In het ureum fiets, stikstof-bevattende metabolische eindproducten worden omgezet in ureum. Dit biochemische proces vindt plaats in de lever. Ureum wordt vervolgens uitgescheiden door de nieren.
Wat is de ureumcyclus?
In het ureum cyclus, metabole eindproducten met stikstof worden omgezet in ureum. Eiwitten, of eiwitten, bestaan uit vele aminozuren Deze bevatten er op hun beurt minstens één stikstof molecuul in de vorm van een aminogroep (-NH2). Wanneer de aminozuren en hun stikstof moleculen zijn afgebroken, giftig ammonia (NH3) wordt gevormd. In de bloed ammonia wordt opgelost in de vorm van zogenaamde ammoniumionen (NH4 +). Zelfs in deze opgeloste vorm kan de stof een toxische werking hebben. In de leverureum wordt gevormd door de ammoniumionen te binden. Dit maakt de ionen onschadelijk. Het gevormde ureum wordt via de nieren uitgescheiden. Mensen zijn afhankelijk van de ureumcyclus. De meeste waterdieren kunnen het resulterende onmiddellijk vrijgeven ammonia in de water door hun lichaamssappen door osmose. Bij vogels en hagedissen, hoe onschadelijker urinezuur wordt geproduceerd in plaats van ureum. Dit wordt ook via de urine uitgescheiden, maar in tegenstelling tot ureum kan het langer in het lichaam blijven zonder schade aan te richten.
Functie en taak
De ureumcyclus, ook wel de ornithine-cyclus genoemd, begint in de mitochondria. mitochondriën worden ook wel de energiecentrales van de cel genoemd, omdat hier het zeer hoogenergetische molecuul ATP wordt geproduceerd. Binnen de matrix van de mitochondria, carbamoyl fosfaat wordt gevormd uit vrije ammoniak en carbon dioxide door het enzym carbamoyl fosfaat synthetase 1. Deze reactie laat een fosfaat residu. Dit is nodig in de volgende stap. Hier reageert ornithine, een aminozuur dat aanwezig is in de mitochondriale matrix, met het carbamoylfosfaat dat in de eerste stap is gevormd. Bij dit proces draagt het carbamoylfosfaat zijn carbamoylgroep over aan het ornithine. Citrulline en fosfaat worden gevormd. De katalysator van deze chemische reactie is het enzym ornithine transcarbamylase. Om het proces voort te zetten, moet het citrulline gevormd moet worden getransporteerd van de mitochondriën naar de celvloeistof van de lever cellen (hepatocyten). Dit gebeurt met behulp van de ornithine-citrulline vervoerder. In het cytoplasma van hepatocyten wordt de aminogroep aspartaat ook onderdeel van de ureumcyclus. De carbonylgroep van citrulline reageert met aspartaat. Dit produceert argininosuccinaat door het katalyserende enzym argininosuccinaatsynthetase. Dit wordt gesplitst door een ander katalyserend enzym, argininosuccinase, tot vrij furamaat en vrij arginine Het vrije furamaat wordt geregenereerd tot aspartaat. De arginine wordt op zijn beurt gesplitst door het enzym arginase. Dit produceert ureum en ornithine. Het ornithine wordt terug getransporteerd naar het mitochondrion waar het dient als een dragermolecuul bij de vorming van citrulline. Het ureum wordt uitgescheiden door de nier een water-oplosbaar molecuul. Dus zonder de ureumcyclus kan het metabolische toxine ammoniak niet worden verwijderd. Ureum dient dus om het lichaam te ontgiften. Als het verstoord is, kunnen er ernstige neurologische symptomen optreden. Een gezonde lever is vooral belangrijk voor een goed functionerende ureumcyclus, aangezien hier het grootste deel van de ureumvorming plaatsvindt. Slechts een klein en verwaarloosbaar deel van de ureumvorming vindt plaats in de nier. Sinds de nier scheidt het ureum af, het ureumgehalte in de bloed wordt gebruikt om de voortgang van nierinsufficiëntie. Bloed ureumgehaltes spelen ook een rol bij dialyse Grensverkeer of bij het bepalen van een oorzaak van coma.
Ziekten en klachten
Er zijn in totaal zes stoornissen van het ureummetabolisme bekend. Deze zijn altijd het gevolg van een aandoening van een betrokken enzym. Er is dus gewoonlijk een tekort aan carbamoylfosfaatsynthetase, ornithinetranscarbamylase, argininosuccinaatsynthetase, argininosuccinaatlyase, arginase of N-acetyl. glutamaat synthetase bij stoornissen van het metabolisme van ureum. Een tekort aan een van deze enzymen resulteert altijd in een pathologisch hoge ophoping van ammoniak in weefsels en bloed. Een verhoogd ammoniakgehalte in het bloed wordt ook wel hyperammoniëmie genoemd. Hyperammoniëmie kan ook worden veroorzaakt door een disfunctie in de lever. In het bijzonder gevorderde leverziekten zoals chronische hepatitis levercirrose verstoort de ureumcyclus door de dood van levercellen. de gevolgen van een ernstige verstoring van de ureumcyclus zijn voornamelijk schade aan de centrale zenuwstelsel. Deze voorwaarde wordt ook wel aangeduid als hepatische encefalopathie Als de ureumcyclus wordt verstoord, blijft er te veel giftige ammoniak in het bloed achter. Het cytotoxine valt voornamelijk de cellen van de zenuwstelsel Deze zwellen op als gevolg van de vergiftiging. Dit verhoogt de intracraniale druk en leidt uiteindelijk tot hersenoedeem. De symptomen kunnen worden onderverdeeld in vier fasen. In de eerste fase zijn er slechts milde veranderingen zoals concentratie stoornissen of stemmingswisselingen In sommige gevallen hebben de getroffenen in dit stadium echter al problemen met het oplossen van eenvoudige rekenkundige problemen. In de tweede fase is er meer slaperigheid. De temporele oriëntatie is beperkt. Dit wordt gevolgd door spraak- en bewustzijnsstoornissen. Patiënten lijden aan abnormale slaperigheid, maar reageren nog steeds en kunnen gewekt worden. De meest ernstige vorm van hepatische encefalopathie is hepatisch coma, ook wel coma hepaticum genoemd. Deze fase wordt gekenmerkt door volledige bewusteloosheid en de volledige afwezigheid van reflexen Hepatisch coma is vaak dodelijk. De manifestatie van symptomen bij ureumcyclusstoornissen wordt door een aantal factoren bevorderd. Infecties kunnen bijvoorbeeld leiden tot toegenomen cellulair verval en dus tot een verhoogde accumulatie van aminozuren Een verhoogde eiwitinname via de voeding kan ook de reeds verstoorde ureumcyclus overbelasten. De therapie van aandoeningen in de ureumcyclus wordt medicinaal uitgevoerd met fenylacetaat en benzoaat. Beiden reageren samen met glutamine en glycine om fenacetylglutamine en hippuurzuur te vormen. Deze kunnen, net als ureum, stikstof verwijderen en worden ook via de urine uitgescheiden.
