กรดยูริก

กรดยูริก(อังกฤษ:Uric acid) เป็นสารประกอบเฮเทอโรไซคลิก(heterocyclic) ที่มีคาร์บอนไนโตรเจนออกซิเจนและไฮโดรเจนโดยมีสูตรเคมีเป็น C5H4N4O3มันมีรูปแบบทั้งเป็นไอออนและเกลือที่เรียกว่าเกลือยูเรต (urate) และเกลือกรดยูเรต (acid urate) เช่น ammonium acid urate
กรดยูริกเป็นผลของกระบวนการสลายทางเมแทบอลิซึมของนิวคลีโอไทด์คือพิวรีน(purine) และเป็นองค์ประกอบปกติของปัสสาวะการมีกรดยูริกในเลือดสูงอาจทำให้เกิดโรคเกาต์และสัมพันธ์กับโรคอื่น ๆ รวมทั้งโรคเบาหวานและนิ่วในไตที่เกิดจาก ammonium acid urate
กรดยูริกเป็นกรดไดพร็อกติก (diprotic acid)ประเภทหนึ่ง โดยมี pKa1= 5.4 และ pKa2= 10.3ดังนั้น ในภาวะที่เป็นด่างมากคือมีค่าpHสูง มันจะอยู่ในรูปแบบไอออนยูเรตเต็มตัวและมีประจุสองหน่วย แต่ที่ค่า pH ในระบบชีวภาพ หรือเมื่อมีไอออนไบคาร์บอเนตอยู่ด้วย มันก็อยู่ในรูปแบบไฮโดรเจนยูเรต (hydrogen urate) หรือไอออนกรดยูเรต ซึ่งมีประจุหน่วยเดียว
เนื่องจากการแตกตัวเป็นไอออนโดยประจุที่สองเกิดได้ง่ายมาก เกลือยูเรตแบบเต็มตัวจึงแยกสลายด้วยน้ำเป็นไฮโดรเจนยูเรตที่ค่า pH ประมาณกลาง ๆ
มันเป็นสารประกอบแอโรแมติกเพราะการมี pi bonding ในวงแหวนทั้งสอง
เพราะเป็นสารอนุพันธ์ของพิวรีน (purine) แบบเฮเทอโรไซคลิก (heterocyclic) และไบไซคลิก (bicyclic) กรดยูริกจะไม่ให้โปรตอนคือH(protonation) จากออกซิเจน (คือจากด้าน −OH) เหมือนกับกรดคาร์บอกซิลิกงานศึกษาด้วยการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์กับไอออนของไฮโดรเจนยูเรตของผลึกแอมโมเนียมไฮโดรเจนยูเรต (ammonium hydrogen urate) ซึ่งเกิดในร่างกาย (in vivo) โดยเป็นตะกอนสะสมเนื่องจากโรคเกาต์แสดงว่า ออกซิเจนแบบคีโทนในตำแหน่งที่ 2 ของโครงสร้างพิวรีน (บนคาร์บอนระหว่างไนโตรเจนสองอะตอมในวงแหวนที่มีสมาชิก 6 หน่วย)
อยู่ในรูปแบบของ OH group ในขณะที่ออกซิเจนที่อยู่ข้าง ๆไนโตรเจนในตำแหน่งที่ 1 และ 3 มีประจุไอออนร่วมกันในวงแหวนแบบ pi-resonance-stabilized ที่มีสมาชิก 6 หน่วย
ดังนั้น ในขณะที่กรดอินทรีย์โดยมากจะให้โปรตอน (deprotonated) เนื่องกับการแตกตัวเป็นไอออนของพันธะเคมีไฮโดรเจน-ออกซิเจนที่มีขั้ว
ปกติพร้อมกับการเกิด resonance stabilization โดยมีผลเป็นไอออนคาร์บอกซิเลต
กรดยูริกจะให้โปรตอนจากอะตอมไนโตรเจน และจะใช้หมู่ keto/hydroxy ที่เป็นเทาโทเมอร์สำหรับถอนอิเล็กตรอนเพื่อเพิ่มค่า pK1วงแหวนที่มี 5 หน่วยยังมีหมู่ keto (ในตำแหน่งที่ 8) ล้อมรอบด้วยหมู่อะมิโนทุติยภูมิสองหน่วย (ในตำแหน่ง 7 และ 9)
