφ. 16ζ].

Βιβλιογραφία - Πηγές από το Διαδίκτυο

  1. (α) Merck Index, 12th ed, σελ. 1684. (β) Wikipedia: "Uric acid". (γ) McCrudden FH: "Uric acid" (Solubility of uric acid and urates, σελ. 48-56, μέσω της GoogleBooks). (δ) Thompson M, Woodman A: "Molecule of the month: Uric acid", University of Bristol, Department of Chemistry.

  2. (α) 1902 Encyclopedia (On-line Encyclopedia): "Carl Wilhelm Scheele". (β) the Snowden and Warfield family geneology website: "Carl Wilhelm Scheele (1742-1786)
Swedish Chemist the Discovery of Oxygen, Chlorine, Uric Acid and Barium Compounds".

  3. (α) Stenesh J: "Biochemistry ΙΙΙ: metabolism", University of Chicago Press (p. 360, μέσω της GoogleBooks). (β) Khalil F: "Excretion in reptiles: II Nitrogen constituents of urinary concretions of ovirabus snake Zamenis diadema, Schlegel", Journal Biological Chemistry, 172:101-103, 1947 (αρχείο PDF 147 KB). (γ) TutorVista.com: "Types of excretion".

  4. (α) American Chemical Society (Chemical Abstract Service): "Molecule of the week: Uric acid", 26/2/2006. (β) MedLine Plus (NIH): "Uric acid - blood". (γ) MedLine Plus (NIH): "Uric acid - urine". (δ) "Advnaced Organic Chemistry", Fieser & Fieser, Ed. Reihold, 1961, p.526

  5. (α) FAQs.org: "Emil Hermann Fischer Biography (1852-1919)". (β) NobelPrize.org: "Emil Fischer, the Nobel Prize in Chemistry 1902: Biography".

  6. Telo JP: "Radicals derived from uric acid and its methyl derivatives in aqueous solution: an EPR spectroscopy and theoretical study", Org. Biomol. Chem, 1:588-592, 2003 (αρχείο PDF 185 KB).

  7. (α) Sadovska G, Kron I, Königsberger E: "Solubility of uric acid in lithium chloride solutions", Monatshefte für Chemie / Chemical Monthly, 134(5):787-790, 2003 (Abstract). (β) Wikipedia: "Lithium pharmacology".

  8. (α) Wikipedia: "Alloxane". (β) Gorous FK, Malaisse WJ, Pipeleers DG: "Selective uptake of alloxan by pancreatic B-cells", Biochem. J. 208, 513-515, 1982 (αρχείο PDF, 351 KB). (γ) Benerjee S: "On the hypoglemic action of alloxan", J. Biol. Chem. 158:547-550, 1945 (αρχείο PDF 219 KB).

  9. (α) Wikipedia: "Murexide" . (β) University of Alberta, General Chemistry Laboratories: "Stoichiometry of a Nickel Coordination Compound". (γ) Scott P: "Millenia of Murex", Saudi Aramco World, April 2006. (δ) Ancient dyes, natural and synthetic: "The history and chemistry of the Murexide dye". (ε) Morris PJT, Travis AS (ColorantsHistory.org): "A History of the Internations Dyestuff Industry".

10. (α) Sanger Institute: "Family: Uricase (PF01014)". (β) Wikipedia: "Urate oxidase". (γ) Henry RJ, Cannon DC, Winkelman JW: "Clinical Chemistry: Principles and Technics", Bio-Science Laboratories, 2nd Ed., Harper & Row, 1974, pp. 538-541.(δ) Wolf PL, Williams D, Tsudata T, Acosta L: "Methods and Techniques in Clinical Chemistry: ", Wiley-Interscience, pp. 393-396, 1972. (δ) Worthington Biochemical Corporation: "Uricase".

11. (α) Wikipedia: "Guano". (β) Tojo S, Yushima T: "Uric acid and its metabolites in butterfly wings", Journal of Insect Physiology 18(3): 403-407, 409-422, 1972 (Abstract). (γ) HowStuffWorks.com: "How do fireflies light up?".

