nel Ciclo dell'urea i prodotti finali metabolici contenenti azoto vengono convertiti in urea. Questo processo biochimico avviene nel fegato. L'urea viene quindi escreta attraverso i reni.
Qual è il ciclo dell'urea?
Le proteine, cioè le proteine, sono costituite da molti amminoacidi. Questi a loro volta contengono almeno una molecola di azoto sotto forma di un gruppo amminico (-NH2). Se gli amminoacidi con le loro molecole di azoto vengono scomposti, viene prodotta ammoniaca tossica (NH3). L'ammoniaca viene disciolta nel sangue sotto forma di cosiddetti ioni ammonio (NH4 +). La sostanza può anche avere un effetto tossico in questa forma disciolta. L'urea si forma nel fegato legando gli ioni ammonio. Ciò rende gli ioni innocui. L'urea risultante viene escreta attraverso i reni.
Gli esseri umani dipendono dal ciclo dell'urea. La maggior parte degli animali acquatici può rilasciare immediatamente l'ammoniaca accumulata nell'acqua tramite i fluidi corporei tramite osmosi. Negli uccelli e nelle lucertole, al posto dell'urea viene prodotto l'acido urico meno dannoso. Sebbene questo sia anche escreto nelle urine, a differenza dell'urea, può rimanere nel corpo più a lungo senza causare danni.
Funzione e compito
Anche il ciclo dell'urea Ciclo di ornitina chiamato, inizia nei mitocondri. I mitocondri sono anche conosciuti come le centrali elettriche della cellula, poiché qui viene prodotta la molecola ad altissima energia ATP. All'interno della matrice dei mitocondri, l'enzima carbamoil fosfato sintetasi 1 forma carbamoil fosfato da ammoniaca libera e anidride carbonica.
In questa reazione rimane un residuo di fosfato. Ciò è necessario nel passaggio successivo. Qui l'ornitina, un amminoacido presente nella matrice mitocondriale, reagisce con il carbamoil fosfato formatosi nella prima fase. Il carbamoil fosfato trasferisce il suo gruppo carbamoile all'ornitina. Si formano citrullina e fosfato. Il catalizzatore di questa reazione chimica è l'enzima ornitina transcarbamilasi.
Per il resto del processo, la citrullina risultante deve essere trasportata dai mitocondri nel fluido cellulare delle cellule epatiche (epatociti). Questo viene fatto utilizzando il trasportatore di ornitina-citrullina. Nel citoplasma degli epatociti, anche l'aspartato del gruppo amminico entra a far parte del ciclo dell'urea. Il gruppo carbonile della citrullina reagisce con l'aspartato. L'enzima catalizzatore arginina succinato sintetasi produce arginino succinato. Questo viene diviso in furamato libero e arginina libera da un altro enzima catalizzatore, l'argininosuccinasi.
Il furamato libero viene rigenerato in aspartato. L'arginina viene a sua volta scissa dall'enzima arginasi. Questo crea urea e ornitina. L'ornitina viene trasportata nuovamente nel mitocondrio e funge da molecola vettore per la formazione della citrullina. L'urea viene escreta attraverso i reni come molecola idrosolubile.
Senza il ciclo dell'urea, l'ammoniaca, tossina metabolica, non può essere smaltita. L'urea viene utilizzata per disintossicare il corpo. Se è disturbato, può portare a gravi sintomi neurologici.
Un fegato sano è particolarmente importante per un ciclo dell'urea funzionante, poiché è qui che avviene la maggior parte della formazione dell'urea. Solo una piccola e trascurabile parte della formazione dell'urea viene effettuata nel rene. Tuttavia, poiché i reni espellono l'urea, il contenuto di urea nel sangue viene utilizzato per registrare e monitorare la progressione dell'insufficienza renale. Il contenuto di urea nel sangue svolge anche un ruolo nel monitoraggio della dialisi o nel determinare una causa di coma.
Malattie e disturbi
Sono noti in totale sei disturbi del metabolismo dell'urea. Questi sono sempre il risultato di un'interruzione di uno degli enzimi coinvolti. In caso di disturbi del metabolismo dell'urea, di solito c'è una carenza di carbamoil fosfato sintetasi, ornitina transcarbamilasi, argininosuccinato sintetasi, argininosuccinato liasi, arginasi o N-acetilglutammato sintetasi. Una carenza di uno di questi enzimi porta sempre ad un accumulo patologicamente elevato di ammoniaca nei tessuti e nel sangue.
Un aumento del livello di ammoniaca nel sangue è anche chiamato iperammoniemia. L'iperammoniemia può anche essere causata da funzioni epatiche anormali. In particolare, malattie epatiche avanzate come l'epatite cronica o la cirrosi epatica compromettono il ciclo dell'urea attraverso la distruzione delle cellule del fegato.
Le principali conseguenze di una grave interruzione del ciclo dell'urea sono danni al sistema nervoso centrale. Questi sintomi sono indicati anche come encefalopatia epatica. Se il ciclo dell'urea è disturbato, nel sangue rimane troppa ammoniaca tossica. Il veleno cellulare attacca principalmente le cellule del sistema nervoso. Questi si gonfiano a causa dell'avvelenamento. Ciò aumenta la pressione intracranica e alla fine si verifica edema cerebrale.
I sintomi possono essere suddivisi in quattro livelli. Nella prima fase ci sono solo lievi cambiamenti come disturbi della concentrazione o sbalzi d'umore. In alcuni casi, tuttavia, le persone colpite hanno già problemi a risolvere semplici compiti aritmetici in questa fase. Nella seconda fase, c'è una maggiore sonnolenza. L'orientamento temporale è limitato. Questo è seguito da disturbi del linguaggio e della coscienza. I pazienti avvertono una sonnolenza anormale ma sono ancora reattivi e risvegliabili. La forma più grave di encefalopatia epatica è il coma epatico, noto anche come coma epatico. Questa fase è caratterizzata da una completa perdita di coscienza e da una completa mancanza di riflessi. Il coma epatico è spesso fatale.
La manifestazione dei sintomi nei disturbi del ciclo dell'urea è favorita da diversi fattori. Le infezioni possono portare ad un aumento del decadimento cellulare e quindi ad un aumento dell'accumulo di aminoacidi. Un maggiore apporto di proteine con il cibo può sopraffare il già disturbato ciclo dell'urea.
La terapia dei disturbi nel ciclo dell'urea è un farmaco con fenilacetato e benzoato. Entrambi reagiscono insieme alla glutammina e alla glicina per formare fenacetilglutammina e acido ippurico. Come l'urea, questi possono rimuovere l'azoto e sono anche escreti nelle urine.
