Karbamiiditsükkel

sisse Karbamiiditsükkel lämmastikku sisaldavad ainevahetuse lõppproduktid muundatakse karbamiidiks. See biokeemiline protsess toimub maksas. Seejärel eritub karbamiid neerude kaudu.

Mis on karbamiiditsükkel?

Valgud, s.o valgud, koosnevad paljudest aminohapetest. Need omakorda sisaldavad vähemalt ühte aminorühma (-NH2) vormis olevat lämmastiku molekuli. Kui aminohapped koos lämmastiku molekulidega lagunevad, tekib toksiline ammoniaak (NH3). Ammoniaak lahustatakse veres niinimetatud ammooniumiioonide (NH4 +) vormis. Aine võib sellel lahustunud kujul avaldada ka toksilist toimet. Karbamiid moodustub maksas ammooniumioonide sidumisega. See muudab ioonid kahjutuks. Saadud uurea eritub neerude kaudu.

Inimesed sõltuvad uurea tsüklist. Enamik veeloomi võib osmoosi kaudu oma kehavedelike kaudu vette koguneva ammoniaagi viivitamatult vabastada. Lindudel ja sisalikes toodetakse karbamiidi asemel vähem kahjulikku kusihapet. Ehkki see eritub ka uriiniga, võib see erinevalt karbamiidist kehas kauem püsida, kahjustamata.

Funktsioon ja ülesanne

Ka karbamiiditsükkel Ornitiinitsükkel nimetatakse, algab mitokondrites. Mitokondrid on tuntud ka kui raku elektrijaamad, kuna siin toodetakse väga suure energiatarbimisega molekuli ATP. Mitokondrite maatriksis moodustab ensüüm karbamoüülfosfaadi süntetaas 1 vabas ammoniaagist ja süsinikdioksiidist karbamoüülfosfaadi.

Sellesse reaktsiooni jääb fosfaatjääk. See on vajalik järgmises etapis. Ornititiin, mis on mitokondrite maatriksis olev aminohape, reageerib esimeses etapis moodustunud karbamoüülfosfaadiga. Karbamoüülfosfaat kannab oma karbamoüülrühma üle ornitiinile. Moodustuvad tsitrulliin ja fosfaat. Selle keemilise reaktsiooni katalüsaator on ensüüm ornitiin-transkarbamülaas.

Ülejäänud protsessi vältel tuleb saadud tsitrulliin mitokondritest maksarakkude (hepatotsüütide) vedelikku vedada. Selleks kasutatakse ornitiin-tsitrulliin-transporterit. Hepatotsüütide tsütoplasmas muutub aminorühm aspartaat ka uurea tsükli osaks. Tsitrulliini karbonüülrühm reageerib aspartaadiga. Katalüüsiv ensüüm arginiini suktsinaadi süntetaas annab arginino suktsinaadi. See jaguneb teise katalüüsiva ensüümi argininosuktsinaasi abil vabaks furamaatiks ja vabaks arginiiniks.

Vaba furamaat regenereeritakse aspartaadiks. Arginiini lõhustab omakorda ensüüm arginaas. See loob karbamiidi ja ornitiini. Ornitiin transporditakse tagasi mitokondriumi ja toimib kandurimolekulina tsitrulliini moodustamiseks. Karbamiid eritub neerude kaudu vees lahustuva molekulina.

Ilma karbamiiditsükliga ei saa metaboolset toksiini ammoniaaki kõrvaldada. Karbamiidi kasutatakse keha detoksikatsiooniks. Kui see on häiritud, võib see põhjustada raskeid neuroloogilisi sümptomeid.

Tervislik maks on eriti oluline toimiva uurea tsükli jaoks, kuna just seal toimub suurem osa uurea moodustumisest. Neerus viiakse läbi ainult väike ja ebaoluline osa karbamiidi moodustumisest. Kuna neerud eritavad karbamiidi, kasutatakse veres uurea sisaldust neerupuudulikkuse progresseerumise registreerimiseks ja jälgimiseks. Vere uurea sisaldus mängib rolli ka dialüüsi jälgimisel või kooma põhjuse väljaselgitamisel.

Haigused ja tervisehäired

Kokku on teada kuus uurea metabolismi häiret. Need on alati ühe kaasatud ensüümi häirimise tagajärg. Karbamiidi metabolismi häirete korral on tavaliselt puudus karbamoüülfosfaat-süntetaasis, ornitiin-transkarbamülaasis, argininosuktsinaadi süntetaasis, argininosuktsinaatlüaasis, arginaasis või N-atsetüülglutamaadi süntetaasis. Nende ensüümide puudus põhjustab alati ammoniaagi patoloogiliselt suurt kogunemist koes ja veres.

Suurenenud ammoniaagi taset veres nimetatakse ka hüperammoneemiaks. Hüperammoneemia võib olla põhjustatud ka ebanormaalsetest maksafunktsioonidest. Eelkõige halvendavad kaugelearenenud maksahaigused nagu krooniline hepatiit või maksatsirroos karbamiiditsüklit maksarakkude hävitamise kaudu.

Karbamiiditsükli tõsise häire peamised tagajärjed on kesknärvisüsteemi kahjustus. Neid sümptomeid nimetatakse ka maksa entsefalopaatiaks. Kui karbamiiditsükkel on häiritud, jääb verre liiga palju mürgist ammoniaaki. Rakumürk ründab peamiselt närvisüsteemi rakke. Need paisuvad mürgituse tõttu. See suurendab koljusisest rõhku ja lõpuks tekib ajuturse.

Sümptomid võib jagada neljaks tasemeks. Esimeses etapis on ainult väikesed muutused, näiteks keskendumishäired või meeleolumuutused. Mõnel juhul on mõjutatud isikutel juba praeguses etapis probleeme kergete aritmeetikaülesannete lahendamisega. Teises etapis on suurenenud uimasus. Aja orienteeritus on piiratud. Sellele järgnevad kõne- ja teadvushäired. Patsiendid kogevad ebanormaalset uimasust, kuid on siiski reageerivad ja ärkvel. Maksa entsefalopaatia kõige raskem vorm on maksakooma, tuntud ka kui coma hepaticum. Seda staadiumi iseloomustab täielik teadvusekaotus ja reflekside täielik puudumine. Maksakooma on sageli surmav.

Sümptomite avaldumist karbamiiditsükli häiretes soodustavad mitmed tegurid. Infektsioonid võivad põhjustada rakkude lagunemise suurenemist ja seega aminohapete suuremat akumuleerumist. Suurenenud valkude tarbimine koos toiduga võib juba häiritud uurea tsükli üle koormata.

Karbamiiditsükli häirete ravi on ravim fenüülatsetaadi ja bensoaadiga. Mõlemad reageerivad koos glutamiini ja glütsiiniga, moodustades fenatsetüülglutamiini ja hipuurhappe. Nagu karbamiid, võivad need eemaldada lämmastiku ja erituvad ka uriiniga.