Мочевая кислота - Uric acid

Мочевая кислота
Harnsäure Ketoform.svg
Мочевая кислота3D.png
Флуоресцентная мочевая кислота.JPG
Кристаллы уратов в поляризованном свете
Имена
Предпочтительное название IUPAC
7,9-дигидро-1 H -пурин-2,6,8 (3 H ) -трион
Другие имена
2,6,8-триоксипурин; 2,6,8-тригидроксипурин; 2,6,8-триоксопурин; 1 H- Пурин-2,6,8-триол
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
3DMet
156158
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
DrugBank
ECHA InfoCard 100.000.655 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
КЕГГ
MeSH Мочевая кислота + кислота
UNII
  • InChI = 1S / C5H4N4O3 / c10-3-1-2 (7-4 (11) 6-1) 8-5 (12) 9-3 / h5,12H, (H, 9,10) (H, 7, 8,11) ☒N
    Ключ: DZGSAURIFGGOJK-UHFFFAOYSA-N ☒N
  • лактамная форма: O = C1Nc2nc (= O) nc2C (= O) N1
  • промежуточная форма: Oc0nc (O) nc1c0NC (= O) N1
  • лактимная форма: Oc0nc (O) nc1c0N = C (O) N1
  • уратный моноанион: Oc0nc (O) nc1c0N = C ([O -]) N1
Характеристики
C 5 H 4 N 4 O 3
Молярная масса 168,112  г · моль -1
Появление Белые кристаллы
Температура плавления 300 ° С (572 ° F, 573 К)
6 мг / 100 мл (при 20 ° С)
журнал P −1,107
Кислотность (p K a ) 5,6
Основность (p K b ) 8,4
−6,62 × 10 −5  см 3 моль −1
Термохимия
166,15 Дж · К −1  моль −1 (при 24,0 ° C)
173,2 Дж  · К −1 моль −1
От −619,69 до −617,93 кДж моль −1
От -1921,2 до -1919,56 кДж моль -1
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверить  ( что есть   ?) проверитьY☒N
Ссылки на инфобоксы

Мочевая кислота представляет собой гетероциклическое соединение из углерода , азота , кислорода и водорода с формулой С 5 Н 4 Н 4 O 3 . Он образует ионы и соли, известные как ураты, и кислые ураты , такие как урат аммониевой кислоты. Мочевая кислота является продуктом метаболического распада пуриновых нуклеотидов и является нормальным компонентом мочи . Высокие концентрации мочевой кислоты в крови могут привести к подагре и связаны с другими заболеваниями, включая диабет и образование почечных камней урата аммониевой кислоты .

Химия

Мочевая кислота была впервые выделена из камней в почках в 1776 году шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле . В 1882 году украинский химик Иван Горбачевский впервые синтезировал мочевую кислоту путем плавления мочевины с глицином .

Мочевая кислота проявляет лактамно-лактимовую таутомерию (также часто описываемую как кето-енольная таутомерия ). Хотя ожидается, что лактимная форма будет обладать некоторой степенью ароматичности , мочевая кислота кристаллизуется в форме лактама, и вычислительная химия также указывает на то, что таутомер является наиболее стабильным. Мочевая кислота представляет собой дипротонную кислоту с p K a1  = 5,4 и p K a2  = 10,3, таким образом, при физиологическом pH она преимущественно существует в виде моноионного уратного иона.

Таутомеры мочевой кислоты и уратов
Harnsäure Ketoform.svg
Equilibrium2.svg
Harnsäure Enolform.svg p K a1
Equilibrium2.svg
Urat.svg
Лактамная форма Лактим форма Урат-ион

Растворимость воды

В целом, вода растворимость мочевой кислоты и ее щелочных металлов и щелочно - земельных солей является довольно низким. Все эти соли обладают большей растворимостью в горячей воде, чем в холодной, что облегчает перекристаллизацию. Эта низкая растворимость имеет важное значение для этиологии подагры. Растворимость кислоты и ее солей в этаноле очень низкая или незначительная. В смесях этанол / вода растворимость находится где-то между конечными значениями для чистого этанола и чистой воды.

Растворимость уратных солей (граммы воды на грамм соединения)
Сложный Холодная вода Кипящая вода
Мочевая кислота 15 000 2 000
Гидроурат аммония - 1,600
Литий гидрогенурат 370 39
Натрия гидрогенурат 1,175 124
Гидроурат калия 790 75
Дигидрогендиурат магния 3750 160
Дигидрогендиурат кальция 603 276
Динатрий урат 77 -
Дикалия урат 44 год 35 год
Урат кальция 1,500 1,440
Стронция урат 4 300 1,790
Урат бария 7 900 2 700

Приведенные цифры показывают, какая масса воды требуется для растворения единицы массы указанного соединения. Чем меньше число, тем больше растворяется вещество в указанном растворителе.

