Močovinový cyklus

v Močovinový cyklus konečné metabolické produkty obsahujúce dusík sa premieňajú na močovinu. Tento biochemický proces prebieha v pečeni. Moč sa potom vylučuje obličkami.

Aký je cyklus močoviny?

Proteíny, t.j. proteíny, sú tvorené mnohými aminokyselinami. Tieto zase obsahujú najmenej jednu molekulu dusíka vo forme aminoskupiny (-NH2). Ak sa aminokyseliny s ich molekulami dusíka odbúravajú, vzniká toxický amoniak (NH3). Amoniak sa v krvi rozpustí vo forme tzv. Amónnych iónov (NH4 +). Látka môže mať toxický účinok aj v tejto rozpustenej forme. Močovina sa vytvára v pečeni väzbou amónnych iónov. Tým sú ióny neškodné. Výsledná močovina sa vylučuje obličkami.

Ľudia závisia od cyklu močoviny. Väčšina vodných živočíchov môže okamžite vypustiť amoniak, ktorý sa hromadí do vody prostredníctvom svojich telových tekutín prostredníctvom osmózy. U vtákov a jašteríc sa namiesto močoviny produkuje menej škodlivá kyselina močová. Aj keď sa to vylučuje močom, na rozdiel od močoviny môže zostať v tele dlhšie bez toho, aby došlo k poškodeniu.

Funkcia a úloha

Aj močovinový cyklus Ornitínový cyklus volal, začína v mitochondriách. Mitochondrie sú tiež známe ako elektrárne bunky, pretože sa tu produkuje veľmi vysokoenergetická molekula ATP. V matrici mitochondrie enzým karbamoylfosfát syntetáza 1 tvorí karbamoylfosfát z voľného amoniaku a oxidu uhličitého.

V tejto reakcii zostáva fosfátový zvyšok. Je to potrebné v ďalšom kroku. Tu ornitín, aminokyselina, ktorá je prítomná v mitochondriálnej matrici, reaguje s karbamoylfosfátom vytvoreným v prvom kroku. Karbamoylfosfát prenáša svoju karbamoylovú skupinu na ornitín. Tvorí sa citrulín a fosfát. Katalyzátorom tejto chemickej reakcie je enzým ornitín-transkarbamyláza.

Po zvyšok procesu musí byť výsledná citrulín transportovaná z mitochondrií do bunkovej tekutiny pečeňových buniek (hepatocyty). Toto sa uskutočňuje pomocou ornitín-citrulínového transportéra. V cytoplazme hepatocytov sa aspartát aminoskupiny tiež stáva súčasťou močovinového cyklu. Karbonylová skupina citrulínu reaguje s aspartátom. Katalyzujúci enzým arginín sukcinát syntetáza produkuje arginín sukcinát. Ten sa štiepi na voľný furamát a voľný arginín ďalším katalyzujúcim enzýmom, argininosukcinázou.

Voľný furamát sa regeneruje na aspartát. Arginín sa zase štiepi enzýmom argináza. To vytvára močovinu a ornitín. Ornitín sa transportuje späť do mitochondrií a slúži ako molekula nosiča na tvorbu citrulínu. Močovina sa vylučuje obličkami ako molekula rozpustná vo vode.

Bez cyklu močoviny nemožno metabolický toxín amoniak zlikvidovať. Močovina sa používa na detoxikáciu tela. Ak je narušená, môže viesť k závažným neurologickým symptómom.

Zdravá pečeň je obzvlášť dôležitá pre funkčný cyklus močoviny, pretože práve tam sa vytvára väčšina močoviny. V obličkách sa vykonáva iba malá a zanedbateľná časť tvorby močoviny. Pretože však obličky vylučujú močovinu, obsah močoviny v krvi sa používa na zaznamenávanie a monitorovanie progresie renálnej insuficiencie. Obsah močoviny v krvi tiež hrá úlohu pri monitorovaní dialýzy alebo pri určovaní príčiny kómy.

Choroby a choroby

Je známych celkom šesť porúch metabolizmu močoviny. Vždy sú výsledkom prerušenia jedného z použitých enzýmov. V prípade porúch metabolizmu močoviny je zvyčajne nedostatok karbamoylfosfátsyntetázy, ornitíntranscarbamylázy, argininosukcinát syntetázy, argininosukcinát lyázy, arginázy alebo N-acetylglutamát syntetázy. Nedostatok jedného z týchto enzýmov vedie vždy k patologicky vysokej akumulácii amoniaku v tkanive a krvi.

Zvýšená hladina amoniaku v krvi sa tiež nazýva hyperamémia. Hyperamonémia môže byť tiež spôsobená abnormálnymi funkciami pečene. Najmä pokročilé ochorenia pečene, ako je chronická hepatitída alebo cirhóza pečene, narušujú cyklus močoviny prostredníctvom ničenia pečeňových buniek.

Hlavné následky závažného prerušenia cyklu močoviny sú poškodenie centrálneho nervového systému. Tieto príznaky sa označujú aj ako hepatická encefalopatia. Ak je cyklus močoviny narušený, zostáva v krvi príliš veľa toxického amoniaku. Jed buniek útočí hlavne na bunky nervového systému. Tieto bobtnajú kvôli otrave. To zvyšuje intrakraniálny tlak a nakoniec dochádza k opuchu mozgu.

Symptómy možno rozdeliť do štyroch úrovní. V prvej fáze sú len malé zmeny, ako sú poruchy koncentrácie alebo zmeny nálad. V niektorých prípadoch však už postihnuté osoby majú v tejto fáze problémy vyriešiť ľahké aritmetické úlohy. V druhej fáze je zvýšená ospalosť. Časová orientácia je obmedzená. Nasledujú poruchy reči a vedomia. Pacienti majú neobvyklú ospalosť, sú však stále vnímaví a prebudení. Najzávažnejšou formou hepatálnej encefalopatie je pečeňové kóma, tiež známe ako kóma hepaticum. Táto fáza sa vyznačuje úplnou stratou vedomia a úplným nedostatkom reflexov. Pečeňové kóma je často fatálna.

Prejav symptómov pri poruchách cyklu močoviny je podporovaný niekoľkými faktormi. Infekcie môžu viesť k zvýšenému rozkladu buniek, a tým k zvýšenej akumulácii aminokyselín. Zvýšený príjem bielkovín v potrave môže premôcť už narušený cyklus močoviny.

Terapia porúch v močovinovom cykle je medikácia fenylacetátom a benzoátom. Obidve reagujú spolu s glutamínom a glycínom za vzniku fenacetylglutamínu a kyseliny hippurovej. Rovnako ako močovina, aj tieto môžu odstraňovať dusík a vylučujú sa tiež močom.