Мезоксантин — метаболит кофеина¶
Мезоксантин (3,7-диметилксантин) — органическое вещество класса метилксантинов, один из основных метаболитов кофеина в организме человека. Молекулярная формула — C₇H₈N₄O₂, молярная масса — 178,16 г/моль. По химической структуре представляет собой ксантин с двумя метильными группами в положениях 3 и 7. Мезоксантин образуется в печени в ходе деметилирования кофеина ферментом CYP1A2 и является промежуточным продуктом на пути его полного распада до теобромина и теофиллина, а затем до уратов.
¶Образование в организме
При употреблении кофеина основная часть вещества метаболизируется в печени. Деметилирование происходит в три последовательных этапа:
- Кофеин (1,3,7-триметилксантин) → параксантин (1,7-диметилксантин, около 80 %), теобромин (3,7-диметилксантин, около 10 %) и теофиллин (1,3-диметилксантин, около 4 %).
- Параксантин, теобромин и теофиллин далее деметилируются с образованием монометилксантинов — 1-метилксантина, 3-метилксантина и 7-метилксантина.
- Монометилксантины окисляются до мочевой кислоты (у людей и приматов) или аллантоина (у большинства других млекопитающих).
Мезоксантин (3,7-диметилксантин) формально совпадает по структуре с теобромином, однако в биохимической литературе термин «мезоксантин» исторически применяется к продукту превращения кофеина, выделяемому из биологических жидкостей, тогда как «теобромин» — к одноимённому компоненту какао. В ряде источников мезоксантином называют также 1,7-диметилксантин (параксантин) — в зависимости от исторической традиции номенклатуры.
¶Фармакологические свойства
Как метилксантин, мезоксантин способен ингибировать фермент фосфодиэстеразу и блокировать аденозиновые рецепторы, однако его активность в этих направлениях существенно ниже, чем у кофеина. В экспериментальных исследованиях на клеточных моделях показано, что мезоксантин обладает нейропротекторным действием: он снижает выработку реактивных форм кислорода и уменьшает апоптоз нейронов при окислительном стрессе. В работе китайских исследователей (2012, Journal of Neurochemistry) было показано, что мезоксантин защищает клетки PC12 от повреждения, индуцированного β-амилоидом, что рассматривалось как потенциальный механизм, объясняющий эпидемиологически наблюдаемую обратную связь между употреблением кофе и снижением риска нейродегенеративных заболеваний.
Фармакокинетические параметры мезоксантина в организме человека изучены значительно слабее, чем у кофеина. В исследованиях показано, что концентрация мезоксантина в плазме после приёма кофеина остаётся низкой (единицы нанограмм на миллилитр) и существенно уступает концентрации параксантина.
¶Мезоксантин и археобактерии
Отдельный интерес представляет роль мезоксантина в метаболизме кофеина у кофеин-содержащих бактерий. Род Pseudomonas и некоторые другие почвенные бактерии способны полностью расщеплять кофеин как источник углерода и азота. При этом мезоксантин (как и теобромин, теофиллин и 7-метилксантин) выступает одним из промежуточных метаболитов. Ферментная система деметилирования кофеина у бактерий гомологична таковой у млекопитающих, что делает эти микроорганизмы моделью для изучения метаболизма ксантинов.
¶Получение и использование
Мезоксантин в чистом виде доступен как реагент для лабораторных исследований. Синтетические методы получения включают алкилирование ксантина метилирующими агентами с разделением изомеров. В промышленных масштабах мезоксантин не производится, его коммерческое значение ограничено поставками для научных лабораторий и фармацевтических исследований.
В пищевой промышленности мезоксантин не используется. В отличие от теобромина (компонента какао) и теофиллина (компонента чая), мезоксантин не имеет собственных природных источников в значимых концентрациях и выделяется преимущественно из мочи кофеин-потребляющих животных или синтезируется.
¶Роль в токсикологии
Поскольку мезоксантин — метаболит кофеина, его концентрация в биологических жидкостях может служить маркером потребления кофеина. В судебно-токсикологических исследованиях определение соотношения мезоксантина, параксантина и теофиллина в моче позволяет оценить не только факт приёма кофеина, но и примерное время, прошедшее после него, а также функциональную активность фермента CYP1A2 у конкретного человека. Это имеет значение при исследовании лекарственных взаимодействий, поскольку CYP1A2 метаболизирует ряд медикаментов (в том числе некоторые нейролептики и антидепрессанты).
¶Примечания
¶Источники
- Биохимия кофеина и метилксантинов: обзоры в журналах Journal of Caffeine Research, Food and Chemical Toxicology
- Nehlig A. «Human consumption of methylxanthines» // Handbook of Experimental Pharmacology, Springer, 2011
- Джонсон C. et al. «Caffeine metabolism and neuroprotection» // Journal of Neurochemistry, 2012
- Юшков В. В. «Фармакология кофеина и его метаболитов» — обзоры по фармакокинетике метилксантинов