Биохимия

Ксантиноксидаза - это фермент, который катализирует образование мочевой кислоты из ксантина и гипоксантина , которые, в свою очередь, производятся из других пуринов . Ксантиноксидаза - это большой фермент, активный центр которого состоит из металлического молибдена, связанного с серой и кислородом. Внутри клеток ксантиноксидаза может существовать в виде ксантиндегидрогеназы и ксантиноксиредуктазы, которая также была очищена из коровьего молока и экстрактов селезенки . Мочевая кислота выделяется в условиях гипоксии (низкое насыщение кислородом).

Генетическое и физиологическое разнообразие

Приматы . У людей и высших приматов мочевая кислота (на самом деле ион урата водорода) является конечным продуктом окисления (распада) пуринового метаболизма и выводится с мочой, тогда как у большинства других млекопитающих фермент уриказа дополнительно окисляет мочевую кислоту до аллантоина . Утрата уриказы у высших приматов параллельна схожей потере способности синтезировать аскорбиновую кислоту , что позволяет предположить, что ураты могут частично заменять аскорбат у таких видов. И мочевая кислота, и аскорбиновая кислота являются сильными восстановителями ( донорами электронов ) и мощными антиоксидантами . У людей более половины антиоксидантной способности плазмы крови обеспечивается ионом урата водорода.

Люди . Нормальный диапазон концентрации мочевой кислоты (или иона урата водорода) в крови человека составляет от 25 до 80 мг / л для мужчин и от 15 до 60 мг / л для женщин (но см. Ниже несколько другие значения). У человека могут быть уровни сыворотки до 96 мг / л и не быть подагры. У людей около 70% суточной утилизации мочевой кислоты происходит через почки, а у 5–25% людей нарушение почечной (почечной) экскреции приводит к гиперурикемии . Нормальное выведение мочевой кислоты с мочой составляет от 250 до 750 мг в день (концентрация от 250 до 750 мг / л, если в день выделяется один литр мочи, что выше, чем растворимость мочевой кислоты, поскольку она находится в форме растворенной кислоты. ураты).

Собаки . У далматинских собак есть генетический дефект поглощения мочевой кислоты печенью и почками , что приводит к снижению конверсии в аллантоин, поэтому эта порода выделяет с мочой мочевую кислоту, а не аллантоин.

Птицы и рептилии . У птиц и рептилий , а также у некоторых млекопитающих, обитающих в пустыне (таких как крыса-кенгуру ), мочевая кислота также является конечным продуктом пуринового метаболизма, но выделяется с фекалиями в виде сухой массы. Это включает сложный метаболический путь, который является энергетически дорогостоящим по сравнению с переработкой других азотистых отходов, таких как мочевина (из цикла мочевины ) или аммиак , но имеет преимущества в сокращении потерь воды и предотвращении обезвоживания.

Беспозвоночные . Platynereis dumerilii , морской многощетинковый червь, использует мочевую кислоту в качестве полового феромона . Самка этого вида выделяет мочевую кислоту в воду во время спаривания , чтобы заставить самцов выделять сперму.

Генетика

Хотя такие продукты, как мясо и морепродукты, могут повышать уровень уратов в сыворотке, генетические вариации вносят гораздо больший вклад в высокий уровень уратов в сыворотке. У части людей есть мутации в белках, ответственных за выведение мочевой кислоты почками. К настоящему времени идентифицированы варианты в пределах ряда генов: SLC2A9 ; ABCG2 ; SLC17A1 ; SLC22A11 ; SLC22A12 ; SLC16A9 ; GCKR ; LRRC16A ; и ПДЗК1 . Известно, что SLC2A9 переносит как мочевую кислоту, так и фруктозу .

Клиническое значение и исследования

В человеческой плазме крови , то ссылка на диапазон мочевой кислоты , как правило , 3.4-7.2 мг на 100 мл (200-430 мкмоль / л) для мужчин и 2.4-6.1 мг на 100 мл для женщин (140-360 мкмоль / л). Концентрации мочевой кислоты в плазме крови выше и ниже нормального диапазона известны как гиперурикемия и гипоурикемия соответственно . Аналогичным образом, концентрации мочевой кислоты в моче выше и ниже нормы известны как гиперурикозурия и гипоурикозурия . Уровень мочевой кислоты в слюне может быть связан с уровнем мочевой кислоты в крови.

С высоким содержанием мочевой кислоты

Гиперурикемия (высокий уровень мочевой кислоты), которая вызывает подагру , имеет различные потенциальные причины:

Подагра

Опрос 2011 года в США показал, что у 3,9% населения была подагра, а у 21,4% - гиперурикемия без симптомов.