และการเสียโปรตอนของหน่วยเหล่านี้ที่ค่า pH สูงก็จะสามารถอธิบายค่า pK2และปฏิกิริยาโดยเป็นกรดไดพร็อกติกการจัดระเบียบใหม่เป็นเทาโทเมอร์และ pi-resonance stabilization ในรูปแบบที่คล้ายกัน ก็จะทำให้ไอออนนี้เสถียรโดยระดับหนึ่ง
การคำนวณดูจะบ่งว่า ในสารละลาย (และในเฟสที่เป็นแก๊ส) รูปแบบที่มีประจุเดียวจะไม่มีไฮโดรเจนบนออกซิเจน และจะไม่มีไฮโดรเจนหนึ่งไม่ว่าจะเป็นบนไนโตรเจนตำแหน่ง 9 หรือบนไนโตรเจนตำแหน่ง 3
เทียบกับกรดยูริกที่ไม่ได้แตกประจุซึ่งจะมีไฮโดรเจนอยู่ที่ไนโตรเจนหมดทั้งสี่ตำแหน่ง(ในโครงสร้างที่แสดงด้านบนขวา NH ที่บนขวาบนวงแหวนที่มี 6 หน่วยคือ "1" ถ้านับตามเข็มนาฬิกาไปรอบ ๆ วงแหวน "6" ก็คือคาร์บอนแบบคีโทนที่ยอดของวงแหวน
ส่วน NH บนยอดของวงแหวนมี 5 หน่วยนับเป็น "7" เมื่อนับย้อนเข็มนาฬิกาตามวงแหวน NH ด้านล่างก็จะเป็น "9")
กรดยูริกแยกออกจากนิ่วไตเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1776 โดยนักเคมีชาวสวีเดน(Carl Wilhelm Scheele)ต่อมาในปี 1882 นักเคมีชาวยูเครน(Ivan Horbaczewski) จึงเป็นคนแรกที่สังเคราะห์กรดยูเรตโดยหลอมละลายยูเรียกับไกลซีน
โดยทั่วไปแล้ว การละลายได้ของกรดยูริกและเกลือของมันที่เป็นโลหะแอลคาไลและโลหะแอลคาไลน์เอิร์ทจะค่อนข้างต่ำ	
เกลือทั้งหมดเหล่านี้ละลายในน้ำร้อนได้ดีกว่าน้ำเย็น ทำให้สามารถตกผลึกใหม่ได้ง่าย
การละลายได้ไม่ดีเป็นสมุฏฐานสำคัญอย่างหนึ่งของโรคเกาต์การละลายได้ของกรดและเกลือต่าง ๆ ของมันในเอทานอลจะต่ำมากหรือไม่สำคัญ
เมื่ออยู่ในเอทานอลหรือในน้ำ เอทานอลและน้ำแทบจะมีค่าเป็นสารบริสุทธิ์
ตัวเลขในตารางบ่งมวลน้ำที่จำเป็นเพื่อละลายมวลสารดังที่กำหนด
ตัวเลขยิ่งต่ำเท่าไร ก็แสดงว่ายิ่งละลายได้มากขึ้นเท่านั้น
เอนไซม์xanthine oxidase จะเร่งปฏิกิริยาการสร้างกรดยูริกจาก xanthine และ hypoxanthine ซึ่งก็เป็นผลผลิตจากพิวรีนประเภทอื่น ๆ
xanthine oxidase เป็นเอนไซม์โมเลกุลใหญ่ที่มีตำแหน่งกัมมันต์ซึ่งประกอบด้วยโลหะโมลิบดีนัมยึดอยู่กับกำมะถันและออกซิเจนภายในเซลล์ xanthine oxidase อาจอยู่ในรูปแบบ xanthine dehydrogenase และ xanthine oxireductase ซึ่งสามารถกลั่นได้จากนมและม้ามของวัวและควายร่างกายจะหลั่งกรดยูริกออกเมื่อขาดออกซิเจน
