Ciclo da Ureia

O ciclo da ureia é a via metabólica, localizada principalmente no fígado, que converte amônia tóxica derivada da quebra de aminoácidos em ureia, um composto solúvel e muito menos tóxico que os rins excretam. Foi a primeira via metabólica cíclica a ser descrita e permanece a principal rota do corpo para eliminar o excesso de nitrogênio.

Definition

O ciclo da ureia é uma série de reações parcialmente mitocondriais e parcialmente citosólicas que combina amônia e nitrogênio derivado do aspartato com dióxido de carbono para sintetizar ureia, regenerando o transportador ornitina a cada volta.

Scope

Esta entrada abrange as cinco etapas enzimáticas centrais do ciclo, sua compartimentalização entre mitocôndria e citosol, as duas fontes de nitrogênio que ele incorpora e como é regulado. O destino dos grupos amino antes de entrarem no ciclo é abordado na entrada de catabolismo, e o manuseio mais amplo da amônia na entrada de nitrogênio.

Core questions

• De onde vêm os dois átomos de nitrogênio da ureia?
• Quais etapas ocorrem na mitocôndria e quais no citosol?
• Como o fluxo através do ciclo é ajustado à carga de nitrogênio?

Key concepts

• Carbamoil fosfato sintetase I
• Ornitina transcarbamoilase
• Argininossuccinato sintetase e liase
• Arginase e regeneração de ornitina
• N-acetilglutamato como ativador alostérico
• Compartimentalização mitocondrial-citosólica

Mechanisms

Dentro da mitocôndria, amônia e bicarbonato são condensados em carbamoil fosfato pela carbamoil fosfato sintetase I, uma enzima que requer o ativador alostérico N-acetilglutamato. A ornitina transcarbamoilase então une o carbamoil fosfato à ornitina para formar citrulina, que é exportada para o citosol. Lá, a argininossuccinato sintetase incorpora o segundo nitrogênio do aspartato para formar argininossuccinato, que a argininossuccinato liase cliva em arginina e fumarato. A arginase finalmente hidrolisa a arginina em ureia e ornitina, e a ornitina regenerada reentra na mitocôndria para iniciar outra volta. Assim, um nitrogênio da ureia vem da amônia livre e o outro do aspartato, enquanto o carbono vem do bicarbonato. O fluxo é ajustado tanto pelo suprimento de N-acetilglutamato, que reflete a carga total de nitrogênio, quanto por mudanças de longo prazo nas quantidades de enzimas.

Clinical relevance

Deficiências hereditárias das enzimas do ciclo da ureia prejudicam a eliminação de nitrogênio e podem levar ao acúmulo de amônia, e o ciclo é central para a forma como o corpo se mantém protegido da toxicidade da amônia. Esta entrada descreve a via e como ela é estudada; o diagnóstico e o manejo dos distúrbios do ciclo da ureia seguem as diretrizes de consenso de especialistas e não são abordados como aconselhamento individual aqui.

Epidemiology

Os distúrbios do ciclo da ureia são erros inatos do metabolismo individualmente raros; as diretrizes de consenso resumem sua frequência combinada e reconhecimento clínico, enquanto estimativas detalhadas pertencem a fontes clínicas dedicadas.

Evidence & guidelines

A bioquímica é conhecimento estabelecido em livros didáticos; para os distúrbios clínicos do ciclo, diretrizes de consenso internacionais foram publicadas e revisadas (Haeberle et al., 2012; 2019), que a presente entrada referencia apenas para indicar onde residem os padrões clínicos.

History

Hans Krebs e Kurt Henseleit descreveram o ciclo da ornitina de formação de ureia em 1932, o primeiro ciclo metabólico a ser reconhecido. Trabalhos subsequentes, notavelmente por Sarah Ratner, caracterizaram as etapas do argininossuccinato e completaram o mapa enzimático da via.

Key figures

• Hans Krebs
• Kurt Henseleit
• Sarah Ratner

Seminal works

• morris-2002
• haeberle-2019

Frequently asked questions

Por que o corpo converte amônia em ureia?

A amônia é tóxica, especialmente para o sistema nervoso, então convertê-la em ureia, que é solúvel e muito menos tóxica, permite que o excesso de nitrogênio seja transportado no sangue e excretado com segurança pelos rins.

Onde na célula ocorre o ciclo da ureia?

Ele é dividido entre dois compartimentos: as primeiras etapas ocorrem na matriz mitocondrial das células hepáticas, e as etapas restantes ocorrem no citosol, com intermediários sendo transportados entre os dois.