Κύκλος ουρίας

στο Κύκλος ουρίας μεταβολικά τελικά προϊόντα που περιέχουν άζωτο μετατρέπονται σε ουρία. Αυτή η βιοχημική διαδικασία λαμβάνει χώρα στο ήπαρ. Στη συνέχεια, η ουρία απεκκρίνεται μέσω των νεφρών.

Τι είναι ο κύκλος της ουρίας;

Οι πρωτεΐνες, δηλαδή οι πρωτεΐνες, αποτελούνται από πολλά αμινοξέα. Αυτά με τη σειρά τους περιέχουν τουλάχιστον ένα μόριο αζώτου με τη μορφή αμινομάδας (-ΝΗ2). Εάν τα αμινοξέα με τα μόρια αζώτου τους διασπώνται, παράγεται τοξική αμμωνία (NH3). Η αμμωνία διαλύεται στο αίμα με τη μορφή των λεγόμενων ιόντων αμμωνίου (NH4 +). Η ουσία μπορεί επίσης να έχει τοξική δράση σε αυτή τη διαλυμένη μορφή. Η ουρία σχηματίζεται στο ήπαρ με δέσμευση ιόντων αμμωνίου. Αυτό καθιστά τα ιόντα ακίνδυνα. Η προκύπτουσα ουρία απεκκρίνεται μέσω των νεφρών.

Οι άνθρωποι εξαρτώνται από τον κύκλο της ουρίας. Τα περισσότερα υδρόβια ζώα μπορούν να απελευθερώσουν αμέσως την αμμωνία που συσσωρεύουν στο νερό μέσω των σωματικών υγρών τους μέσω όσμωσης. Σε πουλιά και σαύρες, το λιγότερο επιβλαβές ουρικό οξύ παράγεται αντί της ουρίας. Αν και αυτό απεκκρίνεται επίσης στα ούρα, σε αντίθεση με την ουρία, μπορεί να παραμείνει στο σώμα περισσότερο χρόνο χωρίς να προκαλέσει βλάβη.

Λειτουργία & εργασία

Ο κύκλος της ουρίας επίσης Ορνιθίνη κύκλο ονομάζεται, ξεκινά από τα μιτοχόνδρια. Τα μιτοχόνδρια είναι επίσης γνωστά ως σταθμοί παραγωγής ενέργειας του κυττάρου, καθώς το μόριο υψηλής ενέργειας ATP παράγεται εδώ. Μέσα στη μήτρα των μιτοχονδρίων, το ένζυμο καρβαμοϋλο φωσφορική συνθετάση 1 σχηματίζει καρβαμοϋλο φωσφορικό άλας από ελεύθερη αμμωνία και διοξείδιο του άνθρακα.

Ένα υπόλειμμα φωσφορικού παραμένει σε αυτήν την αντίδραση. Αυτό απαιτείται στο επόμενο βήμα. Εδώ η ορνιθίνη, ένα αμινοξύ που υπάρχει στη μιτοχονδριακή μήτρα, αντιδρά με το καρβαμοϋλο φωσφορικό σχηματισμένο στο πρώτο στάδιο. Το καρβαμοϋλο φωσφορικό μεταφέρει την καρβαμοϋλομάδα του στην ορνιθίνη. Σχηματίζονται κιτρουλίνη και φωσφορικά. Ο καταλύτης αυτής της χημικής αντίδρασης είναι το ένζυμο τρανκαρβαμυλάση ορνιθίνης.

Για το υπόλοιπο της διαδικασίας, η προκύπτουσα κιτρουλίνη πρέπει να μεταφερθεί από τα μιτοχόνδρια στο κυτταρικό υγρό των ηπατικών κυττάρων (ηπατοκύτταρα). Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας τον μεταφορέα ορνιθίνης-κιτρουλλίνης. Στο κυτταρόπλασμα των ηπατοκυττάρων, η ασπαρτική αμινομάδα γίνεται επίσης μέρος του κύκλου ουρίας. Η καρβονυλομάδα της κιτρουλλίνης αντιδρά με ασπαρτικό. Το καταλυτικό ένζυμο συνθετάση αργινίνης ηλεκτρίζει παράγει ηλεκτρικό αργινίνη. Αυτό χωρίζεται σε ελεύθερη φουραμική και ελεύθερη αργινίνη από ένα άλλο ένζυμο που καταλύει, την αργινινοσουκινάση.

Το ελεύθερο φουραμικό αναγεννάται σε ασπαρτικό. Η αργινίνη με τη σειρά της διασπάται από το ένζυμο αργινάση. Αυτό δημιουργεί ουρία και ορνιθίνη. Η ορνιθίνη μεταφέρεται πίσω στο μιτοχόνδριο και χρησιμεύει ως μόριο φορέας για το σχηματισμό της κιτρουλλίνης. Η ουρία απεκκρίνεται μέσω των νεφρών ως υδατοδιαλυτό μόριο.

Χωρίς τον κύκλο ουρίας, η μεταβολική αμμωνία τοξίνης δεν μπορεί να απορριφθεί. Η ουρία χρησιμοποιείται για την αποτοξίνωση του σώματος. Εάν διαταραχθεί, μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρά νευρολογικά συμπτώματα.