12. King MD: "The Medical Biochemistry Page: Nucleotide Metabolism". Indiana University, School of Medicine.

13. (α) Proctor P: "Similar functions of uric acid and ascorbate in man?", Nature 228:868-869, 1970 (Abstract). (β) Ames BN, Cathcart R, Schwiers E, Hochstein P: "Uric acid provides an antioxidant defense in human against oxidant- and radical-caused aging and cancer: A hypothesis", Proc Natl Acad Sci USA 79:6858-6862, 1981 (αρχείο PDF, 1,18 MB). (γ) Cutler RG: "Urate and ascorbate: their possible roles as antioxidants in determining longevity of mammalian species", Archives of Gerontology and Geriatrics 3: 321-348, 1984 (PubMed). (δ) Simic MG, Jovanovic SV: "Antioxidant mechanisms of uric acid", J Am Chem Soc 111:5778-5782, 1989 (Abstract). (ε) Becker BF: "Towards the physiological function of uric acid", Free Radic Biol Med 14: 615-631, 1993 (PubMed). (στ) Proctor PH: "Free radicals, uric acid, and human disease", Free Radic Biol Med 20: 761-762, 1996. (ζ) Βαλαβανίδης Α, Uppu RM, Zhang H: "Αντιοξειδωτικός και φαρμακολογικός ρόλος του ουρικού οξέος στα βιολογικά συστήματα. Πειραματική μελέτη των αντιοξειδωτικών μηχανισμών και προϊόντων ουρικού οξέος με υπεροξεινιτρίλιο", Φαρμακευτική 12: 61-68, 1999. (η) Baillie JK, Bates MG, Thompson AA, Waring WS, Partridge RW, Schnopp MF, Simpson A, Gulliver-Sloan F, Maxwell SR, Webb DJ: "Endogenous urate production augments plasma antioxidant antioxidant capacity in healthy lowland subjects exposed to high altitude", Chest 131: 1473-1478, 2007.

14. (α) Ames BN, Cathcart R, Scwiers E, Hochstein R: "Uric acid provides an antioxidant defense in humans against oxidants and radicals caused ageing and cancer. A hypothesis", Proc Nat Acad Sci USA, 79:6858-6862, 1981 (αρχείο PDF, 1,18 MB). (β) Kellogg EW, Fridovich I: "Liposome oxidation and erythrocyte lysis by enzymically generated superoxide and hydrogen peroxide", J. Biol. Chem., 252:6721-6728, 1977 (αρχείο PDF, 1,10 MB). (γ) Kean RB, Spitsin SV, Mikheeva T, Scott GS, Hooper DC: "The peroxynitrite scavenger uric acid prevents inflammatory cell invasion into the central nervous system in experimental allergic encephalomyelitis through maintenance of blood-central nervous system barrier integrity", The Journal of Immunology, 165: 6511-6518, 2000. (δ) Nishida Y: "Inhibition of lipid peroxidation by methylated analogues of uric acid", J Pharm Pharmacol., 43(12):885-887, 1991 (PubMed). (ε) Smith RC, Lawing L: "Antioxidant activity of uric acid and 3-N-ribosyluric acid with unsaturated fatty acids and erythrocyte membranes" Archives of Biochemistry and Biophysics, 223(1):166-172, 1983 (Abstract). (στ) Smith RC, Nunn V: "Prevention by antioxidants of the hemolysis of erythrocytes of cattle, pigs and humans treated with t-butyl hydroperoxide", Comp Biochem Physiol C. 84(1):79-82, 1986 (PubMed). (ζ) Smith RC, Nunn V: "Prevention by 3-N-ribosyluric acid of the oxidation of bovine hemoglobin by sodium nitrite", Arch Biochem Biophys. 232(1):348–353, 1984 (PubMed) (η) Meadows J, Smith RC: "Uric acid protection of nucleobases from ozone-induced degradation", Archives of Biochemistry and Biophysics 246: 838-845, 1986 (PubMed). (θ) Ostdal H, Andersen HJ, Nielsen JH: "Antioxidative activity of urate in bovine milk", J Agric Food Chem. 48(11):5588-92, 2000 (PubMed).

15. (α) Chemocare.com: "Hyperuricemia (High Uric Acid)". (β) Wikipedia: "Hyperuricemia". (γ) Qazi Y, Lahr JW (Emedicine -Medscape, Sept. 2009): "Hyperuricamia".

16. (α) MedicinNet.com: "Gout and Hyperuricemia". (β) dietaryfiberfood.com: "Gout Causes: List of diet/food sources high or low in purine content". (γ) Pittman JR, Bross MH: "Diagnosis and management of gout" American Family Physician, April 1999. (δ) Βικιπαίδεια: "Ουρική αρθρίτιδα". (ε) Τσανακτσή Α, Λιόσης Σ-ΝΚ, Αντωνόπουλος ΑΠ: "Ουρική αρθρίτιδα: Νεότερα δεδομένα για την παθογένεια και θεραπεία", Ελληνική Ρευματολογία, 19(2):118-128, 2008 (αρχείο PDF, 324 KB). (στ) Κάζης Α (MedNutrition.gr, Απρίλιος 2007): "Πώς η διατροφή βοηθά στη θεραπεία της ουρικής αρθρίτιδας". (ζ) Choi HK, Karen Atkinson K, Karlson EW, Willett W, Curhan G: "Purine-rich foods, dairy and protein Intake, and the risk of gout in men", The New England Journal of Medicine, 350(11):1093-1103, 2004.

17. (α) Wikipedia: "Allopurinol". (β) MedicineNet.com: "Medications and Drugs: Allopurinol". (γ) Wikipedia: "Probenecid". (δ) MedicineNet.com: "Medications and Drugs: Probenecid".