ในมนุษย์และไพรเมตระดับสูง กรดยูริก ปกติในรูปแบบไอออนไฮโดรเจนยูเรต จะเป็นผลผลิตขั้นสุดท้ายจากเมแทบอลิซึมของพิวรีน และขับออกทางปัสสาวะในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่น ๆ โดยมาก จะมีเอนไซม์ uricase ที่ช่วยเติมออกซิเจนและเปลี่ยนกรดให้กลายเป็น allantoinการเสีย uricase ในไพรเมตระดับสูงคล้ายกับการเสียสมรรถภาพการผลิตวิตามินซีจึงเกิดสมมติฐานว่า ยูเรตอาจแทนวิตามินซีได้เป็นบางส่วนในสปีชีส์เหล่านี้ทั้งกรดยูริกและวิตามินซีเป็นตัวลดออกซิเจน (reducing agent) ที่มีกำลังโดยเป็นตัวให้อิเล็กตรอนและเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่ดี
ในมนุษย์ สมรรถภาพต้านอนุมูลอิสระครึ่งหนึ่งภายในน้ำเลือดจะมาจากไอออนไฮโดรเจนยูเรต
ระดับความเข้มข้นของกรดยูริก (หรือไอออนไฮโดรเจนยูเรต) ในเลือดมนุษย์อยู่ที่ 25-80มิลลิกรัม/ลิตร(mg/L) ในชาย และ 15-60 mg/L ในหญิง(แต่ให้ดูต่อ ๆ ไปในเรื่องการมีค่าที่ต่างกว่าบ้าง) บุคคลหนึ่ง ๆ สามารถมีค่ากรดยูริกสูงถึง 96 mg/L โดยไม่มีโรคเกาต์ในมนุษย์ ไตเป็นตัวกำจัดกรดยูริก 70% ในแต่ละวัน และในมนุษย์ 5-25% ภาวะไตเสื่อมจะทำให้เกิดภาวะกรดยูริกเกินในเลือดการถ่ายกรดยูริกออกในปัสสาวะอยู่ระหว่าง 250-750mgต่อวัน เป็นความเข้มข้น 250-750 มิลลิกรัม/ลิตร (mg/L) ถ้าผลิตปัสสาวะ 1 ลิตรต่อวัน ซึ่งเป็นการละลายที่สูงกว่าการละลายได้ของกรดก็เพราะมันอยู่ในรูปแบบของ acid urate ละลาย
สุนัขพันธุ์แดลเมเชียนมีความบกพร่องทางพันธุกรรมในการดูดซึมกรดยูริกเข้าในตับและไตทำให้เปลี่ยนกรดเป็น allantoin ลดลง ดังนั้น พันธุ์นี้จึงถ่ายกรดยูริกในปัสสาวะ ไม่ใช่ allantoin
ในนกและสัตว์เลื้อยคลานและในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อยู่ในทะเลทรายเป็นบางชนิด (เช่นสัตว์ฟันแทะในสกุลDipodomys) กรดยูริกก็เป็นผลผลิตขั้นสุดท้ายจากเมทาบอลิซึมของพิวรีนด้วย แต่จะถ่ายออกในอุจจาระโดยเป็นของแห้ง
ซึ่งจะต้องผ่านวิถีเมแทบอลิซึมที่ซับซ้อนและใช้พลังงานมากเทียบกับการแปรรูปของเสียที่เป็นไนโตรเจนอื่น ๆ เช่น ยูเรีย (จากวงจรยูเรีย) หรือแอมโมเนียแต่ก็มีประโยชน์ลดการเสียน้ำและป้องกันภาวะขาดน้ำ
ส่วนหนอนน้ำชั้นโพลีคีทาคือPlatynereis dumeriliiกรดยูริกเป็นฟีโรโมนทางเพศที่ปล่อยออกในน้ำโดยตัวเมียเมื่อกำลังผสมพันธุ์ ซึ่งกระตุ้นให้ตัวผู้ปล่อยตัวอสุจิ
คนส่วนหนึ่งจะมีการกลายพันธุ์ของโปรตีนที่มีหน้าที่ขับกรดยูริกออกผ่านไตยีนที่มีส่วนร่วมกับการกลายพันธุ์นี้รวมทั้งSLC2A9,ABCG2,SLC17A1,SLC22A11,SLC22A12,SLC16A9,GCKR,LRRC16A, และPDZK1โดยSLC2A9พบว่า ขนส่งทั้งกรดยูริกและฟรักโทส