Ένα υγιές συκώτι είναι ιδιαίτερα σημαντικό για έναν λειτουργικό κύκλο ουρίας, καθώς εκεί συμβαίνει το μεγαλύτερο μέρος του σχηματισμού ουρίας. Μόνο ένα μικρό και αμελητέο μέρος του σχηματισμού ουρίας πραγματοποιείται στα νεφρά. Ωστόσο, δεδομένου ότι τα νεφρά εκκρίνουν ουρία, η περιεκτικότητα σε ουρία στο αίμα χρησιμοποιείται για την καταγραφή και την παρακολούθηση της εξέλιξης της νεφρικής ανεπάρκειας. Η περιεκτικότητα σε ουρία στο αίμα παίζει επίσης ρόλο στην παρακολούθηση της αιμοκάθαρσης ή στον προσδιορισμό της αιτίας του κώματος.

Ασθένειες και παθήσεις

Είναι γνωστές συνολικά έξι διαταραχές του μεταβολισμού της ουρίας. Αυτά είναι πάντα το αποτέλεσμα μιας διακοπής ενός από τα εμπλεκόμενα ένζυμα. Στην περίπτωση διαταραχών του μεταβολισμού της ουρίας, συνήθως υπάρχει ανεπάρκεια σε συνθετάση φωσφορικού καρβαμοϋλίου, τρανκαρβαμυλάση ορνιθίνης, συνθετάση αργινινοηλεκτρικού, λυάση αργινινοηλεκτρικού, αργινάση ή συνθετάση Ν-ακετυλογλουταμικού. Μια ανεπάρκεια σε ένα από αυτά τα ένζυμα οδηγεί πάντα σε παθολογικά υψηλή συσσώρευση αμμωνίας στον ιστό και στο αίμα.

Ένα αυξημένο επίπεδο αμμωνίας στο αίμα ονομάζεται επίσης υπεραμμωνιαιμία. Η υπεραμμωνιαιμία μπορεί επίσης να προκληθεί από μη φυσιολογικές ηπατικές λειτουργίες. Συγκεκριμένα, οι προχωρημένες ηπατικές παθήσεις όπως η χρόνια ηπατίτιδα ή η κίρρωση του ήπατος επηρεάζουν τον κύκλο της ουρίας μέσω της καταστροφής των ηπατικών κυττάρων.

Οι κύριες συνέπειες μιας σοβαρής διακοπής στον κύκλο της ουρίας είναι η βλάβη στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Αυτά τα συμπτώματα αναφέρονται επίσης ως ηπατική εγκεφαλοπάθεια. Εάν διαταραχθεί ο κύκλος ουρίας, παραμένει υπερβολική τοξική αμμωνία στο αίμα. Το κυτταρικό δηλητήριο επιτίθεται κυρίως στα κύτταρα του νευρικού συστήματος. Αυτά διογκώθηκαν λόγω της δηλητηρίασης. Αυτό αυξάνει την ενδοκρανιακή πίεση και τελικά εμφανίζεται εγκεφαλικό οίδημα.

Τα συμπτώματα μπορούν να χωριστούν σε τέσσερα επίπεδα. Στο πρώτο στάδιο υπάρχουν μόνο μικρές αλλαγές, όπως διαταραχές συγκέντρωσης ή αλλαγές στη διάθεση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ωστόσο, εκείνοι που έχουν πληγεί έχουν ήδη προβλήματα στην επίλυση εύκολων αριθμητικών εργασιών σε αυτό το στάδιο. Στο δεύτερο στάδιο, υπάρχει αυξημένη υπνηλία. Ο χρονικός προσανατολισμός είναι περιορισμένος. Αυτό ακολουθείται από διαταραχές λόγου και συνείδησης. Οι ασθενείς παρουσιάζουν ανώμαλη υπνηλία, αλλά εξακολουθούν να ανταποκρίνονται και να ξυπνούν. Η πιο σοβαρή μορφή ηπατικής εγκεφαλοπάθειας είναι το ηπατικό κώμα, γνωστό και ως κώμα ηπατικό. Αυτό το στάδιο χαρακτηρίζεται από πλήρη απώλεια συνείδησης και πλήρη έλλειψη αντανακλαστικών. Το ηπατικό κώμα είναι συχνά θανατηφόρο.

Η εκδήλωση συμπτωμάτων σε διαταραχές του κύκλου ουρίας ευνοείται από διάφορους παράγοντες. Οι μολύνσεις μπορούν να οδηγήσουν σε αυξημένη κυτταρική διάσπαση και συνεπώς σε αυξημένη συσσώρευση αμινοξέων. Η αυξημένη πρόσληψη πρωτεϊνών με τροφή μπορεί να κατακλύσει τον ήδη διαταραγμένο κύκλο ουρίας.

Η θεραπεία διαταραχών στον κύκλο ουρίας είναι η φαρμακευτική αγωγή με οξικό φαινύλιο και βενζοϊκό άλας. Και οι δύο αντιδρούν μαζί με γλουταμίνη και γλυκίνη για να σχηματίσουν φαινοακετυλογλουταμίνη και ιππουρικό οξύ. Όπως η ουρία, αυτά μπορούν να απομακρύνουν το άζωτο και απεκκρίνονται επίσης στα ούρα.