Xanthine

Xanthine
Structuurformule en molecuulmodel
Structuurformule van xanthine
Algemeen
Molecuulformule C5H4N4O2
IUPAC-naam 3,7-dihydropurine-2,6-dion
Andere namen 1H-purine-2,6-diol
Molmassa 152,11 g/mol
SMILES
c1[nH]c2c(n1)nc(nc2O)O
InChI
1S/C5H4N4O2/c10-4-2-3(7-1-6-2)8-5(11)9-4/h1H,(H3,6,7,8,9,10,11)
CAS-nummer 69-89-6
PubChem 1188
Wikidata Q50980
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
Schadelijk
Waarschuwing
H-zinnen H317 - H319
EUH-zinnen geen
P-zinnen P280 - P305+P351+P338
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand vast
Kleur wit
Smeltpunt (ontleedt) 350 °C
Oplosbaarheid in water (bij 16 °C) 0,069 g/L
(bij 100 °C) 0,711 g/L
Slecht oplosbaar in water
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

Xanthine, vroeger ook aangeduid als xanthinezuur en volgens de IUPAC 3,7-dihydro-purine-2,6-dion, is een purinebase die voorkomt in de meeste organen en weefsels van praktisch alle organismen. Verbindingen waarvan het centrale deel van het molecuul gevormd wordt door de twee ringen in xanthine, worden aangeduid als xanthines.

Medische toepassingen van xanthines

Esculaap Neem het voorbehoud bij medische informatie in acht.
Raadpleeg bij gezondheidsklachten een arts.

Xanthines vormen een groep alkaloïden die veel gebruikt worden vanwege de stimulerende effecten en als bronchodilatatoren, vooral in het behandelen van astma. De effecten zijn echter breed en de therapeutische breedte is smal waardoor ze niet het meestgebruike astmamedicijn zijn. Het therapeutische niveau is 10-20 microgram/mL bloed. Giftigheidtekenen zijn onder andere trillen en misselijkheid.

Gemethyleerde xanthinederivaten zijn cafeïne (in koffie en gewone thee), paraxanthine, theofylline en theobromine (vooral in chocolade). Deze stoffen remmen fosfodiesterase en adenosine.[1]

Xanthine, de stamverbinding, is een metaboliet van purines (uit guanine door guanine desaminase, uit hypoxanthine door xanthine oxidoreductase) en wordt zelf omgezet in urinezuur door het enzym xanthine oxidase. Sommige mensen hebben een tekort aan dit enzym waardoor xanthine niet (voldoende) kan worden omgezet in urinezuur. Deze zeldzame erfelijke aandoening wordt xanthinuria genoemd.

Xanthines zijn purinederivaten en worden in zeer kleine hoeveelheden gevonden in nucleïnezuren.

De verschillende methylxanthines hebben niet alleen effect op de luchtwegen, maar verhogen ook de hartslag en de kracht waarmee het hart pompt, bij hoge doses treden hartritmestoornissen op. In het centraal zenuwstelsel stimuleren zij alertheid, het ademhalingscentrum, en worden ze toegepast ter bestrijding van apneu bij kinderen. Bij hoge dosis treedt misselijkheid op, die niet met anti-braakmiddelen te bestrijden is. Methylxanthines stimuleren de afgifte van pepsine en maagzuur. Methylxanthines worden in de lever door cytochroom P450 gemetaboliseerd.

Tot de gemethyleerde xanthines behoren naast de al eerder genoemde groep ook aminophylline, IBMX, paraxanthine en pentoxifylline.[2] Deze stoffen werken zowel als

  1. competitieve niet-selectieve fosfodiesterase inhibitoren[3] waardoor de concentratie intracellulair cAMP stijgt, waardoor PKA geactiveerd wordt, inhibitie van TNF-alpha[2][4] en leukotrieen[5] synthese optreedt, en remming van ontstekingsverschijnselen en aangeboren immuniteit.[5]
  2. niet-selectieve adenosinereceptor antagonist[6] waarmee het slaperigheid veroorzakende adenosine tegengewerkt wordt.

De verschillende verbindingen vertonen een grote spreiding aan activiteit ten gevolge van het grote aantal subtypes van de receptor. Er is daarom een groot aantal synthetische xanthines ontwikkeld, en lang niet altijd met een of meer methylgroepen, in de zoektocht naar grotere selectiviteit voor het enzym fosfodiesterase of de subtypes van de adenosinereceptor.[7]

