Metabolismul amoniacului și ciclul ureei

Amoniacul este un produs secundar neurotoxic al catabolismului aminoacizilor și proteinelor, pe care organismul trebuie să îl elimine continuu. Ficatul realizează acest lucru în principal prin ciclul ureei (ciclul ornitinei sau ciclul Krebs-Henseleit), care transformă amoniacul în uree pentru excreție renală. Atunci când sinteza hepatică a ureei eșuează sau este ocolită, amoniacul se acumulează în sânge și poate afecta creierul.

Definition

Ciclul ureei este calea hepatică ce transformă amoniacul, provenit în principal din catabolismul aminoacizilor și din azotul intestinal, în uree pentru excreție, reprezentând principala cale a organismului de eliminare a azotului și de detoxifiere a amoniacului.

Scope

Intrarea acoperă sursele de amoniac, etapele și compartimentalizarea ciclului ureei, rolul complementar al sintezei glutaminei în gestionarea amoniacului și consecințele afectării ureagenezei. Constituie un cont de referință al fiziologiei eliminării azotului; sindroamele clinice ale hiperamonitemiei sunt tratate în intrarea dedicată encefalopatiei hepatice.

Core questions

• De unde provine amoniacul circulant?
• Care sunt etapele ciclului ureei și cum este compartimentalizat acesta în hepatocit?
• Cum folosesc ficatul și mușchii sinteza glutaminei pentru tamponarea amoniacului?
• Ce se întâmplă cu amoniacul atunci când sinteza hepatică a ureei este afectată sau ocolită?

Key concepts

• Amoniacul ca produs rezidual al azotului
• Ciclul ureei (ciclul ornitinei)
• Etapele mitocondriale și citoplasmatice ale ciclului
• Carbamoil fosfat sintetaza I
• Sinteza glutaminei și tamponarea amoniacului
• Zonarea hepatocitelor periportale versus perivenos
• Șuntarea portosistemică
• Hiperamoniemia

Mechanisms

Amoniacul provine din dezaminarea aminoacizilor, din degradarea glutaminei și din metabolismul bacterian intestinal al substratelor azotate absorbite în sângele portal (Braissant et al., 2013; Rui, 2014). Hepatocitele periportale transformă amoniacul și fosfatul de carbamoil derivat din bicarbonat în uree prin intermediul ciclului ureei, ale cărui prime etape au loc în mitocondrie, iar etapele rămase în citoplasmă, regenerând ornitina la fiecare ciclu (Krebs și Henseleit, 1932). Hepatocitele perivenos furnizează o rezervă cu afinitate ridicată prin incorporarea amoniacului rezidual în glutamină via glutamin sintetaza, iar mușchiul scheletic preia de asemenea amoniacul prin formarea de glutamină. Atunci când masa hepatică funcțională se pierde sau sângele portal ocolește hepatocitele prin șunturi portosistemice, amoniacul scapă detoxifierii și crește în circulația sistemică, unde poate traversa bariera hematoencefalică și perturba funcția astrocitelor și neuronilor.

Clinical relevance

Integritatea ureagenezei hepatice stă la baza capacității organismului de a menține amoniacul sanguin scăzut; eșecul acesteia leagă boala hepatică și anumite defecte enzimatice ereditare de niveluri crescute de amoniac și de efectele sale neurologice. Această intrare explică fiziologia care conectează metabolismul azotat la hiperamoniemia clinică și nu constituie o bază pentru diagnosticul sau tratamentul unui individ.

Evidence & guidelines

Biochimia gestionării amoniacului și neurotoxicitatea sa sunt recenzate de Braissant și colaboratori (2013), iar locul ciclului ureei în metabolismul hepatic este descris în recenzii standard de fiziologie (Rui, 2014). Ciclul însuși a fost descris pentru prima dată de Krebs și Henseleit (1932).

History

Hans Krebs și Kurt Henseleit au descris ciclul ornitinei de formare a ureei în 1932, unul dintre primele cicluri metabolice elucidate și un jalon al biochimiei. Lucrările ulterioare au cartografiat enzimele, compartimentalizarea lor în interiorul hepatocitului și tulburările ereditare ale ciclului ureei care apar atunci când etapele individuale sunt deficitare.

Seminal works

• krebs-henseleit-1932
• braissant-2012

Frequently asked questions

De ce este periculos amoniacul?

Amoniacul este neurotoxic; când nivelurile sanguine cresc, poate traversa bariera hematoencefalică și perturba funcția astrocitelor, motiv pentru care organismul îl convertește continuu în molecula inofensivă și excretabilă a ureei.

Cum poate crește amoniacul chiar și atunci când enzimele ciclului ureei sunt intacte?

În bolile hepatice avansate, sângele portal care transportă amoniacul de origine intestinală poate ocoli hepatocitele funcționale prin șunturi portosistemice, astfel că amoniacul nu mai este prezentat ciclului ureei pentru detoxifiere.