Ammónia-anyagcsere és a karbamidciklus

Az ammónia az aminosav- és fehérje-katabolizmus idegrendszerileg mérgező melléktermékei közé tartozik, amelytől a szervezetnek folyamatosan meg kell szabadulnia. A máj ezt elsősorban a karbamidcikluson (ornitin-ciklus vagy Krebs–Henseleit-ciklus) keresztül valósítja meg, amely az ammóniát karbamiddá alakítja vesén át való kiválasztásra. Ha a máj karbamid-szintézise meghibásodik vagy megkerülhető, az ammónia felhalmozódik a vérben, és hatással lehet az agyra.

Definition

A karbamidciklus az a máji útvonal, amely az ammóniát – döntően az aminosav-katabolizmusból és a bélből felszívódó nitrogénből eredőt – karbamiddá alakítja kiválasztás céljából, és a szervezet nitrogénürítésének, illetve ammónia-méregtelenítésének fő útvonalát képezi.

Scope

A szócikk az ammónia forrásait, a karbamidciklus lépéseit és a hepatocitán belüli kompartmentalizációját, a glutaminszintézis kiegészítő szerepét az ammónia-kezelésben, valamint az ureagézis károsodásának következményeit tárgyalja. A nitrogénürítés fiziológiájának referencia-összefoglalója; a hyperammonaemia klinikai szindrómáit a hepatikus encephalopathia szócikk tárgyalja.

Core questions

• Honnan ered a keringő ammónia?
• Melyek a karbamidciklus lépései, és hogyan kompartmentalizált a hepatocitán belül?
• Hogyan pufferelnek a máj és az izomzat glutaminszintézissel ammóniát?
• Mi történik az ammóniával, ha a máji karbamid-szintézis károsodik vagy megkerülhető?

Key concepts

• Ammónia mint nitrogénürítési melléktermék
• Karbamidciklus (ornitin-ciklus)
• Mitokondriális és citoplazmatikus cikluslépések
• Karbamil-foszfát-szintáz I
• Glutaminszintézis és ammónia-pufferelés
• Periportális és perivénás hepatocita-zonáció
• Portoszisztémás sönt
• Hyperammonaemia

Mechanisms

Az ammónia az aminosavak dezaminálásából, a glutamin lebontásából, valamint a portális vérbe felszívódó, a bélbaktériumok által nitrogéntartalmú szubsztrátokból termelt vegyületekből keletkezik (Braissant és mtsi., 2013; Rui, 2014). A periportális hepatociták az ammóniát és a bikarbonátból keletkező karbamil-foszfátot karbamiddá alakítják a karbamidcikluson keresztül, amelynek első lépései a mitokondriumban, a többi lépés a citoplazmában zajlik, és minden ciklus ornithint regenerál (Krebs és Henseleit, 1932). A perivénás hepatociták nagy affinitású tartalékrendszerként a maradék ammóniát glutaminszintáz segítségével glutaminba inkorporálják, és a vázizomzat is vesz fel ammóniát glutamin képzése révén. Ha a működőképes májtömeg csökken, vagy a portális vér portoszisztémás söntökön át megkerüli a hepatocitákat, az ammónia elkerüli a méregtelenítést és megemelkedik a szisztémás keringésben, ahol átkerülhet az agyba, és megzavarhatja az asztrocita- és neuronális funkciókat.

Clinical relevance

A máji ureagézis integritása alapozza meg a szervezet azon képességét, hogy az ammóniaszintet alacsonyan tartsa; ennek elégtelensége kapcsolja össze a máj- és egyes örökletes enzimhiányos betegségeket az emelkedett ammóniával és annak neurológiai következményeivel. Ez a szócikk azt a fiziológiát magyarázza, amely a nitrogén-anyagcserét a klinikai hyperammonaemiához köti, és nem nyújt alapot egyéni diagnosztikai vagy terápiás döntéshez.

Evidence & guidelines

Az ammónia-kezelés biokémiáját és neurotoxicitását Braissant és munkatársai (2013) foglalták össze, a karbamidciklusnak a máji anyagcserében betöltött szerepét pedig szabványos fiziológiai összefoglalók (Rui, 2014) ismertetik. Magát a ciklust Krebs és Henseleit írta le (1932).

History

Hans Krebs és Kurt Henseleit 1932-ben írták le az ornitin-ciklus útján megvalósuló karbamidképzést; ez volt az egyik első felderített anyagcsere-ciklus, és mérföldkövet jelentett a biokémiában. A későbbi kutatások feltérképezték az enzimeket, azok hepatocitán belüli kompartmentalizációját, valamint azokat az örökletes karbamidciklus-zavarokat, amelyek az egyes lépések hibáiból erednek.

Seminal works

• krebs-henseleit-1932
• braissant-2012

Frequently asked questions

Miért veszélyes az ammónia?

Az ammónia idegmérgező; ha vérszintje megemelkedik, átkerülhet az agyba és megzavarhatja az asztrocita-funkciókat, ezért a szervezet folyamatosan ártalmatlan, kiválasztható karbamiddá alakítja.

Hogyan emelkedhet meg az ammóniaszint, ha a karbamidciklus enzimei épek?

Előrehaladott májbetegségben a béleredetű ammóniát szállító portális vér portoszisztémás söntökön át megkerülheti a működő hepatocitákat, így az ammónia soha nem kerül a karbamidciklus hatókörébe méregtelenítés céljából.