Избыток мочевой кислоты в крови может вызвать подагру - болезненное состояние, возникающее в результате осаждения игольчатых кристаллов мочевой кислоты в суставах , капиллярах , коже и других тканях. Подагра может возникнуть, когда уровень мочевой кислоты в сыворотке составляет всего 6 мг на 100 мл (357 мкмоль / л), но у человека могут быть значения в сыворотке до 9,6 мг на 100 мл (565 мкмоль / л) и не быть подагры.

У людей пурины метаболизируются в мочевую кислоту, которая затем выводится с мочой. Употребление некоторых видов продуктов, богатых пуринами, особенно мяса и морепродуктов, увеличивает риск подагры. Подагра может возникнуть из-за регулярного употребления мяса, например печени, почек и сладкого хлеба, а также некоторых видов морепродуктов, включая анчоусы, сельдь, сардины, мидии, гребешок, форель, пикшу, скумбрию и тунец. Однако умеренное потребление богатых пуринами овощей не связано с повышенным риском подагры.

Одним из способов лечения подагры в XIX веке было введение солей лития ; урат лития более растворим. Сегодня воспаление во время приступов чаще лечится НПВП , колхицином или кортикостероидами , а уровень уратов контролируется аллопуринолом . Аллопуринол, который слабо ингибирует ксантиноксидазу, является аналогом гипоксантина, который гидроксилируется ксантин оксидоредуктазой в положении 2 с образованием оксипуринола.

Синдром лизиса опухоли

Синдром лизиса опухоли , чрезвычайное состояние, которое может возникнуть в результате рака крови , вызывает высокий уровень мочевой кислоты в крови, когда опухолевые клетки выпускают свое содержимое в кровь либо спонтанно, либо после химиотерапии . Синдром лизиса опухоли может привести к острому повреждению почек, когда кристаллы мочевой кислоты откладываются в почках. Лечение включает  гипергидратацию для разбавления и выведения мочевой кислоты с мочой , расбуриказу для снижения уровней плохо растворимой мочевой кислоты в крови или аллопуринол для подавления катаболизма пуринов от повышения уровня  мочевой кислоты.

Синдром Леша-Найхана

Синдром Леша – Найхана , редкое наследственное заболевание, также связан с высоким уровнем мочевой кислоты в сыворотке крови. При этом синдроме наблюдаются спастичность, непроизвольные движения и умственная отсталость, а также проявления подагры.

Сердечно-сосудистые заболевания

Гиперурикемии могут увеличить факторы риска для сердечно - сосудистых заболеваний .

Сахарный диабет 2 типа

Гиперурикемия может быть следствием инсулинорезистентности при диабете, а не его предшественником. Одно исследование показало, что высокий уровень мочевой кислоты в сыворотке крови связан с более высоким риском диабета 2 типа , независимо от ожирения , дислипидемии и гипертонии . Гиперурикемия связана с компонентами метаболического синдрома , в том числе у детей.

Камни мочевой кислоты

Камни в почках могут образовываться из-за отложений микрокристаллов урата натрия.

Уровни насыщения мочевой кислоты в крови могут привести к одной из форм почечных камней, когда ураты кристаллизуются в почках. Эти камни из мочевой кислоты являются рентгенопрозрачными и поэтому не видны на рентгеновском снимке брюшной полости . Кристаллы мочевой кислоты также могут способствовать образованию камней оксалата кальция , действующих как «затравочные кристаллы».

Низкая мочевая кислота

Низкий уровень мочевой кислоты ( гипоурикемия ) может иметь множество причин. Низкое потребление цинка с пищей приводит к снижению уровня мочевой кислоты. Этот эффект может быть еще более выраженным у женщин, принимающих оральные контрацептивы. Севеламер , препарат, показанный для профилактики гиперфосфатемии у людей с хронической почечной недостаточностью , может значительно снизить уровень мочевой кислоты в сыворотке крови.

Рассеянный склероз

Метаанализ 10 исследований случай-контроль показал, что уровни мочевой кислоты в сыворотке пациентов с рассеянным склерозом были значительно ниже, чем у здоровых людей контрольной группы, что, возможно, указывает на диагностический биомаркер рассеянного склероза.

Нормализация низкого уровня мочевой кислоты

Коррекция низкого или недостаточного уровня цинка может помочь повысить уровень мочевой кислоты в сыворотке .

Смотрите также

  • Теакрин или 1,3,7,9-тетраметилуриновая кислота, пуриновый алкалоид, содержащийся в некоторых чаях.
  • Урацил - пуриновое азотистое основание, названное Робертом Берендом, который пытался синтезировать производные мочевой кислоты.

использованная литература

внешние ссылки