Karbamido ciklas

viduje Karbamido ciklas metaboliniai galutiniai produktai, turintys azoto, yra paverčiami karbamidu. Šis biocheminis procesas vyksta kepenyse. Tada karbamidas išsiskiria per inkstus.

Kas yra karbamido ciklas?

Baltymai, t. Y. Baltymai, yra sudaryti iš daugelio aminorūgščių. Jie savo ruožtu turi bent vieną azoto molekulę amino grupės (-NH2) pavidalu. Jei aminorūgštys su jų azoto molekulėmis yra suskaidomos, susidaro toksiškas amoniakas (NH3). Amoniakas ištirpinamas kraujyje vadinamųjų amonio jonų (NH4 +) pavidalu. Medžiaga taip pat gali turėti toksinį poveikį tokiu ištirpusiu pavidalu. Karbamidas susidaro kepenyse surišant amonio jonus. Tai daro jonus nekenksmingus. Gautas karbamidas išsiskiria per inkstus.

Žmonės priklauso nuo karbamido ciklo. Daugelis vandens gyvūnų iš osmoso gali nedelsdami išleisti amoniaką, kurį jie kaupia vandenyje per savo kūno skysčius. Paukščių ir driežų vietoje karbamido gaminama mažiau kenksminga šlapimo rūgštis. Nors jis taip pat išsiskiria su šlapimu, skirtingai nei karbamidas, jis gali likti kūne ilgiau, nepadarydamas žalos.

Funkcija ir užduotis

Karbamido ciklas Ornitino ciklas vadinamas, prasideda mitochondrijose. Mitochondrijos taip pat žinomos kaip ląstelės elektrinės, nes čia gaminama labai didelės energijos molekulė ATP. Mitochondrijų matricoje fermentas karbamoilfosfato sintetazė 1 iš laisvojo amoniako ir anglies dioksido sudaro karbamoilfosfatą.

Šioje reakcijoje lieka fosfato liekana. To reikia kitame etape. Ornitinas, aminorūgštis, esanti mitochondrijų matricoje, reaguoja su karbamoilfosfatu, suformuotu pirmame etape. Karbamoilo fosfatas perkelia savo karbamoilo grupę į ornitiną. Susidaro citrulinas ir fosfatas. Šios cheminės reakcijos katalizatorius yra fermento ornitino transkarbamilazė.

Likusią proceso dalį gautas citrulinas turi būti perneštas iš mitochondrijų į kepenų ląstelių (hepatocitų) ląstelių skystį. Tai atliekama naudojant ornitino-citrulino pernešėją. Hepatocitų citoplazmoje amino grupės aspartatas taip pat tampa karbamido ciklo dalimi. Citrulino karbonilo grupė reaguoja su aspartate. Katalizuojantis fermentas arginino sukcinato sintetazė gamina arginino sukcinatą. Kitas katalizuojantis fermentas argininosukcinazė padalijama į laisvą furamatą ir laisvą argininą.

Laisvas furamatas regeneruojamas į aspartatą. Argininą savo ruožtu skaido fermentas arginazė. Taip susidaro karbamidas ir ornitinas. Ornitinas pernešamas atgal į mitochondriją ir tarnauja kaip nešiklio molekulė citrulino susidarymui. Karbamidas išsiskiria per inkstus kaip vandenyje tirpi molekulė.

Be karbamido ciklo negalima pašalinti metabolinio toksino amoniako. Karbamidas naudojamas organizmo detoksikacijai. Jei jis sutrikęs, tai gali sukelti sunkių neurologinių simptomų.

Sveikos kepenys yra ypač svarbios funkcionuojančiam karbamido ciklui, nes būtent ten vyksta daugiausiai karbamido susidarymo. Inkstuose atliekama tik nedidelė ir nereikšminga karbamido formavimo dalis. Kadangi inkstai išskiria karbamidą, šlapalo kiekis kraujyje naudojamas inkstų nepakankamumo progresavimui registruoti ir stebėti. Karbamido kiekis kraujyje taip pat vaidina svarbą atliekant dializės stebėjimą arba nustatant komos priežastį.

Ligos ir negalavimai

Iš viso yra žinomi šeši karbamido metabolizmo sutrikimai. Visada tai yra vieno iš dalyvaujančių fermentų veiklos sutrikimas. Karbamido apykaitos sutrikimų atvejais dažniausiai trūksta karbamoilfosfato sintetazės, ornitino transkarbamilazės, argininosukcinatų sintetazės, argininosukcinatinės lipazės, arginazės ar N-acetilglutamato sintetazės. Vieno iš šių fermentų trūkumas visada lemia patologiškai didelį amoniako kaupimąsi audiniuose ir kraujyje.

Padidėjęs amoniako kiekis kraujyje taip pat vadinamas hiperammonemija. Hiperammonemiją taip pat gali sukelti nenormalios kepenų funkcijos. Visų pirma, pažengusios kepenų ligos, tokios kaip lėtinis hepatitas ar kepenų cirozė, pažeidžia karbamido ciklą sunaikindamos kepenų ląsteles.

Pagrindinės rimto šlapalo ciklo sutrikimo pasekmės yra centrinės nervų sistemos pažeidimas. Šie simptomai dar vadinami kepenų encefalopatija. Jei yra sutrikdytas karbamido ciklas, kraujyje lieka per daug toksiško amoniako. Ląstelių nuodai daugiausia puola nervų sistemos ląsteles. Dėl apsinuodijimo jie išsipučia. Tai padidina intrakranijinį slėgį ir galiausiai atsiranda smegenų edema.

Simptomus galima suskirstyti į keturis lygius. Pirmame etape yra tik nedideli pokyčiai, tokie kaip koncentracijos sutrikimai ar nuotaikos svyravimai. Tačiau kai kuriais atvejais nukentėjusieji šiame etape jau turi problemų, kaip išspręsti nesudėtingas aritmetines užduotis. Antrame etape padidėja mieguistumas. Orientacija į laiką yra ribota. Po to seka kalbos ir sąmonės sutrikimai. Pacientai patiria nenormalų mieguistumą, tačiau vis tiek reaguoja ir pabunda. Sunkiausia kepenų encefalopatijos forma yra kepenų koma, dar vadinama koma hepatine. Šis etapas pasižymi visišku sąmonės praradimu ir visišku refleksų trūkumu. Kepenų koma dažnai būna mirtina.

Simptomų pasireiškimą karbamido ciklo sutrikimais lemia keli veiksniai. Infekcijos gali padidinti ląstelių irimąsi ir taip padidinti amino rūgščių kaupimąsi. Padidėjęs baltymų su maistu vartojimas gali užgožti jau sutrikdytą šlapalo ciklą.

Karbamido ciklo sutrikimų gydymas yra vaistas fenilo acetatu ir benzoatu. Abi jos reaguoja kartu su glutaminu ir glicinu, sudarydamos fenacetilglutaminą ir hippuric rūgštį. Kaip ir karbamidas, jie gali pašalinti azotą ir išsiskiria su šlapimu.