Močovinový cyklus

v Močovinový cyklus metabolické konečné produkty obsahující dusík se přeměňují na močovinu. Tento biochemický proces probíhá v játrech. Moč se potom vylučuje ledvinami.

Jaký je močovinový cyklus?

Proteiny, tj. Proteiny, jsou tvořeny mnoha aminokyselinami. Tyto zase obsahují alespoň jednu molekulu dusíku ve formě aminoskupiny (-NH2). Pokud se aminokyseliny s jejich molekulami dusíku rozloží, vytvoří se toxický amoniak (NH3). Amoniak je rozpuštěn v krvi ve formě tzv. Amonných iontů (NH4 +). Látka může mít také toxický účinek v této rozpuštěné formě. Močovina se tvoří v játrech vázáním amonných iontů. Tím jsou ionty neškodné. Výsledná močovina se vylučuje ledvinami.

Lidé jsou závislí na cyklu močoviny. Většina vodních zvířat může okamžitě uvolnit amoniak, který se hromadí do vody prostřednictvím svých tělních tekutin prostřednictvím osmózy. U ptáků a ještěrek se místo močoviny produkuje méně škodlivá kyselina močová. Přestože se to vylučuje močí, na rozdíl od močoviny může zůstat v těle déle, aniž by došlo k poškození.

Funkce a úkol

Také cyklus močoviny Ornithinův cyklus volal, začíná v mitochondrii. Mitochondrie jsou také známé jako elektrárny buňky, protože se zde vyrábí velmi vysoká energetická molekula ATP. V matrici mitochondrie enzym karbamoylfosfát syntetáza 1 tvoří karbamoylfosfát z volného amoniaku a oxidu uhličitého.

Fosfátový zbytek zůstává v této reakci. To je nutné v dalším kroku. Zde ornithin, aminokyselina, která je přítomna v mitochondriální matrici, reaguje s karbamoylfosfátem vytvořeným v prvním kroku. Karbamoylfosfát přenáší svou karbamoylskupinu na ornitin. Vzniká citrulin a fosfát. Katalyzátorem této chemické reakce je enzym ornithin-transkarbamyláza.

Po zbytek procesu musí být výsledná citrulinová látka transportována z mitochondrie do buněčné tekutiny jaterních buněk (hepatocyty). To se provádí pomocí ornithin-citrulinového transportéru. V cytoplazmě hepatocytů se aspartát aminoskupiny také stává součástí močovinového cyklu. Karbonylová skupina citrulinu reaguje s aspartátem. Katalyzující enzym arginin sukcinát syntetáza produkuje arginino sukcinát. To je rozděleno na volný furamát a volný arginin dalším katalyzujícím enzymem, argininosukcinázou.

Volný furamát se regeneruje na aspartát. Arginin je zase štěpen enzymem argináza. To vytváří močovinu a ornitin. Ornitin je transportován zpět do mitochondrií a slouží jako molekula nosiče pro tvorbu citrulinu. Močovina se vylučuje ledvinami jako molekula rozpustná ve vodě.

Bez cyklu močoviny nelze metabolický toxin amoniak zlikvidovat. Močovina se používá k detoxikaci těla. Pokud je narušena, může to vést k závažným neurologickým symptomům.

Zdravá játra jsou zvláště důležitá pro fungující cyklus močoviny, protože právě zde dochází k většině tvorby močoviny. V ledvinách se provádí pouze malá a zanedbatelná část tvorby močoviny. Protože však ledviny vylučují močovinu, je obsah močoviny v krvi používán k záznamu a sledování progrese renální nedostatečnosti. Obsah močoviny v krvi také hraje roli při monitorování dialýzy nebo při určování příčiny kómy.

Nemoci a nemoci

Je známo celkem šest poruch metabolismu močoviny. Ty jsou vždy výsledkem narušení jednoho z použitých enzymů. V případě poruch metabolismu močoviny je obvykle nedostatek karbamoylfosfát syntetázy, ornitin-transkarbamylázy, argininosukcinát syntetázy, argininosukcinát lyázy, arginázy nebo N-acetylglutamát syntetázy. Nedostatek v jednom z těchto enzymů vždy vede k patologicky vysoké akumulaci amoniaku v tkáni a krvi.

Zvýšená hladina amoniaku v krvi se také nazývá hyperammonémie. Hyperammonémie může být také způsobena abnormálními funkcemi jater. Zejména pokročilá onemocnění jater, jako je chronická hepatitida nebo jaterní cirhóza, narušují cyklus močoviny destrukcí jaterních buněk.

Hlavními důsledky vážného narušení močovinového cyklu jsou poškození centrálního nervového systému. Tyto příznaky jsou také označovány jako jaterní encefalopatie. Pokud je cyklus močoviny narušen, zůstává v krvi příliš mnoho toxického amoniaku. Jed buněk útočí hlavně na buňky nervového systému. Tyto bobtnají kvůli otravě. To zvyšuje intrakraniální tlak a nakonec dochází k edému mozku.

Příznaky lze rozdělit do čtyř úrovní. V první fázi dochází pouze k nepatrným změnám, jako jsou poruchy koncentrace nebo změny nálad. V některých případech však již mají postižené problémy v této fázi vyřešit jednoduché aritmetické úlohy. Ve druhé fázi je zvýšená ospalost. Časová orientace je omezená. Následuje porucha řeči a vědomí. Pacienti mají neobvyklou ospalost, ale jsou stále vnímaví a probouzející se. Nejzávažnější formou jaterní encefalopatie je jaterní kóma, také známá jako kóma hepaticum. Tato fáze je charakterizována úplnou ztrátou vědomí a úplným nedostatkem reflexů. Jaterní kóma je často fatální.

Projev příznaků při poruchách močovinového cyklu je podporován několika faktory. Infekce mohou vést ke zvýšenému buněčnému rozpadu a tím ke zvýšené akumulaci aminokyselin. Zvýšený příjem bílkovin s jídlem může přemoci již narušený cyklus močoviny.

Terapie poruch v močovinovém cyklu je léčba fenylacetátem a benzoátem. Oba reagují společně s glutaminem a glycinem za vzniku fenacetylglutaminu a kyseliny hippurové. Stejně jako močovina mohou tyto odstraňovat dusík a vylučují se také močí.