Chuyển hóa Amoniac và Chu trình Ure

Amoniac là một sản phẩm phụ gây độc thần kinh từ quá trình dị hóa axit amin và protein mà cơ thể phải liên tục đào thải. Gan thực hiện điều này chủ yếu thông qua chu trình ure (chu trình ornithine hoặc Krebs-Henseleit), chuyển đổi amoniac thành ure để bài tiết qua thận. Khi quá trình tổng hợp ure ở gan bị suy giảm hoặc bị bỏ qua, amoniac tích tụ trong máu và có thể ảnh hưởng đến não.

Definition

Chu trình ure là con đường chuyển hóa ở gan giúp chuyển đổi amoniac, chủ yếu có nguồn gốc từ quá trình dị hóa axit amin và nitơ đường ruột, thành ure để bài tiết, đóng vai trò là con đường chính để cơ thể đào thải nitơ và giải độc amoniac.

Scope

Mục này bao gồm các nguồn gốc của amoniac, các bước và sự phân ngăn của chu trình ure, vai trò bổ trợ của quá trình tổng hợp glutamine trong việc xử lý amoniac, và hậu quả của việc suy giảm quá trình tạo ure. Đây là một tài liệu tham khảo về sinh lý học đào thải nitơ; các hội chứng lâm sàng tăng amoniac máu được đề cập trong mục bệnh não gan.

Core questions

• Amoniac trong tuần hoàn đến từ đâu?
• Các bước của chu trình ure là gì và nó được phân ngăn trong tế bào gan như thế nào?
• Gan và cơ sử dụng quá trình tổng hợp glutamine để đệm amoniac như thế nào?
• Điều gì xảy ra với amoniac khi quá trình tổng hợp ure ở gan bị suy giảm hoặc bị bỏ qua?

Key concepts

• Amoniac là sản phẩm thải nitơ
• Chu trình ure (chu trình ornithine)
• Các bước chu trình trong ty thể và bào tương
• Carbamoyl phosphate synthetase I
• Tổng hợp glutamine và đệm amoniac
• Phân vùng tế bào gan quanh tĩnh mạch cửa so với quanh tĩnh mạch trung tâm
• Shunt cửa chủ
• Tăng amoniac máu

Mechanisms

Amoniac phát sinh từ quá trình khử amin của axit amin, từ sự phân hủy glutamine và từ quá trình chuyển hóa của vi khuẩn đường ruột đối với các cơ chất chứa nitơ được hấp thụ vào máu tĩnh mạch cửa (Braissant et al., 2013; Rui, 2014). Các tế bào gan quanh tĩnh mạch cửa chuyển đổi amoniac và carbamoyl phosphate có nguồn gốc từ bicarbonate thành ure thông qua chu trình ure, với các bước đầu tiên diễn ra trong ty thể và các bước còn lại trong bào tương, tái tạo ornithine sau mỗi vòng (Krebs & Henseleit, 1932). Các tế bào gan quanh tĩnh mạch trung tâm cung cấp một cơ chế dự phòng ái lực cao bằng cách kết hợp amoniac còn lại vào glutamine thông qua glutamine synthetase, và cơ xương cũng hấp thụ amoniac bằng cách hình thành glutamine. Khi khối lượng gan chức năng bị mất hoặc máu tĩnh mạch cửa đi vòng qua các tế bào gan thông qua các shunt cửa chủ, amoniac thoát khỏi quá trình giải độc và tăng lên trong tuần hoàn hệ thống, nơi nó có thể đi vào não và làm rối loạn chức năng của tế bào hình sao và tế bào thần kinh.

Clinical relevance

Sự toàn vẹn của quá trình tạo ure ở gan là nền tảng cho khả năng giữ mức amoniac trong máu thấp của cơ thể; sự suy giảm của nó liên kết bệnh gan và một số khiếm khuyết enzyme di truyền với tình trạng tăng amoniac và các tác động thần kinh của nó. Mục này giải thích sinh lý học liên kết chuyển hóa nitơ với tăng amoniac máu lâm sàng và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cho bất kỳ cá nhân nào.

Evidence & guidelines

Hóa sinh của quá trình xử lý amoniac và độc tính thần kinh của nó được Braissant và các đồng nghiệp (2013) tổng quan, và vị trí của chu trình ure trong chuyển hóa gan được mô tả trong các tài liệu tổng quan sinh lý học tiêu chuẩn (Rui, 2014). Bản thân chu trình này lần đầu tiên được Krebs và Henseleit (1932) mô tả.

History

Hans Krebs và Kurt Henseleit đã mô tả chu trình ornithine của quá trình hình thành ure vào năm 1932, một trong những chu trình trao đổi chất đầu tiên được làm sáng tỏ và là một cột mốc quan trọng trong hóa sinh. Các công trình sau này đã lập bản đồ các enzyme, sự phân ngăn của chúng trong tế bào gan và các rối loạn chu trình ure di truyền phát sinh khi các bước riêng lẻ bị lỗi.

Seminal works

• krebs-henseleit-1932
• braissant-2012

Frequently asked questions

Tại sao amoniac nguy hiểm?

Amoniac gây độc thần kinh; khi nồng độ trong máu tăng cao, nó có thể đi vào não và làm rối loạn chức năng của tế bào hình sao, đó là lý do tại sao cơ thể liên tục chuyển đổi nó thành ure, một phân tử không độc hại và có thể bài tiết được.

Làm thế nào amoniac có thể tăng lên ngay cả khi các enzyme chu trình ure còn nguyên vẹn?

Trong bệnh gan tiến triển, máu tĩnh mạch cửa mang amoniac có nguồn gốc từ ruột có thể đi vòng qua các tế bào gan chức năng thông qua các shunt cửa chủ, do đó amoniac không bao giờ được đưa đến chu trình ure để giải độc.