Chuyển hóa nitơ và xử lý amoniac

Chuyển hóa nitơ là quá trình tổng hợp nitơ trong toàn bộ cơ thể: cách nitơ đi vào chủ yếu dưới dạng protein trong chế độ ăn uống, di chuyển giữa các mô chủ yếu dưới dạng axit amin và một vài chất vận chuyển chuyên biệt, và thoát ra dưới dạng urê và các chất thải chứa nitơ khác. Một mối quan tâm trọng tâm là việc xử lý an toàn amoniac, một chất độc hại và phải được vận chuyển và thải bỏ cẩn thận.

Definition

Chuyển hóa nitơ là tập hợp các quá trình tích hợp mà cơ thể thu nhận, vận chuyển, chuyển đổi và bài tiết nitơ, bao gồm việc đệm và giải độc amoniac cũng như duy trì cân bằng nitơ.

Scope

Mục này trình bày một cái nhìn hệ thống kết nối các mục ở cấp độ con đường: cách nitơ được vận chuyển giữa các mô, cách amoniac được đệm và giải độc, và ý nghĩa của cân bằng nitơ. Hóa học chi tiết của việc loại bỏ các nhóm amin nằm trong mục dị hóa và tổng hợp urê nằm trong mục chu trình urê.

Core questions

• Nitơ được vận chuyển an toàn giữa các mô như thế nào?
• Amoniac độc hại được đệm và giải độc như thế nào?
• Cân bằng nitơ dương, âm hoặc trung tính có nghĩa là gì?

Key concepts

• Cân bằng nitơ
• Độc tính của amoniac
• Glutamine là chất vận chuyển nitơ không độc hại
• Chu trình glucose-alanine
• Trao đổi nitơ giữa các cơ quan
• Xử lý nitơ và amoniac ở thận

Mechanisms

Vì amoniac tự do có độc tính, đặc biệt đối với não, cơ thể vận chuyển nitơ giữa các mô dưới các dạng an toàn hơn. Glutamine, mang hai nguyên tử nitơ, là một chất vận chuyển chính trong máu đưa nitơ đến gan và thận; glutamate và alanine cũng tham gia. Trong chu trình glucose-alanine, cơ bắp chuyển nitơ đến gan dưới dạng alanine trong khi phục hồi glucose, liên kết vận chuyển nitơ với nguồn cung cấp năng lượng. Gan là nơi chính chuyển đổi amoniac thu thập được thành urê để bài tiết, trong khi thận vừa bài tiết urê vừa có thể giải phóng amoniac có nguồn gốc từ glutamine để giúp điều hòa trạng thái axit-bazơ. Trên toàn bộ cơ thể, cân bằng nitơ so sánh lượng hấp thụ với lượng mất đi: tăng trưởng và phục hồi có xu hướng cân bằng dương, trong khi chấn thương, nhịn ăn hoặc hấp thụ không đủ có thể dẫn đến cân bằng âm. Khi quá trình giải độc amoniac thất bại, như trong suy gan, amoniac tích tụ và góp phần gây rối loạn chức năng thần kinh.

Clinical relevance

Việc xử lý amoniac là trung tâm để hiểu bệnh não gan và các trạng thái suy giảm thải nitơ khác, và cân bằng nitơ là một khái niệm được sử dụng trong đánh giá dinh dưỡng. Mục này mô tả sinh lý học và hóa sinh cơ bản; nó không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc quyết định điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Việc xử lý nitơ và amoniac giữa các cơ quan là sinh lý học và hóa sinh đã được thiết lập, được tóm tắt trong các văn bản và đánh giá tiêu chuẩn; việc quản lý lâm sàng các tình trạng như bệnh não gan được điều chỉnh bởi các nguồn chuyên biệt nằm ngoài phạm vi của mục tham khảo này.

History

Sự hiểu biết về việc xử lý nitơ toàn cơ thể phát triển cùng với chu trình urê và các nghiên cứu về trao đổi axit amin giữa các cơ quan vào thế kỷ XX, bao gồm mô tả về chu trình glucose-alanine của Philip Felig và các đồng nghiệp, đã làm rõ cách cơ bắp và gan hợp tác trong việc di chuyển nitơ và năng lượng.

Key figures

• Hans Krebs
• Philip Felig

Seminal works

• wu-2009
• morris-2002

Frequently asked questions

Tại sao amoniac được vận chuyển dưới dạng glutamine thay vì amoniac tự do?

Amoniac tự do có độc tính, vì vậy cơ thể kết hợp nó vào glutamine, một chất vận chuyển không độc hại và dồi dào có thể vận chuyển nitơ an toàn qua máu đến các cơ quan thải bỏ hoặc tái sử dụng nó.

Cân bằng nitơ mô tả điều gì?

Cân bằng nitơ so sánh lượng nitơ hấp thụ, chủ yếu dưới dạng protein trong chế độ ăn uống, với lượng nitơ mất đi; cân bằng dương phản ánh sự tăng protein ròng như trong quá trình tăng trưởng, trong khi cân bằng âm phản ánh sự mất ròng như trong thời gian bệnh tật hoặc hấp thụ không đủ.