Metabolisme Amonia dan Siklus Urea

Amonia adalah produk sampingan neurotoksik dari katabolisme asam amino dan protein yang harus terus-menerus dibuang oleh tubuh. Hati melakukan ini terutama melalui siklus urea (siklus ornitin atau Krebs-Henseleit), yang mengubah amonia menjadi urea untuk ekskresi ginjal. Ketika sintesis urea hati gagal atau dilewati, amonia menumpuk dalam darah dan dapat memengaruhi otak.

Definition

Siklus urea adalah jalur hepatik yang mengubah amonia, yang sebagian besar berasal dari katabolisme asam amino dan nitrogen usus, menjadi urea untuk diekskresikan, berfungsi sebagai rute utama tubuh untuk pembuangan nitrogen dan detoksifikasi amonia.

Scope

Entri ini mencakup sumber-sumber amonia, langkah-langkah dan kompartementalisasi siklus urea, peran komplementer sintesis glutamin dalam penanganan amonia, dan konsekuensi dari gangguan ureagenesis. Ini adalah catatan referensi fisiologi pembuangan nitrogen; sindrom klinis hiperamonemia dibahas dalam entri ensefalopati hepatik.

Core questions

• Dari mana amonia yang bersirkulasi berasal?
• Apa saja langkah-langkah siklus urea dan bagaimana kompartementalisasinya dalam hepatosit?
• Bagaimana hati dan otot menggunakan sintesis glutamin untuk menyangga amonia?
• Apa yang terjadi pada amonia ketika sintesis urea hati terganggu atau dilewati?

Key concepts

• Amonia sebagai produk limbah nitrogen
• Siklus urea (siklus ornitin)
• Langkah-langkah siklus mitokondria dan sitosol
• Karbamoil fosfat sintetase I
• Sintesis glutamin dan penyangga amonia
• Zonasi hepatosit periportal versus perivenosa
• Shunting portosistemik
• Hiperamonemia

Mechanisms

Amonia berasal dari deaminasi asam amino, dari pemecahan glutamin, dan dari metabolisme bakteri usus terhadap substrat nitrogen yang diserap ke dalam darah portal (Braissant et al., 2013; Rui, 2014). Hepatosit periportal mengubah amonia dan karbamoil fosfat yang berasal dari bikarbonat menjadi urea melalui siklus urea, yang langkah-langkah pertamanya terjadi di mitokondria dan langkah-langkah selanjutnya di sitosol, meregenerasi ornitin setiap putaran (Krebs & Henseleit, 1932). Hepatosit perivenosa menyediakan cadangan afinitas tinggi dengan menggabungkan amonia residu ke dalam glutamin melalui glutamin sintetase, dan otot rangka juga menyerap amonia dengan membentuk glutamin. Ketika massa hati yang berfungsi hilang atau darah portal melewati hepatosit melalui shunt portosistemik, amonia lolos dari detoksifikasi dan meningkat dalam sirkulasi sistemik, di mana ia dapat masuk ke otak dan mengganggu fungsi astrosit dan neuron.

Clinical relevance

Integritas ureagenesis hati mendasari kemampuan tubuh untuk menjaga kadar amonia darah tetap rendah; kegagalannya menghubungkan penyakit hati dan cacat enzim bawaan tertentu dengan peningkatan amonia dan efek neurologisnya. Entri ini menjelaskan fisiologi yang menghubungkan metabolisme nitrogen dengan hiperamonemia klinis dan bukan merupakan dasar untuk diagnosis atau pengobatan individu mana pun.

Evidence & guidelines

Biokimia penanganan amonia dan neurotoksisitasnya ditinjau oleh Braissant dan rekan (2013), dan tempat siklus urea dalam metabolisme hati dijelaskan dalam tinjauan fisiologi standar (Rui, 2014). Siklus itu sendiri pertama kali dijelaskan oleh Krebs dan Henseleit (1932).

History

Hans Krebs dan Kurt Henseleit menjelaskan siklus ornitin pembentukan urea pada tahun 1932, salah satu siklus metabolik pertama yang dijelaskan dan tonggak sejarah dalam biokimia. Pekerjaan selanjutnya memetakan enzim, kompartementalisasinya dalam hepatosit, dan gangguan siklus urea bawaan yang muncul ketika langkah-langkah individu gagal.

Seminal works

• krebs-henseleit-1932
• braissant-2012

Frequently asked questions

Mengapa amonia berbahaya?

Amonia bersifat neurotoksik; ketika kadar dalam darah meningkat, ia dapat masuk ke otak dan mengganggu fungsi astrosit, itulah sebabnya tubuh terus-menerus mengubahnya menjadi molekul urea yang tidak berbahaya dan dapat diekskresikan.

Bagaimana amonia bisa meningkat meskipun enzim siklus urea utuh?

Pada penyakit hati stadium lanjut, darah portal yang membawa amonia yang berasal dari usus dapat melewati hepatosit yang berfungsi melalui shunt portosistemik, sehingga amonia tidak pernah disajikan ke siklus urea untuk detoksifikasi.