استقلاب الأمونيا ودورة اليوريا

الأمونيا هي ناتج ثانوي سام للأعصاب لاستقلاب الأحماض الأمينية والبروتينات يجب على الجسم التخلص منه باستمرار. يقوم الكبد بذلك بشكل رئيسي من خلال دورة اليوريا (دورة الأورنيثين أو كريبس-هينسيليت)، التي تحول الأمونيا إلى يوريا لإفرازها عن طريق الكلى. عندما يفشل تخليق اليوريا الكبدي أو يتم تجاوزه، تتراكم الأمونيا في الدم ويمكن أن تؤثر على الدماغ.

Definition

دورة اليوريا هي المسار الكبدي الذي يحول الأمونيا، المشتقة إلى حد كبير من تقويض الأحماض الأمينية ونيتروجين الأمعاء، إلى يوريا للإفراز، وتعمل كمسار رئيسي للجسم للتخلص من النيتروجين وإزالة سمية الأمونيا.

Scope

يتناول هذا المدخل مصادر الأمونيا، وخطوات دورة اليوريا وتقسيمها، والدور التكميلي لتخليق الجلوتامين في التعامل مع الأمونيا، وعواقب ضعف تكوين اليوريا. وهو بمثابة مرجع لفسيولوجيا التخلص من النيتروجين؛ وتُعالَج المتلازمات السريرية لفرط أمونيا الدم في مدخل الاعتلال الدماغي الكبدي.

Core questions

• من أين تأتي الأمونيا المتداولة؟
• ما هي خطوات دورة اليوريا وكيف يتم تقسيمها في الخلية الكبدية؟
• كيف يستخدم الكبد والعضلات تخليق الجلوتامين لتخفيف الأمونيا؟
• ماذا يحدث للأمونيا عندما يضعف تخليق اليوريا الكبدي أو يتم تجاوزه؟

Key concepts

• الأمونيا كمنتج نفايات نيتروجينية
• دورة اليوريا (دورة الأورنيثين)
• خطوات الدورة في الميتوكوندريا والعصارة الخلوية
• كربامويل فوسفات سينثيتاز I
• تخليق الجلوتامين وتخفيف الأمونيا
• تقسيم الخلايا الكبدية حول البوابة مقابل حول الوريد المركزي
• التحويل البابي الجهازي
• فرط أمونيا الدم

Mechanisms

تنشأ الأمونيا من نزع أمين الأحماض الأمينية، ومن تكسير الجلوتامين، ومن استقلاب البكتيريا المعوية للمواد النيتروجينية الممتصة في الدم البابي (Braissant et al., 2013; Rui, 2014). تقوم الخلايا الكبدية حول البوابة بتحويل الأمونيا وكربامويل فوسفات المشتق من البيكربونات إلى يوريا من خلال دورة اليوريا، التي تحدث خطواتها الأولى في الميتوكوندريا والخطوات المتبقية في العصارة الخلوية، وتجدد الأورنيثين في كل دورة (Krebs & Henseleit, 1932). توفر الخلايا الكبدية حول الوريد المركزي دعمًا عالي التقارب عن طريق دمج الأمونيا المتبقية في الجلوتامين عبر إنزيم الجلوتامين سينثيتاز، كما تمتص العضلات الهيكلية الأمونيا عن طريق تكوين الجلوتامين. عندما تُفقد كتلة الكبد الوظيفية أو يتجاوز الدم البابي الخلايا الكبدية من خلال تحويلات بوابية جهازية، تفلت الأمونيا من إزالة السمية وترتفع في الدورة الدموية الجهازية، حيث يمكنها عبور الحاجز الدموي الدماغي وإزعاج وظيفة الخلايا النجمية والعصبونات.

Clinical relevance

تكمن سلامة تكوين اليوريا الكبدي وراء قدرة الجسم على إبقاء مستويات الأمونيا في الدم منخفضة؛ ويربط فشلها أمراض الكبد وبعض العيوب الإنزيمية الوراثية بارتفاع الأمونيا وتأثيراتها العصبية. يشرح هذا المدخل الفسيولوجيا التي تربط استقلاب النيتروجين بفرط أمونيا الدم السريري، وهو ليس أساسًا لتشخيص أو علاج أي فرد.

Evidence & guidelines

تمت مراجعة كيمياء التعامل مع الأمونيا وسميتها العصبية بواسطة برايسانت وزملاؤه (2013)، ووُصِفَ مكان دورة اليوريا في استقلاب الكبد في مراجعات الفسيولوجيا القياسية (Rui, 2014). وُصِفَت الدورة نفسها لأول مرة بواسطة كريبس وهينسيليت (1932).

History

وصف هانز كريبس وكورت هينسيليت دورة الأورنيثين لتكوين اليوريا في عام 1932، وهي إحدى أولى الدورات الأيضية التي تم توضيحها ومعلم بارز في الكيمياء الحيوية. رسم العمل اللاحق الإنزيمات، وتقسيمها داخل الخلية الكبدية، واضطرابات دورة اليوريا الوراثية التي تنشأ عندما تفشل خطوات فردية.

Seminal works

• krebs-henseleit-1932
• braissant-2012

Frequently asked questions

لماذا الأمونيا خطيرة؟

الأمونيا سامة للأعصاب؛ فعندما ترتفع مستوياتها في الدم، يمكنها عبور الحاجز الدموي الدماغي وإزعاج وظيفة الخلايا النجمية، ولهذا السبب يحولها الجسم باستمرار إلى جزيء اليوريا غير الضار والقابل للإفراز.

كيف يمكن أن ترتفع الأمونيا حتى عندما تكون إنزيمات دورة اليوريا سليمة؟

في أمراض الكبد المتقدمة، يمكن للدم البابي الذي يحمل الأمونيا المشتقة من الأمعاء أن يتجاوز الخلايا الكبدية الوظيفية من خلال التحويلات البابية الجهازية، وبالتالي لا تُعرض الأمونيا أبدًا على دورة اليوريا لإزالة السمية.