23.3: Cykl mocznikowy

Cykl mocznikowy opisuje, w jaki sposób komórki wątroby przekształcają amoniak w mocznik. Amoniak jest toksycznym produktem ubocznym katabolizmu białek. Zwierzęta lądowe muszą przekształcać amoniak w mniej toksyczny mocznik, który może być bezpiecznie wydalany przez nerki z moczem. Zwierzęta morskie wydalają amoniak bezpośrednio, a otaczająca woda rozcieńcza amoniak do bezpiecznych poziomów.

W cyklu mocznikowym składa się pięć podstawowych etapów:

1. przemiana amoniaku (_NH3) w fosforan karbamoilu
2. Wprowadzenie ornityny w przemianie fosforanu karbamoilu do cytruliny
3. przemiana cytruliny w arginobursztynian z udziałem asparaginianu i energii chemicznej (ATP)
4. Przemiana arginosukcynianu w argininę z fumaranem jako produktem ubocznym
5. tworzenie mocznika i ornityny z argininy

Zauważ, że ornityna jest używana w drugim kroku i jest regenerowana w ostatnim kroku. Ponieważ ornityna jest poddawana recyklingowi, cykl mocznikowy jest czasami określany jako cykl ornityny.

Podwyższony poziom amoniaku we krwi, czyli hiperamonemia, wynika z przerwania cyklu mocznikowego. Może to wystąpić na poziomie narządu, gdzie tkanka bliznowata blokuje dopływ krwi do wątroby. Tkanka bliznowata lub marskość wątroby może wynikać z przewlekłego nadużywania alkoholu, zakażenia wirusem zapalenia wątroby typu B lub wirusem zapalenia wątroby typu C.

W komórkach wątroby zakłócenie cyklu mocznikowego może również wystąpić w jednym z jego pięciu etapów. Niedobór transkarbamylazy ornityny (OTCD) jest dziedzicznym zaburzeniem metabolicznym, które powoduje pełny lub częściowy niedobór enzymu na etapie 2, wpływając na produkcję cytruliny z ornityny i fosforanu karbamoilu.

Hiperamonemia u dorosłych, wynikająca z marskości wątroby lub zaburzeń metabolicznych o późnym początku, może powodować deficyty uwagi i inne zaburzenia poznawcze. Są również bardziej narażeni na śmierć z powodu niewydolności wątroby. U noworodków z wczesnym niedoborem enzymu można spodziewać się opóźnień rozwojowych. Jeśli nie zostaną zdiagnozowane i nie zostaną poddane leczeniu, niemowlęta te ryzykują śpiączkę i śmierć. To, w jaki sposób podwyższony poziom amoniaku uszkadza mózg, powodując opóźnienia poznawcze i rozwojowe, nie jest jeszcze w pełni zrozumiałe; Jednak zaburzenia poziomu aminokwasów i neuroprzekaźników, zakłócenia w funkcjonowaniu kanałów jonowych i deficyty energii w mózgu zostały zaproponowane jako możliwe mechanizmy.