23.3:
Ureumcyclus
23.3:
Ureumcyclus
De ureumcyclus beschrijft hoe levercellen ammoniak omzetten in ureum. Ammoniak is een giftig afvalproduct van eiwitkatabolisme. Landdieren moeten ammoniak omzetten in het minder giftige ureum dat door de nieren veilig kan worden uitgescheiden via de urine. Zeedieren scheiden ammoniak rechtstreeks uit en het omringende water verdunt de ammoniak tot veilige niveaus.
Er zijn vijf basisstappen in de ureumcyclus:
- de omzetting van ammoniak (NH 3 ) in carbamoylfosfaat
- de introductie van ornithine bij de omzetting van carbamoylfosfaat in citrulline
- de omzetting van citrulline in arginosuccinaat met aspartaat en chemische energie (ATP)
- de omzetting van arginosuccinaat in arginine met fumaraat als bijproduct
- de vorming van ureum en ornithine uit arginine
Ornithine wordt gebruikt in de tweede stap en wordt geregenereerd in de laatste stap. Omdat ornithine wordt gerecycled, is de ureumcyclus soms ook de ornithine cyclus genoemd.
Verhoogde niveaus van ammoniak in het bloed (hyperammoniëmie) zijn het gevolg van een onderbreking van de ureumcyclus. Dit kan gebeuren op orgaanniveau waar littekenweefsel de bloedtoevoer naar de lever blokkeert. Littekenweefsel of cirrose kan het gevolg zijn van chronisch alcoholmisbruik, hepatitis B- of hepatitis C-infectie.
Binnen de levercellen kan verstoring van de ureumcyclus ook optreden in een van de vijf stappen. Ornithinetranscarbamylasedeficiëntie (OTCD) is een erfelijke stofwisselingsziekte die resulteert in een volledige of gedeeltelijke enzymdeficiëntie in stap 2, waardoor de productie van citrulline uit ornithine en carbamoylfosfaat wordt beïnvloed.
Hyperammoniëmie bij volwassenen, als gevolg van cirrose of laat optredende stofwisselingsstoornissen, kan leiden tot aandachtsproblemen en andere cognitieve stoornissen. Ze lopen ook een hoger risico op overlijden door leverfalen. Bij pasgeborenen met een vroeg optredende enzymdeficiëntie kunnen ontwikkelingsachterstanden worden verwacht. Als dit niet op tijd gediagnosticeerd en behandeld wordt, lopen deze baby's het om in een coma terecht te komen en te overlijden. Hoe verhoogde ammoniak de hersenen beschadigt om cognitieve en ontwikkelingsachterstanden te veroorzaken, is nog niet volledig begrepen; verstoringen in het niveau van aminozuren en neurotransmitters, verstoringen in ionkanaalfunctie en energietekorten in de hersenen zijn voorgesteld als mogelijke mechanismen.
Suggested Reading
Batshaw, Mark L., Mendel Tuchman, Marshall Summar, and Jennifer Seminara. “A Longitudinal Study of Urea Cycle Disorders.” Molecular Genetics and Metabolism 113, no. 0 (2014): 127–30. [Source]