Cykl mocznikowy

w Cykl mocznikowy metaboliczne produkty końcowe zawierające azot są przekształcane w mocznik. Ten biochemiczny proces zachodzi w wątrobie. Mocznik jest następnie wydalany przez nerki.

Co to jest cykl mocznikowy?

Białka, czyli białka, składają się z wielu aminokwasów. Te z kolei zawierają co najmniej jedną cząsteczkę azotu w postaci grupy aminowej (-NH2). Jeśli aminokwasy wraz z cząsteczkami azotu zostaną rozbite, powstaje toksyczny amoniak (NH3). Amoniak rozpuszcza się we krwi w postaci tzw. Jonów amonowych (NH4 +). Substancja może również mieć działanie toksyczne w tej rozpuszczonej postaci. Mocznik powstaje w wątrobie poprzez wiązanie jonów amonowych. To sprawia, że ​​jony są nieszkodliwe. Powstały mocznik jest wydalany przez nerki.

Ludzie zależą od cyklu mocznikowego. Większość zwierząt wodnych może natychmiast uwolnić amoniak, który gromadzą się do wody poprzez osmozę poprzez płyny ustrojowe. U ptaków i jaszczurek zamiast mocznika wytwarzany jest mniej szkodliwy kwas moczowy. Chociaż jest on również wydalany z moczem, w przeciwieństwie do mocznika, może pozostawać w organizmie dłużej, nie powodując uszkodzeń.

Funkcja i zadanie

Cykl mocznikowy też Cykl ornityny nazywa się, zaczyna się w mitochondriach. Mitochondria są również znane jako elektrownie komórki, ponieważ wytwarzana jest tutaj bardzo wysokoenergetyczna cząsteczka ATP. W macierzy mitochondriów enzym syntetaza karbamoilofosforanu 1 tworzy fosforan karbamoilu z wolnego amoniaku i dwutlenku węgla.

W tej reakcji pozostaje fosforan. Jest to wymagane w następnym kroku. Tutaj ornityna, aminokwas obecny w macierzy mitochondrialnej, reaguje z fosforanem karbamoilu utworzonym w pierwszym etapie. Fosforan karbamoilu przenosi swoją grupę karbamoilową na ornitynę. Powstają cytrulina i fosforan. Katalizatorem tej reakcji chemicznej jest enzym transkarbamylaza ornityny.

Przez resztę procesu powstała cytrulina musi zostać przetransportowana z mitochondriów do płynu komórkowego komórek wątroby (hepatocytów). Odbywa się to za pomocą transportera ornityna-cytrulina. W cytoplazmie hepatocytów asparaginian z grupy aminowej również staje się częścią cyklu mocznikowego. Grupa karbonylowa cytruliny reaguje z asparaginianem. Katalizujący enzym syntetaza bursztynianu argininy wytwarza bursztynian argininy. Jest on dzielony na wolny furaminian i wolną argininę przez inny enzym katalizujący, argininoukcynazę.

Wolny furaminian jest regenerowany do asparaginianu. Arginina jest z kolei rozszczepiana przez enzym arginazę. To tworzy mocznik i ornitynę. Ornityna jest transportowana z powrotem do mitochondrium i służy jako cząsteczka nośnikowa do tworzenia cytruliny. Mocznik jest wydalany przez nerki w postaci rozpuszczalnej w wodzie cząsteczki.

Bez cyklu mocznikowego nie można pozbyć się toksyny metabolicznej amoniaku. Mocznik służy do odtruwania organizmu. Jeśli jest zaburzony, może prowadzić do poważnych objawów neurologicznych.

Zdrowa wątroba jest szczególnie ważna dla prawidłowego funkcjonowania cyklu mocznikowego, ponieważ to właśnie tam zachodzi większość tworzenia się mocznika. Tylko niewielka i pomijalna część tworzenia mocznika odbywa się w nerkach. Jednakże, ponieważ nerki wydalają mocznik, zawartość mocznika we krwi służy do rejestrowania i monitorowania postępu niewydolności nerek. Zawartość mocznika we krwi odgrywa również rolę w monitorowaniu dializy lub określaniu przyczyny śpiączki.

Choroby i dolegliwości

W sumie znanych jest sześć zaburzeń metabolizmu mocznika. Są one zawsze wynikiem zakłócenia działania jednego z zaangażowanych enzymów. W przypadku zaburzeń metabolizmu mocznika zwykle występuje niedobór syntetazy karbamoilofosforanowej, transkarbamylazy ornityny, syntetazy argininobursztynianowej, liazy argininobursztynianowej, arginazy lub syntetazy N-acetyloglutaminianowej. Niedobór jednego z tych enzymów zawsze prowadzi do patologicznie dużego nagromadzenia amoniaku w tkankach i krwi.

Podwyższony poziom amoniaku we krwi nazywany jest również hiperamonemią. Hiperamonemia może być również spowodowana nieprawidłową czynnością wątroby. W szczególności zaawansowane choroby wątroby, takie jak przewlekłe zapalenie wątroby lub marskość wątroby, upośledzają cykl mocznikowy poprzez niszczenie komórek wątroby.

Głównymi konsekwencjami poważnego zakłócenia cyklu mocznikowego jest uszkodzenie ośrodkowego układu nerwowego. Objawy te są również określane jako encefalopatia wątrobowa. Jeśli cykl mocznikowy zostanie zakłócony, we krwi pozostaje zbyt dużo toksycznego amoniaku. Trucizna komórkowa atakuje głównie komórki układu nerwowego. Te puchną z powodu zatrucia. Zwiększa to ciśnienie wewnątrzczaszkowe i ostatecznie pojawia się obrzęk mózgu.

Objawy można podzielić na cztery poziomy. W pierwszym etapie występują tylko niewielkie zmiany, takie jak zaburzenia koncentracji czy wahania nastroju. Jednak w niektórych przypadkach osoby dotknięte chorobą mają już problemy z rozwiązywaniem łatwych zadań arytmetycznych na tym etapie. W drugim etapie występuje zwiększona senność. Orientacja czasowa jest ograniczona. Następnie pojawiają się zaburzenia mowy i świadomości. Pacjenci odczuwają nienaturalną senność, ale nadal reagują i są wybudzeni. Najcięższą postacią encefalopatii wątrobowej jest śpiączka wątrobowa, znana również jako śpiączka wątrobowa. Ten etap charakteryzuje się całkowitą utratą przytomności i całkowitym brakiem odruchów. Śpiączka wątrobowa jest często śmiertelna.

Przejawowi objawów w zaburzeniach cyklu mocznikowego sprzyja kilka czynników. Infekcje mogą prowadzić do zwiększonego rozkładu komórek, a tym samym do zwiększonej akumulacji aminokwasów. Zwiększone spożycie białek z pożywieniem może przytłoczyć i tak już zaburzony cykl mocznikowy.

Leczenie zaburzeń cyklu mocznikowego polega na przyjmowaniu leków octanem fenylu i benzoesanem. Oba reagują razem z glutaminą i glicyną, tworząc fenacetyloglutaminę i kwas hipurowy. Podobnie jak mocznik, mogą one usuwać azot i są również wydalane z moczem.