ในน้ำเลือดมนุษย์ พิสัยอ้างอิงของกรดยูริกปกติจะอยู่ระหว่าง 3.4-7.2mg/dL(200-430µmol/L) สำหรับชาย และ 4-6.1 mg/dL (140-360 µmol/L) สำหรับหญิงโดย 1 mg/dL จะเท่ากับ 59.48 µmol/L ความเข้มข้นกรดยูริกในเลือดที่สูงหรือต่ำกว่าพิสัยปกติเป็นอาการที่เรียกว่าภาวะกรดยูริกเกินในเลือด(hyperuricemia) และภาวะกรดยูริกต่ำในเลือด (hypouricemia) โดยนัยเดียวกัน กรดยูริกที่สูงหรือต่ำกว่าปกติในปัสสาวะเรียกว่า ภาวะกรดยูริกเกินในปัสสาวะ (hyperuricosuria) และภาวะกรดยูริกต่ำในปัสสาวะ (hypouricosuria) ระดับกรดยูริกในน้ำลายอาจสัมพันธ์กับระดับกรดในเลือด
ภาวะกรดยูริกเกินในเลือด(hyperuricemia) ซึ่งกระตุ้นให้เกิดโรคเกาต์อาจมีแหล่งกำเนิดหลายเหตุ
การมีกรดยูริกเกินในเลือดสามารถกระตุ้นให้เกิดโรคเกาต์ซึ่งเป็นโรคสร้างความเจ็บปวดโดยมีผลเป็นกรดยูริกตกผลึกเป็นรูปเข็มที่ข้อต่อหลอดเลือดฝอยผิวหนังและเนื้อเยื่ออื่น ๆโรคเกาต์สามารถเกิดเมื่ระดับกรดยูริกในเลือดอาจถึงค่าเพียงแค่ 6 mg/dL (~357 µmol/L) แต่บุคคลหนึ่ง ๆ ก็อาจมีค่าถึง 9.6 mg/dL (~565 µmol/L) และก็ยังไม่เกิดโรค
ในมนุษย์พิวรีนจะผ่านเมแทบอลิซึมกลายเป็นกรดยูริกแล้วก็จะขับออกทางปัสสาวะ
การบริโภคอาหารที่มีพิวรีนสูงบางประเภท โดยเฉพาะเนื้อสัตว์และอาหารทะเล จะเพิ่มโอกาสเสี่ยง
การจำกัดอาหารอาจช่วยลดระดับกรดยูริกในเลือด แม้จะไม่ใช่วิธีรักษาให้หาย แต่ก็อาจช่วยลดความเสี่ยงที่โรคจะแย่ลงจนถึงกับเจ็บ และช่วยชลอความเสียหายต่อข้อต่อที่เป็นไปอย่างต่อเนื่อง อาหารบางอย่างควรหลีกเลี่ยงแต่ก็ไม่ใช่อาหารที่มีพิวรีนทั้งหมด เป้าหมายของโปรแกรมอาหารก็เพื่อลดความเสี่ยง ช่วยรักษาโรค มีน้ำหนักที่พอดี และทานอาหารถูกสุขภาพ อาหารที่ควรเลี่ยงรวมทั้งเครื่องในสัตว์รวมทั้งตับไตต่อมไทมัสตับอ่อนและอาหารทะเลบางชนิดรวมทั้งปลาแอนโชวี่ปลาเฮร์ริงปลาซาร์ดีนหอยแมลงภู่หอยเชลล์ปลาเทราท์ ปลาแฮดด็อกปลาแมกเคอเรลและปลาทูน่าการทานผักที่มีพิวรีนสูงโดยทั่วไปหรือโดยพอประมาณไม่สัมพันธ์กับความเสี่ยงโรคที่สูงขึ้น
การรักษาโรคอย่างหนึ่งในคริสต์ศตวรรษที่ 19 ก็คือการให้ทานเกลือลิเทียมเพราะ lithium urate จะละลายน้ำได้ดีกว่า ทุกวันนี้ ความบวมในช่วงที่เจ็บมักจะรักษาด้วยยาแก้อักเสบชนิดไม่ใช่สเตอรอยด์(NSAID)โคลชิซีนหรือ corticosteroid และจะบริหารระดับยูเรตด้วย allopurinolซึ่งมีฤทธิ์ระงับ xanthine oxidase อย่างอ่อน ๆ และมีฤทธิ์คล้าย ๆ (คือเป็น analog) ของ hypoxanthine โดย xanthine oxidoreductase จะเป็นตัวเพิ่มหมู่ไฮดรอกซิลผ่านกระบวนการ hydroxylation ที่ตำแหน่งที่สองทำให้กลายเป็น oxipurinol