Voorbeelden

Basisstructuur van xanthines
Voorbeelden van xanthines
Naam R1 R2 R3 IUPAC-naam Komt voor in
Cafeïne CH3 CH3 CH3 1,3,7-trimethyl-1H-purine-2,6(3H,7H)-dione koffie, guarana, maté, thee, cola
Theobromine H CH3 CH3 3,7-dihydro-3,7-dimethyl-1H-purine-2,6-dione chocolade, maté
Theofylline CH3 CH3 H 1,3-dimethyl-7H-purine-2,6-dione thee, chocolade, maté
Xanthine H H H 3,7-dihydro-purine-2,6-dione planten, dieren
Bronnen, noten en/of referenties
  1. ↑ Gene A. Spiller. (1998). Caffeine. – CRC Press (Boca Raton) ISBN 0-8493-2647-8
  2. ↑ a b UJ. Deree, J.O. Martins, H. Melbostad, W.H. Loomis, R. Coimbra. (2008). Insights into the regulation of TNF-alpha production in human mononuclear cells: the effects of non-specific phosphodiesterase inhibition.. Clinics (Sao Paulo). 63 321–328 DOI:10.1590/S1807-59322008000300006
  3. ↑ D.M. Essayan. (2001). Cyclic nucleotide phosphodiesterases. J. Allergy Clin. Immunol.. 108 671–680 DOI:10.1067/mai.2001.119555
  4. ↑ L.J. Marques, L. Zheng, N. Poulakis, J. Guzman, U. Costabel. (1999). Pentoxifylline inhibits TNF-alpha production from human alveolar macrophages. Am. J. Respir. Crit. Care Med.. 159 508–511 Internetpagina: Internet
  5. ↑ a b M. Peters-Golden, C. Canetti, P. Mancuso, M.J. Coffey. (2005). Leukotrienes: underappreciated mediators of innate immune responses. J. Immunol.. 174 589–594 Internetpagina: Internet
  6. ↑ J.W. Daly, K.A. Jacobson, D. Ukena. (1987). Adenosine receptors: development of selective agonists and antagonists. Prog. Clin. Biol. Res.. 230 41–63
  7. ↑ Zie:
    • D.W.MacCorquodale. (1929). The synthesis of some alkylxanthines. J. Amer. Chem. Soc.. 51 2245–2251 DOI:10.1021/ja01382a042
    • A. Sunshine, E.M. Laska, C.E. Siegel (RICHARDSON-VICKS, INC). (1989). Analgesic and anti-inflammatory compositions comprising xanthines and methods of using same. Internetpagina: WO patent 1985002540, 22 maart 1989 toegekend
    • Constantin Koulbanis, Claude Bouillon, Patrick Darmenton (L'Oreal). Cosmetic compositions having a slimming action. Internetpagina: US patent 4288433, 4 september 1981 toegekend
    • J.W. Daly, W.L. Padgett, M.T. Shamim. (1986). Analogues of caffeine and theophylline: effect of structural alterations on affinity at adenosine receptors. J, Medicinal Chem,. 29 1305–1308 DOI:10.1021/jm00157a035
    • J.W. Daly, K.A. Jacobson, D. Ukena. (1987). Adenosine receptors: development of selective agonists and antagonists. Progress in Clinical and Biological Research. 230 41–63
    • O.H. Choi, M.T. Shamim, W.L. Padgett, J.W. Daly. (1988). Caffeine and theophylline analogues: correlation of behavioral effects with activity as adenosine receptor antagonists and as phosphodiesterase inhibitors. Life Sciences. 43 387–398 DOI:10.1016/0024-3205(88)90517-6
    • M.T. Shamim, D. Ukena, W.L. Padgett, J.W. Daly. (1989). Effects of 8-phenyl and 8-cycloalkyl substituents on the activity of mono-, di-, and trisubstituted alkylxanthines with substitution at the 1-, 3-, and 7-positions. J. Medicinal Chem.. 32 1231–1237 DOI:10.1021/jm00126a014
    • J.W. Daly, I. Hide, C.E. Müller, M. Shamim. (1991). Caffeine analogs: structure-activity relationships at adenosine receptors. Pharmacology. 42 309–321 DOI:10.1159/000138813
    • D. Ukena, C. Schudt, G.W. Sybrecht. (1993). Adenosine receptor-blocking xanthines as inhibitors of phosphodiesterase isozymes. Biochemical Pharmacology. 45 847–851 DOI:10.1016/0006-2952(93)90168-V Internetpagina: Internet
    • J.W. Daly. (2000). Alkylxanthines as research tools. Journal of the Autonomic Nervous System. 81 44–52 DOI:10.1016/S0165-1838(00)00110-7 Internetpagina: Internet
    • J.W. Daly. (2007). Caffeine analogs: biomedical impact. Cellular and Molecular Life Sciences. 64 2153–2169 DOI:10.1007/s00018-007-7051-9
    • M.P. González, C. Terán, M. Teijeira. (2008). Search for new antagonist ligands for adenosine receptors from QSAR point of view. How close are we?. Medicinal Research Reviews. 28 329–371 DOI:10.1002/med.20108
    • P.G. Baraldi, M.A. Tabrizi, S. Gessi, P.A. Borea. (2008). Adenosine receptor antagonists: translating medicinal chemistry and pharmacology into clinical utility. Chemical Reviews. 108 238–263 DOI:10.1021/cr0682195