Mis on ühist ürguimel ja hambapastal?

Urmas Kokassaar, Mihkel Zilmer

Loodus on leidlik, sealhulgas ka inimene. Kui loodus kasutab teatud biomolekule hädavajalike ülesannete täitmiseks, siis inimene proovib mitmeid organismiomaseid aineid kasutada kas ravimina või profülaktilise vahendina. Üks selline leid on kusiaine või nagu teda veel nimetatakse – uurea ehk karbamiid.

Kusiaine avastas prantsuse keemik Hilaire-Marin Rouelle 1773. aastal uriinist. Kusiaine struktuurvalem suudeti kindlaks teha nelikümmend viis aastat hiljem. Tegemist on madalmolekulaarse ühendiga (molekulmass 60). Ta on värvitu ja lõhnatu ning tema sulamistemperatuur on vaid 132 oC. Kusiainet iseloomustab erakordne vesilahustuvus: 100 grammis vees lahustub toatemperatuuril peaaegu 105 grammi ainet. Kusiaine kui keemiline ühend on tekitanud revolutsiooni ka loodusteaduste ajaloos. Nimelt sünteesis saksa keemik F. Wöhler 1828. aastal kusiaine anorgaanilistest ühenditest. Sellega anti esimene hoop vitalismile, mille poolehoidjad väitsid visalt, et anorgaanilistest ühenditest pole võimalik moodustada organismiomaseid keemilisi aineid. Need kujunevat vaid erilise elujõu toimel. Küllap on kusiaine avastusloos veelgi märkimisväärseid tähiseid, kuid kõige esimesena võttis kusiaine kasutusele siiski biokeemiline evolutsioon.

Kusiaine – kellel ja milleks?

Kusiainet suudavad sünteesida mitmesugused organismid. See ühend on lämmastikuainevahetuses olulisel kohal nii seentel kui ka loomadel. Sellest võiks järeldada, et organismi valkude lõhustumise seisukohalt on seened loomadele isegi lähedasemad kui taimedele. Loomadest sünteesivad kusiainet näiteks kõhr- ja kopskalad, osa kahepaikseid ja imetajad. Kusiaine sisalduse rekordile pretendeerib kopskalade hulka kuuluv ürguim. Kohastununa eluks perioodiliselt kuivavates veekogudes, uuristab see kala põua-ajal mudasse käigu ja eritab enda ümber kileja kookoni (joonisel). Nii elab ürguim kuivaperioodi edukalt üle. Erinevalt paljudest teistest organismidest ammutab ürguim sel ajal energiat peamiselt valkudest, mitte rasvadest. Ka eluks vajaliku vee hangib anabioosis ürguim põhiliselt valkude lõhustumisest. Valkude lagundamisel tekib paratamatult jääkühendina kusiaine. Kookonist kusiainet väljutada ei saa ja nii koguneb see järjepidevalt looma organismi, kusjuures selle ühendi osakaal võib küündida kuni 3%-ni. Kui ürguim taas vette satub, eraldub liigne kusiaine organismist neerude ja lõpuste kaudu mõne tunni jooksul.

Haidel ja raidel, kes elavad soolases vees, aitab kusiaine reguleerida vee-ainevahetust. Selleks et soolane elukeskkond neid organisme ei veetustaks, peab nende kehavedelik võrreldes mereveega olema kõrgema osmootsusega. Biovedelike kõrge osmootne väärtus tagatakse kusiaine suure sisaldusega veres, kusjuures kõhrkalad lausa säilitavad suuri karbamiidikoguseid. Näiteks mõnede railiikide kehavedelikes moodustab kusiaine kuni 2% kaalust. Sääraseid suuri koguseid on kõhrkaladel üsna lihtne kuhjata, sest nende lõpused ja nahk karbamiidi eriti läbi ei lase ning neerude abil saavad nad selle eritumist edukalt reguleerida. Suure kusiaine sisalduse tõttu on värske rai- ja hailiha algul üsna eemaletõukava lõhna ning maitsega. Kulinaarne töötlus kõrvaldab selle gurmaane häiriva puuduse kiiresti.

Ka kahepaiksed peavad karbamiidist lugu. Mitmed konnaliigid kasutavad seda, et tasakaalustada muutusi keskkonna osmootsuses. Selline probleem võib tekkida näiteks loomakeste sattumisel mageveest merevette. (Konnaliigi Rana cancrivora lihastes võib seetõttu karbamiidi sisaldus tõusta rohkem kui 500%.)