กลุ่มอาการเนื้องอกสลาย (Tumor lysis syndrome) เป็นอาการฉุกเฉินที่เป็นผลมาจากมะเร็งเม็ดเลือดที่ก่อให้เกิดกรดยูริกระดับสูงในเลือด โดยเซลล์เนื้องอกปล่อยสารในเซลล์ออกในเลือด ไม่ว่าจะเกิดเองหรือหลังจากได้เคมีบำบัดอาการอาจทำให้ไตเสียหายอย่างเฉียบพลันเมื่อกรดยูริกตกผลึกที่ไตการรักษารวมทั้งการให้น้ำ (hyperhydration) เพื่อทำให้กรดยูริกเจือจางแล้วขับออกทางปัสสาวะ ให้ยา rasburicase เพื่อลดระดับกรดยูริกที่ไม่ละลายในเลือด หรือให้ allopurinol เพื่อห้ามกระบวนการแคแทบอลิซึมของพิวรีนเพื่อไม่ให้เพิ่มระดับกรดยูริก
Lesch-Nyhan syndrome เป็นโรคทางพันธุกรรมที่มีน้อย และสัมพันธ์กับระดับกรดยูริกในเลือดสูงและมีอาการอื่น ๆ รวมทั้งภาวะกล้ามเนื้อหดเกร็ง การเคลื่อนไหวนอกอำนาจใจ ปัญญาอ่อน (cognitive retardation) และอาการต่าง ๆ ของโรคเกาต์
ภาวะกรดยูริกเกินในเลือดอาจเพิ่มปัจจัยเสี่ยงให้เกิดโรคหลอดเลือดเลี้ยงหัวใจ
ภาวะกรดยูริกเกินในเลือดอาจเป็นผลของการดื้ออินซูลินเพราะโรคเบาหวานโดยไม่ใช่อาการตั้งต้นของโรคงานศึกษาหนึ่งแสดงว่า ระดับกรดยูริกในเลือดสูงจะสัมพันธ์กับความเสี่ยงโรคเบาหวานแบบ 2ที่สูงกว่า ต่างหากจากโรคอ้วนสัมพันธ์กับภาวะไขมันในเลือดผิดปกติ (dyslipidemia) และความดันโลหิตสูงภาวะกรดยูริกเกินในเลือดยังสัมพันธ์กับองค์ประกอบต่าง ๆ ของกลุ่มอาการทางเมแทบอลิซึม(metabolic syndrome) รวมทั้งในเด็ก
นิ่วไตสามารถเกิดโดยการสะสมจุลผลึกของโซเดียมยูเรต
ความอิ่มตัวของกรดยูริกในเลือดอาจมีผลเป็นรูปแบบหนึ่งของนิ่วในไตเมื่อยูเรตตกผลึกในไต นิ่วกรดยูริกเหล่านี้โปร่งรังสี ดังนั้น จึงไม่ปรากฏในภาพเอกซ์เรย์ท้องธรรมดา ๆผลึกกรดยูริกยังส่งเสริมให้เกิดนิ่วแบบแคลเซียมออกซาเลต โดยเป็นเหมือนกับผลึกล่อ/เริ่มต้น
ภาวะกรดยูริกต่ำในเลือด (hypouricemia) มีเหตุหลายอย่าง การได้สังกะสีจากอาหารน้อยจะทำให้กรดยูริกต่ำ ผลเช่นนี้อาจชัดขึ้นในหญิงที่ทานยาคุมกำเนิดยาที่ใช้ป้องกันภาวะฟอสเฟตเกินในเลือด (hyperphosphataemia) ที่บ่งใช้ในคนไข้โรคไตเรื้อรังก็สามารถลดระดับกรดยูริกในเลือดอย่างสำคัญ
งานวิเคราะห์อภิมานในงานศึกษาที่มีกลุ่มควบคุม10 งานแสดงว่า ระดับกรดยูริกในเลือดของคนไข้โรคปลอกประสาทเสื่อมแข็งจะต่ำกว่ากลุ่มควบคุมปกติอย่างสำคัญ ซึ่งอาจชี้ว่า นี่เป็นอาการส่อทางชีวภาพของโรคนี้
การแก้ปัญหาสังกะสีต่ำหรือได้ไม่พอ อาจช่วยเพิ่มระดับกรดยูริกในเลือด