Κύκλος της ουρίας

Απεικόνιση κύκλου

Ο κύκλος του ουρίας είναι ένα μεταβολικό μονοπάτι με το οποίο το αμμώνιο το οποίο σχηματίστηκε από την αποικοδόμηση των αμινοξέων μετατρέπεται από τον οργανισμό σε ουρία, μορφή με την οποία αποβάλλεται από τα χερσαία σπονδυλωτά. Ο κύκλος ονομάζεται επίσης Κρεμπς-Χένσελειτ (Krebs-Henseleit), από τους επιστήμονες που τον ανακάλυψαν το 1932. Ήταν η πρώτη κυκλική μεταβολική πορεία που ανακαλύφθηκε. Η αντίδραση λαμβάνει χώρα στο ήπαρ.

Βήματα

Το αμμώνιο παράγεται κυρίως στους περιφερικούς ιστούς από την χρήση των αμινοξέων ως πηγές ενέργειας. Το πρώτο στάδιο στην αποικοδόμηση των αμινοξέων είναι η απομάκρυνση της αμινικής ομάδας. Αυτοί οι ιστοί δεν έχουν τη δυνατότητα να μετατρέψουν το αμμώνιο σε ουρία, κάτι το οποίο λαμβάνει χώρα μόνο στο ήπαρ. Ένας τέτοιος ιστός είναι οι μύες. Η μεταφορά του αμμωνίου από τους μύες λαμβάνει χώρα με το αμμώνιο να μεταφέρεται στο πυροσταφυλικό και να σχηματίζεται αλανίνη, η οποία μεταφέρεται στο ήπαρ, και εκεί λαμβάνει χώρα η αντίθετη αντίδραση. Ένα άλλο «όχημα» μεταφοράς αμμωνίου είναι η γλουταμίνη, η οποία προήλθε από την προσθήκη του αμμωνίου σε ένα μόριο γλουταμινικού.

• Το πρώτο βήμα του κύκλου είναι η σύνθεση του φωσφορικού καρβαμοΰλιου από το αμμώνιο και ένα μόριο μόριο όξινου ανθρακικού (HCO3-). Η αντίδραση γίνεται σε τρία στάδια και καταλύεται από τη συνθετάση του φωσφορικού καρβαμοΰλιου και λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια. Η αντίδραση χρειάζεται δύο ΑΤΡ για να ολοκληρωθεί και έτσι είναι ουσιαστικά μη αντιστρεπτή. Η αμινική ομάδα συνδέεται με το υπόλοιπο μόριο με ένα ανυδριτικό δεσμό και έτσι μπορεί να μεταφερθεί σε άλλα μόρια εύκολα.
• Το δεύτερο βήμα είναι η μεταφορά της καρβαμοϋλο-ομάδας στο μόριο της ορνιθίνης με αποτέλεσμα να σχηματιστεί κιτρουλλίνη. Η αντίδραση καταλύεται από την τρασκαρβαμοϋλάσης της ορνιθίνης. Και αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα στο μιτοχόνδριο. Οι επόμενες τρεις αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα στο κυτταρόπλασμα.
• Στο τρίτο στάδιο, η κιτρουλλίνη συμπυκνώνεται με ένα μόριο ασπαραγινικού, στο οποίο βρίσκεται η δεύτερη αμινική ομάδα που θα αποτέλεσει την ουρία. Με την αντίδραση σχηματίζεται αργινοηλεκτρικό οξύ και η αντίδραση καταλύεται με την συνθετάση του αργινοηλεκτρικού. Η αντίδραση χρησιμοποιεί ένα μόριο ΑΤΡ το οποίο διασπάται σε ΑΜΡ και πυροφωσφορικό.
• Στο τέταρτο στάδιο, το αργινοηλεκτρικό διασπάται σε φουμαρικό οξύ και αργινίνη. Η αντίδραση καταλύεται από την λυάση του αργινοηλεκτρικού. Η παραγωγή φουμαρικού στο κύκλο της ουρίας είναι το σημείο σύνδεσης του κύκλου της ουρίας με το κύκλο του κιτρικού οξέως.
• Το πέμπτο και τελευταίο στάδιο είναι η υδρόλυση της αργινίνης σε ουρία και ορνιθίνη. Η αντίδραση καταλύεται από την αργινάση. Η ορνιθίνη μεταφέρεται στη συνέχεια μέσα στο μιτοχόνδριο ώστε να αρχίσει ένας νέος κύκλος.

Βλάβες του κύκλου

Ο κύκλος της ουρίας στο ήπαρ είναι η κύρια πορεία με την οποία απομακρύνεται το αμμώνιο από τον οργανισμό των χερσαίων σπονδυλωτών, όπως είναι ο άνθρωπος, ενώ δεν υπάρχει εναλλακτική οδός για την σύνθεση ουρίας. Οπότε οποιαδήποτε βλάβη στα βήματα του κύκλου μπορούν να είναι καταστρεπτικές. Όλες οι βλάβες έχουν ως σύμπτωμα την υπεραμμωνιαιμία, δηλαδή τα αυξημένα επίπεδα αμμωνίου στο αίμα. Τα συμπτώματα των περισσότερων από αυτές εμφανίζονται μια με δύο μέρες μετά την γέννηση, με τα ασθενή νεογνά να παρουσιάζουν λήθαργο και εμετούς και μπορεί να ακολουθήσει κώμα και τελικά μη αναστρέψιμη εγκεφαλική βλάβη.

Πηγές

• J.M. Berg, J.L. Tymoczko και L. Stryer (2011). «Ρυθμός αναπλήρωσης πρωτεϊνών και καταβολισμός αμινοξέων». Βιοχημεία. Πανεπιστημιακές Εκδόσεις Κρήτης. σελίδες 726–730. ISBN 960-524-191-9.