Cikel sečnine

v Cikel sečnine Končni produkti presnove, ki vsebujejo dušik, se pretvorijo v sečnino. Ta biokemični proces poteka v jetrih. Nato se sečnina izloči skozi ledvice.

Kakšen je cikel sečnine?

Beljakovine, torej beljakovine, sestavljajo številne aminokisline. Ti pa vsebujejo vsaj eno molekulo dušika v obliki amino skupine (-NH2). Če se aminokisline s svojimi molekuli dušika razgradijo, nastane strupeni amonijak (NH3). Amoniak se raztopi v krvi v obliki tako imenovanih amonijevih ionov (NH4 +). Snov ima lahko tudi v tej raztopljeni obliki strupeni učinek. Sečnina nastaja v jetrih z vezanjem amonijevih ionov. Zaradi tega so ioni neškodljivi. Nastala sečnina se izloči skozi ledvice.

Človek je odvisen od cikla sečnine. Večina vodnih živali lahko skozi osmozo takoj sprosti amoniak, ki ga naberejo v vodi. Pri pticah in kuščarjih namesto sečnine nastaja manj škodljiva sečna kislina. Čeprav se ta izloča tudi z urinom, lahko za razliko od sečnine v telesu ostane dlje, ne da bi pri tem povzročil škodo.

Funkcija in naloga

Tudi cikel sečnine Cikel ornitina imenovan, se začne v mitohondrijih. Mitohondrije poznamo tudi kot elektrarne celice, saj se tukaj proizvaja zelo visokoenergijska molekula ATP. Znotraj matrike mitohondrije encim karbamoil fosfat sintetaza 1 tvori karbamoil fosfat iz prostega amoniaka in ogljikovega dioksida.

V tej reakciji ostane ostanek fosfata. To je potrebno v naslednjem koraku. Tu je ornitin, aminokislina, ki je prisotna v mitohondrijskem matriksu, reagiral s karbamoil fosfatom, ki je nastal v prvem koraku. Karbamoil fosfat prenese svojo karbamoilno skupino na ornitin. Nastaneta citrulin in fosfat. Katalizator te kemijske reakcije je encim ornitin transkarbamilaza.

V preostalem postopku se mora nastali citrulin iz mitohondrijev prenašati v celično tekočino jetrnih celic (hepatociti). To se naredi s pomočjo transportera ornitin-citrulin. V citoplazmi hepatocitov postane tudi amino skupina aspartat del cikla sečnine. Karbonilna skupina citrulina reagira z aspartatom. Katalitični encim arginin sukcinat sintetaza proizvaja arginino sukcinat. Ta se razdeli na prosti furamat in prosti arginin z drugim katalizirajočim encimom, argininosukcinazo.

Prosti furamat se regenerira v aspartat. Arginin se cepi z encimom arginaza. Tako nastane sečnina in ornitin. Ornitin se prenaša nazaj v mitohondrij in služi kot nosilna molekula za tvorbo citrulina. Sečnina se izloča skozi ledvice kot vodotopna molekula.

Brez cikla sečnine ne moremo odstraniti amoniaka presnovnega toksina. Urea se uporablja za razstrupljanje telesa. Če se moti, lahko privede do hudih nevroloških simptomov.

Zdrava jetra so še posebej pomembna za delujoč cikel sečnine, saj tu poteka večina tvorbe sečnine. V ledvicah se izvaja le majhen in zanemarljiv del tvorbe sečnine. Ker pa ledvice izločajo sečnino, se vsebnost sečnine v krvi uporablja za beleženje in spremljanje napredovanja ledvične odpovedi. Vsebnost sečnine v krvi igra tudi vlogo pri spremljanju dialize ali pri določanju vzroka kome.

Bolezni in bolezni

Znanih je šest motenj metabolizma sečnine. Ti so vedno posledica motenj vpletenega encima. Pri motnjah presnove sečnine običajno primanjkuje karbamoil fosfat sintetaze, ornitin transkarbamilaze, argininosukcinat sintetaze, argininosukcinatne lize, arginaze ali N-acetilglutamat sintetaze. Pomanjkanje enega od teh encimov vedno vodi do patološko velikega kopičenja amoniaka v tkivu in krvi.

Povečana raven amoniaka v krvi se imenuje tudi hiperammonemija. Hiperammonemijo lahko povzročijo tudi nepravilne funkcije jeter. Zlasti napredovale jetrne bolezni, kot sta kronični hepatitis ali ciroza jeter, poslabšajo cikel sečnine z uničenjem jetrnih celic.

Glavne posledice hude motnje cikla sečnine so poškodbe centralnega živčnega sistema. Te simptome imenujemo tudi jetrna encefalopatija. Če se moti cikel sečnine, ostane v krvi preveč strupenega amoniaka. Celični strup napada predvsem celice živčnega sistema. Te nabreknejo zaradi zastrupitve. To poveča intrakranialni tlak in na koncu se pojavi možganski edem.

Simptome lahko razdelimo na štiri stopnje. V prvi fazi obstajajo le rahle spremembe, kot so motnje koncentracije ali nihanje razpoloženja. V nekaterih primerih pa imajo prizadeti že v tej fazi težave pri reševanju lahkih aritmetičnih nalog. V drugi fazi je povečana zaspanost. Časovna orientacija je omejena. Sledijo motnje govora in zavesti. Bolniki občutijo nenormalno zaspanost, vendar so še vedno odzivni in prebudljivi. Najtežja oblika jetrne encefalopatije je jetrna koma, znana tudi kot koma hepaticum. Za to stopnjo je značilna popolna izguba zavesti in popolno pomanjkanje refleksov. Jetrna koma je pogosto smrtna.

Manifestacijo simptomov pri motnjah cikla sečnine daje prednost več dejavnikov. Okužbe lahko privedejo do povečanega propadanja celic in s tem do povečanega kopičenja aminokislin. Povečan vnos beljakovin s hrano lahko premaga že moten cikel sečnine.

Terapija motenj v ciklu sečnine je zdravljenje s fenil acetatom in benzoatom. Obe reagirata skupaj z glutaminom in glicinom, da tvorita fenacetilglutamin in hippurno kislino. Tako kot sečnina tudi ta lahko odstrani dušik in se izloči tudi z urinom.