iekš Urīnvielu cikls vielmaiņas galaprodukti, kas satur slāpekli, tiek pārveidoti par urīnvielu. Šis bioķīmiskais process notiek aknās. Pēc tam urīnviela izdalās caur nierēm.
Kāds ir urīnvielas cikls?
Olbaltumvielas, t.i., olbaltumvielas, sastāv no daudzām aminoskābēm. Tie savukārt satur vismaz vienu slāpekļa molekulu aminogrupas (-NH2) formā. Ja aminoskābes ar to slāpekļa molekulām tiek sadalītas, rodas toksisks amonjaks (NH3). Amonjaks tiek izšķīdināts asinīs tā saukto amonija jonu (NH4 +) veidā. Vielai var būt toksiska ietekme arī šajā izšķīdinātajā formā. Karbamīds veidojas aknās, saistot amonija jonus. Tas jonus padara nekaitīgus. Iegūtā urīnviela izdalās caur nierēm.
Cilvēki ir atkarīgi no urīnvielas cikla. Lielākā daļa ūdensdzīvnieku ar osmozes palīdzību var nekavējoties atbrīvot amonjaku, ko tie uzkrāj ūdenī, izmantojot ķermeņa šķidrumus. Putniem un ķirzakām urīnvielas vietā tiek ražota mazāk kaitīgā urīnskābe. Lai arī tas izdalās arī ar urīnu, atšķirībā no urīnvielas, tas var palikt ķermenī ilgāk, neradot kaitējumu.
Funkcija un uzdevums
Arī urīnvielas cikls Ornitīna cikls sauc, sākas mitohondrijos. Mitohondrijus sauc arī par šūnas spēkstacijām, jo šeit tiek ražota ļoti augstas enerģijas molekula ATP. Mitohondriju matricā ferments karbamoilfosfāta sintetāze 1 veido karbamoilfosfātu no brīvā amonjaka un oglekļa dioksīda.
Šajā reakcijā paliek fosfāta atlikums. Tas ir nepieciešams nākamajā solī. Šeit ornitīns, aminoskābe, kas atrodas mitohondriju matricā, reaģē ar pirmajā posmā izveidoto karbamoilfosfātu. Karbamoilfosfāts pārnes savu karbamoilgrupu uz ornitīnu. Veidojas citrulīns un fosfāts. Šīs ķīmiskās reakcijas katalizators ir enzīms ornitīna transkarbamilāze.
Pārējā procesa laikā iegūtais citrulīns no mitohondrijiem jāpārvadā aknu šūnu (hepatocītu) šūnu šķidrumā. To veic, izmantojot ornitīna-citrulīna transportētāju. Hepatocītu citoplazmā aminogrupas aspartāts kļūst arī par urīnvielas cikla daļu. Citrulīna karbonilgrupa reaģē ar aspartātu. Katalizējošais enzīms arginīna sukcināta sintetāze rada arginino sukcinātu. Citu katalizējošo enzīmu - argininosukcināzi - tas sadala brīvā furamā un brīvā arginīnā.
Brīvo furamatu reģenerē par aspartātu. Arginīnu savukārt šķeļ enzīms argināze. Tādējādi veidojas urīnviela un ornitīns. Ornitīns tiek transportēts atpakaļ mitohondrijā un kalpo par nesējmolekulu citrulīna veidošanai. Urīnviela izdalās caur nierēm kā ūdenī šķīstoša molekula.
Bez urīnvielas cikla nevar atbrīvoties no metaboliskā toksīna amonjaka. Urīnviela tiek izmantota ķermeņa detoksikācijai. Ja tas tiek traucēts, tas var izraisīt smagus neiroloģiskus simptomus.
Veselīgas aknas ir īpaši svarīgas funkcionējošam urīnvielas ciklam, jo tieši tur notiek urīnvielas veidošanās. Nierēs tiek veikta tikai neliela un nenozīmīga urīnvielas veidošanās daļa. Tomēr, tā kā nieres izdala urīnvielu, urīnvielas saturs asinīs tiek izmantots, lai reģistrētu un uzraudzītu nieru mazspējas progresēšanu. Urīnvielas saturam asinīs ir nozīme arī dialīzes uzraudzībā vai komas cēloņa noteikšanā.
Slimības un kaites
Kopumā ir zināmi seši urīnvielas metabolisma traucējumi. Tie vienmēr ir viena no iesaistītajiem fermentiem pārtraukuma rezultāts. Karbamīda metabolisma traucējumu gadījumā parasti ir karbamoilfosfāta sintetāzes, ornitīna transkarbamilāzes, argininosukcinātu sintetāzes, argininosukcināta lāzes, argināzes vai N-acetilglutamāta sintetāzes deficīts. Viena no šiem fermentiem deficīts vienmēr izraisa patoloģiski lielu amonjaka uzkrāšanos audos un asinīs.
Paaugstināts amonjaka līmenis asinīs tiek saukts arī par hiperammonēmiju. Hiperammonēmiju var izraisīt arī patoloģiskas aknu funkcijas. Jo īpaši tādas progresējošas aknu slimības kā hronisks hepatīts vai aknu ciroze pasliktina urīnvielas ciklu, iznīcinot aknu šūnas.
Smagu urīnvielas cikla traucējumu galvenās sekas ir centrālās nervu sistēmas bojājumi. Šos simptomus sauc arī par aknu encefalopātiju. Ja tiek traucēts urīnvielas cikls, asinīs paliek pārāk daudz toksiska amonjaka. Šūnu inde galvenokārt uzbrūk nervu sistēmas šūnām. Šie saindēšanās dēļ uzbriest. Tas palielina intrakraniālo spiedienu un galu galā rodas smadzeņu edēma.
Simptomus var iedalīt četros līmeņos. Pirmajā posmā ir tikai nelielas izmaiņas, piemēram, koncentrēšanās traucējumi vai garastāvokļa maiņa. Tomēr dažos gadījumos skartajiem šajā posmā jau ir problēmas atrisināt vieglus aritmētiskos uzdevumus. Otrajā posmā ir palielināta miegainība. Laika orientācija ir ierobežota. Tam seko runas un apziņas traucējumi. Pacientiem rodas neparasta miegainība, bet viņi joprojām ir atsaucīgi un nomodā. Smagākā aknu encefalopātijas forma ir aknu koma, kas pazīstama arī kā koma hepaticum. Šo posmu raksturo pilnīgs samaņas zudums un pilnīgs refleksu trūkums. Aknu koma bieži ir letāla.
Simptomu izpausmi urīnvielas cikla traucējumos veicina vairāki faktori. Infekcijas var izraisīt palielinātu šūnu sabrukšanu un tādējādi palielināt aminoskābju uzkrāšanos. Palielināts olbaltumvielu daudzums uzturā var aptraipīt jau traucēto urīnvielas ciklu.
Traucējumu terapija urīnvielas ciklā ir medikamenti ar fenilacetātu un benzoātu. Abi reaģē kopā ar glutamīnu un glicīnu, veidojot fenacetilglutamīnu un hipūrskābi. Tāpat kā urīnviela, tie var noņemt slāpekli un arī izdalās ar urīnu.
