Urea syklus

i Urea syklus metabolske sluttprodukter som inneholder nitrogen, omdannes til urea. Denne biokjemiske prosessen foregår i leveren. Urea utskilles deretter gjennom nyrene.

Hva er ureasyklusen?

Proteiner, dvs. proteiner, består av mange aminosyrer. Disse inneholder igjen minst ett nitrogenmolekyl i form av en aminogruppe (-NH2). Hvis aminosyrene med nitrogenmolekylene deres brytes ned, produseres giftig ammoniakk (NH3). Ammoniakken blir oppløst i blodet i form av såkalte ammoniumioner (NH4 +). Stoffet kan også ha en giftig effekt i denne oppløste formen. Urea dannes i leveren ved å binde ammoniumioner. Dette gjør ionene ufarlige. Den resulterende urea skilles ut gjennom nyrene.

Mennesker er avhengige av ureasyklusen. De fleste vannlevende dyr kan øyeblikkelig frigjøre ammoniakk de akkumulerer i vannet via kroppsvæskene via osmose. Hos fugler og øgler produseres den mindre skadelige urinsyren i stedet for urea. Selv om dette også skilles ut i urinen, kan det, i motsetning til urea, forbli i kroppen lenger uten å forårsake skade.

Funksjon & oppgave

Ureasyklusen også Ornitinsyklus kalt, begynner i mitokondriene. Mitokondrier er også kjent som kraftverkene i cellen, ettersom det meget høye energimolekylet ATP produseres her. Karbamoylfosfat dannes fra fritt ammoniakk og karbondioksid i matrisen til mitokondriene av enzymet karbamoylfosfatsyntetase 1.

En fosfatrest forblir i denne reaksjonen. Dette kreves i neste trinn. Her reagerer ornitin, en aminosyre som er til stede i mitokondriell matrise, med karbamoylfosfat dannet i det første trinnet. Karbamoylfosfat overfører karbamoylgruppen sin til ornitinet. Citrulline og fosfat dannes. Katalysatoren for denne kjemiske reaksjonen er enzymet ornitintranskarbamylase.

For resten av prosessen må den resulterende citrulline transporteres fra mitokondriene inn i cellene i levercellene (hepatocytter). Dette gjøres ved å bruke ornithine-citrulline transporter. I cytoplasma av hepatocyttene blir aminogruppen aspartat også en del av ureasyklusen. Karbonylgruppen av citrulline reagerer med aspartat. Det katalyserende enzym argininsuksinatsyntetase produserer argininosuksinat. Dette deles opp i fritt furamat og fritt arginin av et annet katalyserende enzym, argininosuccinase.

Det frie furamatet regenereres til aspartat. Argininet spaltes igjen av enzymet arginase. Dette skaper urea og ornitin. Ornitinet transporteres tilbake i mitokondrion og fungerer som bærermolekyl for dannelse av citrulline. Urea utskilles gjennom nyrene som et vannløselig molekyl.

Uten ureasyklus kan ikke det metabolske toksinet ammoniakk kastes. Urea brukes til å avgifte kroppen. Hvis det er forstyrret, kan det føre til alvorlige nevrologiske symptomer.

En sunn lever er spesielt viktig for en fungerende ureasyklus, da det er her det meste av ureadannelse finner sted. Bare en liten og ubetydelig del av ureaformasjonen blir utført i nyren. Siden nyrene skiller ut urea, brukes imidlertid ureainnholdet i blodet til å registrere og overvåke utviklingen av nedsatt nyrefunksjon. Ureainnholdet i blodet spiller også en rolle i dialyseovervåking eller for å bestemme en komaårsak.

Sykdommer og plager

Totalt er seks sykdommer i ureametabolismen kjent. Dette er alltid et resultat av en forstyrrelse av en av enzymene som er involvert. Ved ureametabolisme er det vanligvis en mangel på karbamoylfosfat-syntetase, ornitintranskarbamylase, argininosuccinatsyntetase, argininosuccinatlyase, arginase eller N-acetylglutamatsyntetase. Mangel i en av disse enzymene fører alltid til en patologisk høy akkumulering av ammoniakk i vev og blod.

Et økt ammoniakknivå i blodet kalles også hyperammonaemia. Hyperammonaemia kan også være forårsaket av unormale leverfunksjoner. Spesielt avanserte leversykdommer som kronisk hepatitt eller levercirrhose svekker ureasyklusen gjennom ødeleggelse av leverceller.

De viktigste konsekvensene av en alvorlig forstyrrelse i ureasyklus er skader på sentralnervesystemet. Disse symptomene blir også referert til som leverencefalopati. Hvis ureasyklusen forstyrres, blir det igjen for mye giftig ammoniakk i blodet. Cellegiften angriper hovedsakelig cellene i nervesystemet. Disse svulmer på grunn av forgiftningen. Dette øker det intrakranielle trykket og til slutt oppstår hjerneødem.

Symptomene kan deles inn i fire nivåer. I det første stadiet er det bare små endringer som konsentrasjonsforstyrrelser eller humørsvingninger. I noen tilfeller har de berørte imidlertid allerede problemer med å løse enkle aritmetiske oppgaver på dette stadiet. I det andre stadiet er det økt døsighet. Tidsorienteringen er begrenset. Dette blir fulgt av tale- og bevissthetsforstyrrelser. Pasienter opplever unormal søvnighet, men er fremdeles lydhøre og vekke. Den alvorligste formen for leverencefalopati er leverkoma, også kjent som koma hepaticum. Dette stadiet er preget av fullstendig tap av bevissthet og en fullstendig mangel på reflekser. Leverkomaen er ofte dødelig.

Manifestasjonen av symptomer i lidelser i urea syklus er foretrukket av flere faktorer. Infeksjoner kan føre til økt celleforfall og dermed til en økt akkumulering av aminosyrer. Et økt inntak av proteiner med mat kan overvelde den allerede forstyrrede ureasyklusen.

Terapi med forstyrrelser i ureasyklus er medisiner med fenylacetat og benzoat. Begge reagerer sammen med glutamin og glycin for å danne fenacetylglutamin og hippursyre. I likhet med urea kan disse fjerne nitrogen og skilles også ut i urinen.