Urea cyklus

i Urea cyklus metaboliske slutprodukter, der indeholder nitrogen, omdannes til urinstof. Denne biokemiske proces finder sted i leveren. Urea udskilles derefter gennem nyrerne.

Hvad er urinstofcyklussen?

Proteiner, dvs. proteiner, består af mange aminosyrer. Disse indeholder igen mindst et nitrogenmolekyle i form af en aminogruppe (-NH2). Hvis aminosyrerne med deres nitrogenmolekyler nedbrydes, produceres toksisk ammoniak (NH3). Ammoniakken opløses i blodet i form af såkaldte ammoniumioner (NH4 +). Stoffet kan også have en toksisk virkning i denne opløste form. Urea dannes i leveren ved at binde ammoniumioner. Dette gør ioner uskadelige. Den resulterende urinstof udskilles gennem nyrerne.

Mennesker er afhængige af urinstofcyklus. De fleste akvatiske dyr kan øjeblikkeligt frigive ammoniak, de akkumuleres i vandet via deres kropsvæsker via osmose. Hos fugle og firben produceres den mindre skadelige urinsyre i stedet for urinstof. Selvom dette også udskilles i urinen, kan det i modsætning til urinstof forblive i kroppen længere uden at forårsage skade.

Funktion & opgave

Ureacyklus også Ornitin-cyklus kaldes, begynder i mitokondrierne. Mitochondria er også kendt som kraftværkerne i cellen, da det meget højenergi-molekyle ATP produceres her. Indenfor matochondriens matrix danner enzymet carbamoylphosphatsynthetase 1 carbamoylphosphat fra fri ammoniak og carbondioxid.

En phosphatrest forbliver i denne reaktion. Dette kræves i næste trin. Her reagerer ornithin, en aminosyre, der er til stede i mitochondrial matrix, med carbamoylphosphatet dannet i det første trin. Carbamoylphosphatet overfører sin carbamoylgruppe til ornithinen. Citrulline og phosphat dannes. Katalysatoren for denne kemiske reaktion er enzymet ornithin-transcarbamylase.

I resten af ​​processen skal den resulterende citrulline transporteres fra mitokondrierne ind i levercellerne (hepatocytter). Dette gøres ved hjælp af ornithin-citrulline-transporteren. I hepatocytternes cytoplasma bliver aminogruppen aspartat også en del af urinstofcyklussen. Carbonylgruppen af ​​citrulline reagerer med aspartat. Den katalyserende enzym argininsuccinatsyntetase producerer argininosuccinat. Dette opdeles i frit furamat og frit arginin af et andet katalyserende enzym, argininosuccinase.

Det frie furamat regenereres til aspartat. Argininen spaltes igen af ​​enzymet arginase. Dette skaber urinstof og ornitin. Ornithinet transporteres tilbage i mitochondrion og tjener som bærermolekyle til dannelse af citrulline. Urea udskilles gennem nyrerne som et vandopløseligt molekyle.

Uden urinstofcyklus kan det metaboliske toksinet ammoniak ikke bortskaffes. Urinstoffet bruges til at afgifte kroppen. Hvis det er forstyrret, kan det føre til alvorlige neurologiske symptomer.

En sund lever er især vigtig for en fungerende urinstofcyklus, da det er her, det meste af urinstofdannelse finder sted. Kun en lille og ubetydelig del af urinstofdannelsen udføres i nyrerne. Da nyrerne udskiller urinstof, anvendes urinstofindholdet i blodet imidlertid til at registrere og overvåge udviklingen af ​​nyresvigt. Urinstofindholdet i blodet spiller også en rolle i dialyseovervågning eller til bestemmelse af en komaårsag.

Sygdomme og lidelser

I alt kendes seks sygdomme i urinstofskifte. Disse er altid resultatet af en forstyrrelse af en af ​​de involverede enzymer. I tilfælde af urinstofskifteforstyrrelser er der normalt en mangel på carbamoylphosphatsynthetase, ornithin-transcarbamylase, argininosuccinatsyntetase, argininosuccinatlyase, arginase eller N-acetylglutamatsyntetase. En mangel i en af ​​disse enzymer fører altid til en patologisk høj akkumulering af ammoniak i væv og blod.

Et forhøjet ammoniakniveau i blodet kaldes også hyperammonaemia. Hyperammonaemia kan også være forårsaget af unormale leverfunktioner. Især nedsættes avancerede leversygdomme, såsom kronisk hepatitis eller levercirrhose urinstofcyklus gennem ødelæggelse af leverceller.

De vigtigste konsekvenser af en alvorlig forstyrrelse i urinstofcyklussen er skader på det centrale nervesystem. Disse symptomer kaldes også hepatisk encephalopati. Hvis urinstofcyklussen forstyrres, forbliver der for meget giftig ammoniak i blodet. Cellegiften angriber hovedsageligt cellerne i nervesystemet. Disse kvælder på grund af forgiftningen. Dette øger det intrakraniale tryk, og i sidste ende forekommer hjerneødem.

Symptomerne kan opdeles i fire niveauer. I den første fase er der kun små ændringer, såsom koncentrationsforstyrrelser eller humørsvingninger. I nogle tilfælde har de berørte dog allerede problemer med at løse lette aritmetiske opgaver på dette tidspunkt. I den anden fase er der øget døsighed. Tidsorienteringen er begrænset. Dette efterfølges af tale- og bevidsthedsforstyrrelser. Patienter oplever unormal døsighed, men er stadig lydhøre og vågne. Den mest alvorlige form for hepatisk encephalopati er leverkoma, også kendt som koma hepaticum. Denne fase er kendetegnet ved fuldstændigt tab af bevidsthed og en fuldstændig mangel på reflekser. Leverkomaen er ofte dødelig.

Manifestationen af ​​symptomer ved ureacyklusforstyrrelser foretages af flere faktorer. Infektioner kan føre til øget cellefald og dermed til en øget ophobning af aminosyrer. Et øget indtag af proteiner med mad kan overvælde den allerede forstyrrede urinstofcyklus.

Terapi af lidelser i urinstofcyklussen er medicinering med phenylacetat og benzoat. Begge reagerer sammen med glutamin og glycin til dannelse af phenacetylglutamin og hippursyre. Ligesom urinstof kan disse fjerne nitrogen og udskilles også i urinen.