Цикъла на урея

в Цикъла на урея крайните продукти на метаболизма, съдържащи азот, се превръщат в урея. Този биохимичен процес протича в черния дроб. След това уреята се екскретира през бъбреците.

Какъв е цикълът на уреята?

Протеините, т.е. протеините, са изградени от много аминокиселини. Те от своя страна съдържат най-малко една азотна молекула под формата на амино група (-NH2). Ако аминокиселините с техните азотни молекули се разграждат, се получава токсичен амоняк (NH3). Амонякът се разтваря в кръвта под формата на така наречените амониеви йони (NH4 +). Веществото може да има токсичен ефект и в тази разтворена форма. Уреята се образува в черния дроб чрез свързване на амониеви йони. Това прави йоните безвредни. Получената урея се екскретира през бъбреците.

Хората зависят от цикъла на уреята. Повечето водни животни могат незабавно да освободят амоняка, който натрупват във водата, чрез телесните си течности чрез осмоза. При птиците и гущерите се произвежда по-малко вредната пикочна киселина вместо урея. Въпреки че това се отделя и с урината, за разлика от уреята, тя може да остане в организма по-дълго, без да причини щети.

Функция и задача

Цикъла на уреята също Орнитов цикъл наречен, започва в митохондриите. Митохондриите са известни още като силовите централи на клетката, тъй като тук се произвежда много високоенергийната молекула АТФ. В матрицата на митохондриите ензимът карбамоилфосфатна синтетаза 1 образува карбамоилфосфат от свободен амоняк и въглероден диоксид.

Фосфатният остатък остава в тази реакция. Това се изисква в следващата стъпка. Тук орнитинът, аминокиселина, която присъства в митохондриалната матрица, реагира с карбамоилфосфата, образуван в първия етап. Карбамоилфосфатът пренася своята карбамоилова група към орнитина. Образуват се цитрулин и фосфат. Катализаторът на тази химична реакция е ензимът орнитин транскарбамилаза.

За останалата част от процеса полученият цитрулин трябва да бъде транспортиран от митохондриите в клетъчната течност на чернодробните клетки (хепатоцити). Това се прави с помощта на орнитин-цитрулинов транспортер. В цитоплазмата на хепатоцитите аминогрупата аспартат също става част от цикъла на уреята. Карбонилната група на цитрулина реагира с аспартат. Катализиращият ензим аргинин сукцинат синтетаза произвежда аргинино сукцинат. Това се разделя на свободен фурамат и свободен аргинин от друг катализиращ ензим - аргининосукциназа.

Свободният фурамат се регенерира до аспартат. Аргининът се отцепва от ензима аргиназа. Това създава урея и орнитин. Орнитинът се транспортира обратно в митохондриона и служи като молекула-носител за образуването на цитрулин. Уреята се екскретира през бъбреците като водоразтворима молекула.

Без цикъла на карбамида амонякът с метаболитен токсин не може да бъде изхвърлен. Уреята се използва за детоксикация на тялото. Ако се наруши, това може да доведе до тежки неврологични симптоми.

Здравословният черен дроб е особено важен за функциониращия цикъл на уреята, тъй като тук се осъществява по-голямата част от образуването на урея. В бъбрека се извършва само малка и нищожна част от образуването на урея. Въпреки това, тъй като бъбреците отделят урея, съдържанието на урея в кръвта се използва за запис и наблюдение на прогресията на бъбречната недостатъчност. Съдържанието на урея в кръвта също играе роля за наблюдение на диализата или за определяне на причината за кома.

Болести и неразположения

Известни са общо шест нарушения на метаболизма на карбамида. Те винаги са резултат от нарушаване на един от участващите ензими. В случай на нарушения на метаболизма на карбамида обикновено има дефицит на карбамоил фосфат синтетаза, орнитин-транскарбамилаза, аргининосукцинатна синтетаза, аргининосукцинатна лиаза, аргиназа или N-ацетилглутамат синтетаза. Недостигът на един от тези ензими винаги води до патологично високо натрупване на амоняк в тъканите и кръвта.

Повишеното ниво на амоняк в кръвта се нарича още хиперамонемия. Хиперамонемията може да бъде причинена и от неправилни чернодробни функции. По-специално, напредналите чернодробни заболявания като хроничен хепатит или чернодробна цироза увреждат цикъла на уреята чрез унищожаване на чернодробните клетки.

Основните последици от тежко нарушаване на цикъла на уреята са увреждане на централната нервна система. Тези симптоми се наричат ​​и чернодробна енцефалопатия. Ако цикълът на урея е нарушен, в кръвта остава твърде много токсичен амоняк. Клетъчната отрова атакува главно клетките на нервната система. Те набъбват поради отравянето. Това повишава вътречерепното налягане и в крайна сметка възниква мозъчен оток.

Симптомите могат да бъдат разделени на четири нива. На първия етап има само леки промени като нарушения в концентрацията или промени в настроението. В някои случаи обаче засегнатите вече имат проблеми с решаването на лесни аритметични задачи на този етап. На втория етап има повишена сънливост. Ориентацията във времето е ограничена. Това е последвано от нарушения в речта и съзнанието. Пациентите изпитват необичайна сънливост, но все още са отзивчиви и будни. Най-тежката форма на чернодробна енцефалопатия е чернодробната кома, позната още като кома хепатикум. Този етап се характеризира с пълна загуба на съзнание и пълна липса на рефлекси. Чернодробната кома често е фатална.

Проявата на симптоми при нарушения на цикъла на уреята се благоприятства от няколко фактора. Инфекциите могат да доведат до засилено разпадане на клетките и по този начин до повишено натрупване на аминокиселини. Повишеният прием на протеини с храната може да преодолее вече нарушения цикъл на уреята.

Терапията на нарушения в цикъла на уреята е медикаменти с фенилацетат и бензоат. И двете реагират заедно с глутамин и глицин, за да образуват фенацетилглутамин и хипурова киселина. Подобно на уреята, те могат да премахнат азота и също се екскретират с урината.