Kusiaine ja meie organism

Imetajatel, kaasa arvatud inimesel, on kusiaine valkude ja aminohapete ainevahetuse lõppühend. Inimene eraldab ööpäevas uriiniga 20–25 grammi karbamiidi, mis moodustab 80–86% organismist väljutatavatest lämmastikku sisaldavatest mittevalgulistest ühenditest. Nende loetellu kuuluvad karbamiid, kreatiniin, kusihape ja ammooniumsoolad. Seega on väljutatav karbamiid inimorganismi lämmastikainevahetuse tasakaalu põhitagaja. Juhul kui lämmastiku bilanss on positiivne ehk teisisõnu, toimub intensiivne valkude süntees, siis langeb kusiaine suhteline hulk uriinis. Olukorras, kus lämmastiku bilanss on negatiivne ehk organism kaotab valkude lõhustumise tõttu lämmastikku, on ka uriinis karbamiidi rohkem.

Karbamiidi olulisus ei seisne aga jääklämmastiku väljutamises. Kusiaine biosüntees on inimorganismile eluliselt tähtis. Nimelt moodustub normaalses ainevahetuses pidevalt ammoniaaki, mis teatud kontsentratsioonist alates on organismile, eriti just närvikoele, äärmiselt toksiline. Vältimaks ammoniaagi mürgist toimet seotakse kudedes tekkiv ammoniaak ja transporditakse maksa. Maksas toimub amooniaagist lähtuvalt kusiaine biosüntees nn ornitiintsüklis. Järgnevalt transporditakse karbamiid neerudesse ja väljutatakse. Vähene osa karbamiidi vabaneb organismist ka naha kaudu.

Verest imendub karbamiidi pisut soolestikku ja mujale. Karbamiidi võib vähestes kogustes leida lümfist, süljest, higist, piimast, pisaratest ja muudest biovedelikest. Veres on karbamiidi sisaldus suhteliselt stabiilne, jäädes tavaliselt vahemikku 2,5–7,7 mmooli liitri vere kohta. Kusiaine hulk uriinis peegeldab organismi biokeemilist seisundit, suurenedes neeruhaiguste, kollatõve, intensiivse lihastöö ja valkude lagundamise käigus.

Kusiaine kui ravipreparaat?

Kusiainet on kasutatud esiteks organismist vett väljutava ühendina. (Diureetiline toime ilmneb kusiainel nii suu kaudu sissevõetuna kui ka sissesüstituna.) Teiseks – kusiaine sisalduse tõus veres takistab tursete tekke ohtu mitmetes elutähtsates organites. Karbamiidi füsioloogiline toimemehhanism on tegelikult väga lihtne. Osmoaktiivse ainena tõstab kusiaine vere osmootset rõhku ja see soodustab vee liikumist organitest ja kudedest vereringesse. Sel eesmärgil on kusiainet kasutatud näiteks aju- ja kopsutursete ohu ning suurenenud silma siserõhu korral. Oluline on asjaolu, et vaatamata suhteliselt väiksele molekulmassile ei tungi kusiaine vahetult ei ajukoesse ega silma sisemusse, vaid mõjutab sündmusi nii-öelda väljastpoolt. Tänapäeval asendavad kusiainet selles rollis palju võimsama toimega preparaadid. Kusiainel on ka mõningaid teisi rakendusi. Näiteks nahahaiguste ravis kasutatakse 10-20%-st uurea preparaati, et saavutada keratolüütilist toimet.

Kusiaine rakendus meie argielus

Inimene ja loomad kasutavad kusiainet eri eesmärkidel. Näiteks veistele söödetud kusiaine aitab söödaratsioonis asendada teatud koguse söödavalke. Veiste mitmeosalises magude süsteemis kusiaine laguneb, moodustades ammoniaagi ja süsihappegaasi ning nendest ühenditest suudavad mäletsejate seedesüsteemis elutsevad allüürnikud sünteesida eri valke. Loomulikult ei saa ja ei tohi kõiki söödavalke karbamiidiga asendada.

Inimesed kasutavad karbamiidi ka suu hügieenivahendite koostises. Meilgi on viimasel ajal hoogustunud karbamiidiga hambapastade reklaamikampaaniad. Loogika on siin nagu ikka inimlik: et karbamiidi süljes leidub, siis miks mitte lisada seda ka hambapastale. Huvitav on aga asjaolu, et eestikeelset mõistet kusiaine hambapasta reklaamides välditakse. Pole kahtlust, et reklaamlauses ei mõjuks sõna kusiaine ostjatele kuigi ligitõmbavalt.

Lõpetame loo kusiaine mõju kirjeldusega meie hammastele. Karbamiidiga hambapastade kaitsev toime on tingitud karbamiidi keemilistest omadustest – nõrgalt leelisene pH – ning täiendava kaitsekihi loomisest hammaste pindkihile.

ÜRGUIM JA TEMA KOOKON