氨代谢与尿素循环

氨是氨基酸和蛋白质分解代谢产生的神经毒性副产物，人体必须持续将其清除。肝脏主要通过尿素循环（鸟氨酸循环或Krebs-Henseleit循环）来完成这一任务，将氨转化为尿素以供肾脏排泄。当肝脏尿素合成功能衰竭或被绕过时，氨会在血液中积聚并可能影响大脑。

Definition

尿素循环是肝脏内将主要来源于氨基酸分解代谢和肠道氮的氨转化为尿素以供排泄的途径，是人体清除氮和解毒氨的主要途径。

Scope

本条目涵盖氨的来源、尿素循环的步骤和区室化、谷氨酰胺合成在氨处理中的补充作用，以及尿素生成受损的后果。它是对氮处置生理学的参考性描述；高氨血症的临床综合征将在肝性脑病条目中进行阐述。

Core questions

• 循环中的氨从何而来？
• 尿素循环的步骤是什么？它在肝细胞中是如何区室化的？
• 肝脏和肌肉如何利用谷氨酰胺合成来缓冲氨？
• 当肝脏尿素合成受损或被绕过时，氨会发生什么？

Key concepts

• 氨作为氮废物
• 尿素循环（鸟氨酸循环）
• 线粒体和细胞质循环步骤
• 氨甲酰磷酸合成酶I
• 谷氨酰胺合成和氨缓冲
• 门静脉周围与中央静脉周围肝细胞分区
• 门体分流
• 高氨血症

Mechanisms

氨来源于氨基酸的脱氨作用、谷氨酰胺的分解以及肠道细菌对吸收到门静脉血液中的含氮底物的代谢（Braissant et al., 2013; Rui, 2014）。肝脏门静脉周围的肝细胞通过尿素循环将氨和碳酸氢盐衍生的氨甲酰磷酸转化为尿素，尿素循环的第一步发生在线粒体中，其余步骤发生在细胞质中，每循环一周都会再生鸟氨酸（Krebs & Henseleit, 1932）。肝脏中央静脉周围的肝细胞通过谷氨酰胺合成酶将残留的氨结合到谷氨酰胺中，提供了一种高亲和力的备用机制，骨骼肌也通过形成谷氨酰胺来吸收氨。当功能性肝脏质量丢失或门静脉血液通过门体分流绕过肝细胞时，氨会逃脱解毒作用并在体循环中升高，进而进入大脑并干扰星形胶质细胞和神经元功能。

Clinical relevance

肝脏尿素生成的完整性是身体维持低血氨水平能力的基础；其功能障碍将肝病和某些遗传性酶缺陷与氨升高及其神经系统影响联系起来。本条目解释了将氮代谢与临床高氨血症联系起来的生理学，并非用于任何个体的诊断或治疗。

Evidence & guidelines

氨处理的生物化学及其神经毒性由Braissant及其同事（2013）进行了综述，尿素循环在肝脏代谢中的地位在标准生理学综述中有所描述（Rui, 2014）。该循环本身最初由Krebs和Henseleit（1932）描述。

History

Hans Krebs和Kurt Henseleit于1932年描述了尿素形成的鸟氨酸循环，这是最早被阐明的代谢循环之一，也是生物化学领域的一个里程碑。后来的工作描绘了酶、它们在肝细胞内的区室化以及当单个步骤失败时出现的遗传性尿素循环障碍。

Seminal works

• krebs-henseleit-1932
• braissant-2012

Frequently asked questions

为什么氨是危险的？

氨具有神经毒性；当血液水平升高时，它会进入大脑并干扰星形胶质细胞功能，这就是为什么身体会持续将其转化为无害的、可排泄的尿素分子。

即使尿素循环酶完好无损，氨水平为何仍会升高？

在晚期肝病中，携带肠道来源氨的门静脉血液可以通过门体分流绕过功能正常的肝细胞，因此氨从未被呈递给尿素循环进行解毒。