Метаболизм азота и утилизация аммиака

Метаболизм азота — это общесистемный учет азота: как он поступает, главным образом в виде пищевого белка, перемещается между тканями преимущественно в виде аминокислот и нескольких специализированных переносчиков, и выводится в виде мочевины и других азотистых отходов. Центральное значение имеет безопасная утилизация аммиака, который токсичен и должен тщательно транспортироваться и выводиться.

Definition

Метаболизм азота — это интегрированный набор процессов, посредством которых организм получает, транспортирует, взаимопревращает и выводит азот, включая буферизацию и детоксикацию аммиака, а также поддержание азотистого баланса.

Scope

Эта статья представляет системный взгляд, объединяющий статьи на уровне метаболических путей: как азот транспортируется между тканями, как аммиак буферизуется и детоксифицируется, и что означает азотистый баланс. Подробная химия удаления аминогрупп описана в статье о катаболизме, а синтез мочевины — в статье о цикле мочевины.

Core questions

• Как азот безопасно переносится между тканями?
• Как токсичный аммиак буферизуется и детоксифицируется?
• Что означает положительный, отрицательный или нейтральный азотистый баланс?

Key concepts

• Азотистый баланс
• Токсичность аммиака
• Глутамин как нетоксичный переносчик азота
• Глюкозо-аланиновый цикл
• Межорганный обмен азота
• Почечная утилизация азота и аммония

Mechanisms

Поскольку свободный аммиак токсичен, особенно для мозга, организм перемещает азот между тканями в более безопасных формах. Глутамин, несущий два атома азота, является основным переносчиком в крови, доставляющим азот в печень и почки; глутамат и аланин также участвуют в этом процессе. В глюкозо-аланиновом цикле мышцы передают азот в печень в виде аланина, одновременно восстанавливая глюкозу, связывая транспорт азота с обеспечением энергией. Печень является основным местом, где собранный аммиак превращается в мочевину для выведения, в то время как почки как выводят мочевину, так и могут высвобождать аммоний, полученный из глутамина, для помощи в регуляции кислотно-основного состояния. Во всем организме азотистый баланс сравнивает поступление с потерями: рост и восстановление, как правило, приводят к положительному балансу, в то время как травмы, голодание или недостаточное потребление могут вызвать отрицательный баланс. Когда детоксикация аммиака нарушается, например, при печеночной недостаточности, аммиак накапливается и способствует неврологической дисфункции.

Clinical relevance

Утилизация аммиака имеет центральное значение для понимания печеночной энцефалопатии и других состояний нарушенного выведения азота, а азотистый баланс является концепцией, используемой при оценке питания. Эта статья описывает основные физиологию и биохимию; она не является основой для индивидуальной диагностики или принятия решений о лечении.

Evidence & guidelines

Межорганная утилизация азота и аммиака является установленной физиологией и биохимией, обобщенной в стандартных текстах и обзорах; клиническое ведение таких состояний, как печеночная энцефалопатия, регулируется специализированными источниками, выходящими за рамки данной справочной статьи.

History

Понимание общесистемной утилизации азота развивалось наряду с изучением цикла мочевины и исследованиями межорганного обмена аминокислот в двадцатом веке, включая описание глюкозо-аланинового цикла Филипом Фелигом и его коллегами, которое прояснило, как мышцы и печень сотрудничают в перемещении азота и топлива.

Key figures

• Hans Krebs
• Philip Felig

Seminal works

• wu-2009
• morris-2002

Frequently asked questions

Почему аммиак переносится в виде глутамина, а не в виде свободного аммиака?

Свободный аммиак токсичен, поэтому организм включает его в глутамин — нетоксичный и обильный переносчик, который может безопасно транспортировать азот через кровь к органам, которые его выводят или повторно используют.

Что описывает азотистый баланс?

Азотистый баланс сравнивает поступление азота, главным образом в виде пищевого белка, с потерями азота; положительный баланс отражает чистое накопление белка, например, при росте, в то время как отрицательный баланс отражает чистую потерю, например, во время болезни или недостаточного потребления.