متابولیسم آمونیاک و چرخه اوره
آمونیاک یک محصول جانبی نوروتوکسیک کاتابولیسم اسید آمینه و پروتئین است که بدن باید به طور مداوم آن را دفع کند. کبد این کار را عمدتاً از طریق چرخه اوره (چرخه اورنیتین یا کربس-هنسلیت) انجام میدهد که آمونیاک را برای دفع کلیوی به اوره تبدیل میکند. هنگامی که سنتز اوره کبدی با شکست مواجه میشود یا دور زده میشود، آمونیاک در خون تجمع مییابد و میتواند بر مغز تأثیر بگذارد.
Definition
چرخه اوره مسیر کبدی است که آمونیاک را که عمدتاً از کاتابولیسم اسید آمینه و نیتروژن روده نشأت میگیرد، برای دفع به اوره تبدیل میکند و به عنوان مسیر اصلی دفع نیتروژن و سمزدایی آمونیاک در بدن عمل میکند.
Scope
این مدخل به بررسی منابع آمونیاک، مراحل و بخشبندی چرخه اوره، نقش مکمل سنتز گلوتامین در مدیریت آمونیاک، و پیامدهای اختلال در اورهزایی میپردازد. این یک گزارش مرجع از فیزیولوژی دفع نیتروژن است؛ سندرمهای بالینی هایپرآمونمی در مدخل انسفالوپاتی کبدی مورد بررسی قرار میگیرد.
Core questions
- آمونیاک در گردش از کجا میآید؟
- مراحل چرخه اوره چیست و چگونه در هپاتوسیت بخشبندی میشود؟
- کبد و ماهیچه چگونه از سنتز گلوتامین برای بافر کردن آمونیاک استفاده میکنند؟
- چه اتفاقی برای آمونیاک میافتد وقتی سنتز اوره کبدی مختل یا دور زده میشود؟
Key concepts
- آمونیاک به عنوان یک محصول زائد نیتروژن
- چرخه اوره (چرخه اورنیتین)
- مراحل چرخه میتوکندریایی و سیتوزولی
- کارباموئیل فسفات سنتتاز I
- سنتز گلوتامین و بافر کردن آمونیاک
- زوناسیون هپاتوسیت پریپورتال در مقابل پریونوس
- شانتینگ پورتوسیستمیک
- هایپرآمونمی
Mechanisms
آمونیاک از دآمیناسیون اسیدهای آمینه، از تجزیه گلوتامین، و از متابولیسم باکتریایی روده مواد نیتروژندار جذب شده به خون پورتال (Braissant et al., 2013; Rui, 2014) نشأت میگیرد. هپاتوسیتهای پریپورتال آمونیاک و کارباموئیل فسفات مشتق از بیکربنات را از طریق چرخه اوره به اوره تبدیل میکنند، که مراحل اولیه آن در میتوکندری و مراحل باقیمانده در سیتوزول رخ میدهد و اورنیتین را در هر چرخه بازسازی میکند (Krebs & Henseleit, 1932). هپاتوسیتهای پریونوس با گنجاندن آمونیاک باقیمانده در گلوتامین از طریق گلوتامین سنتتاز، یک پشتیبان با میل ترکیبی بالا فراهم میکنند، و ماهیچه اسکلتی نیز با تشکیل گلوتامین، آمونیاک را جذب میکند. هنگامی که توده کبدی عملکردی از بین میرود یا خون پورتال از طریق شانتهای پورتوسیستمیک از هپاتوسیتها عبور میکند، آمونیاک از سمزدایی فرار میکند و در گردش خون سیستمیک افزایش مییابد، جایی که میتواند وارد مغز شود و عملکرد آستروسیتها و نورونها را مختل کند.
Clinical relevance
یکپارچگی اورهزایی کبدی زیربنای توانایی بدن در پایین نگه داشتن آمونیاک خون است؛ شکست آن بیماری کبد و برخی نقایص آنزیمی ارثی را به افزایش آمونیاک و اثرات عصبی آن مرتبط میکند. این مدخل فیزیولوژی را توضیح میدهد که متابولیسم نیتروژن را به هایپرآمونمی بالینی مرتبط میکند و مبنایی برای تشخیص یا درمان هیچ فردی نیست.
Evidence & guidelines
بیوشیمی مدیریت آمونیاک و نوروتوکسیسیته آن توسط برایسانت و همکاران (2013) بررسی شده است، و جایگاه چرخه اوره در متابولیسم کبدی در بررسیهای فیزیولوژی استاندارد (Rui, 2014) توضیح داده شده است. خود چرخه برای اولین بار توسط کربس و هنسلیت (1932) توصیف شد.
History
هانس کربس و کورت هنسلیت چرخه اورنیتین تشکیل اوره را در سال 1932 توصیف کردند، که یکی از اولین چرخههای متابولیکی بود که روشن شد و یک نقطه عطف در بیوشیمی محسوب میشود. کارهای بعدی آنزیمها، بخشبندی آنها در هپاتوسیت، و اختلالات ارثی چرخه اوره را که در صورت شکست مراحل فردی ایجاد میشوند، مشخص کردند.
Related topics
Seminal works
- krebs-henseleit-1932
- braissant-2012
Frequently asked questions
- چرا آمونیاک خطرناک است؟
- آمونیاک نوروتوکسیک است؛ هنگامی که سطح آن در خون افزایش مییابد، میتواند وارد مغز شود و عملکرد آستروسیتها را مختل کند، به همین دلیل بدن به طور مداوم آن را به مولکول بیضرر و قابل دفع اوره تبدیل میکند.
- چگونه آمونیاک میتواند حتی زمانی که آنزیمهای چرخه اوره سالم هستند، افزایش یابد؟
- در بیماری پیشرفته کبد، خون پورتال حاوی آمونیاک مشتق از روده میتواند از طریق شانتهای پورتوسیستمیک از هپاتوسیتهای عملکردی عبور کند، بنابراین آمونیاک هرگز برای سمزدایی به چرخه اوره ارائه نمیشود.