دورة اليوريا

في ال دورة اليوريا يتم تحويل المنتجات النهائية الأيضية التي تحتوي على النيتروجين إلى اليوريا. تحدث هذه العملية الكيميائية الحيوية في الكبد. ثم تفرز اليوريا من خلال الكلى.

ما هي دورة اليوريا؟

تتكون البروتينات ، أي البروتينات ، من العديد من الأحماض الأمينية. تحتوي هذه بدورها على جزيء نيتروجين واحد على الأقل في شكل مجموعة أمينية (-NH2). إذا تم تكسير الأحماض الأمينية مع جزيئات النيتروجين الخاصة بها ، يتم إنتاج الأمونيا السامة (NH3). يتم إذابة الأمونيا في الدم على شكل ما يسمى بأيونات الأمونيوم (NH4 +). يمكن أن يكون للمادة أيضًا تأثير سام في هذا الشكل المذاب. تتكون اليوريا في الكبد عن طريق ارتباط أيونات الأمونيوم. هذا يجعل الأيونات غير ضارة. تفرز اليوريا الناتجة عن طريق الكلى.

يعتمد البشر على دورة اليوريا. يمكن لمعظم الحيوانات المائية أن تطلق فورًا الأمونيا التي تتراكمها في الماء عبر سوائل أجسامها عن طريق التناضح. في الطيور والسحالي ، ينتج حمض البوليك الأقل ضررًا بدلاً من اليوريا. على الرغم من أن هذا يُفرز أيضًا في البول ، على عكس اليوريا ، يمكن أن يبقى في الجسم لفترة أطول دون التسبب في ضرر.

الوظيفة والمهمة

دورة اليوريا أيضًا دورة الأورنيثين يسمى ، يبدأ في الميتوكوندريا. تُعرف الميتوكوندريا أيضًا باسم محطات توليد الطاقة في الخلية ، حيث يتم إنتاج جزيء ATP عالي الطاقة هنا. ضمن مصفوفة الميتوكوندريا ، يشكل إنزيم كاربامويل فوسفات المركب 1 فوسفات الكربامويل من الأمونيا الحرة وثاني أكسيد الكربون.

تبقى بقايا الفوسفات في هذا التفاعل. هذا مطلوب في الخطوة التالية. هنا يتفاعل الأورنيثين ، وهو حمض أميني موجود في مصفوفة الميتوكوندريا ، مع فوسفات الكاربامويل المتكون في الخطوة الأولى. ينقل فوسفات الكربامويل مجموعة الكربامويل الخاصة به إلى الأورنيثين. يتم تشكيل السيترولين والفوسفات. المحفز لهذا التفاعل الكيميائي هو إنزيم أورنيثين ترانسكارباميلاز.

بالنسبة لبقية العملية ، يجب نقل السيترولين الناتج من الميتوكوندريا إلى السائل الخلوي لخلايا الكبد (خلايا الكبد). يتم ذلك باستخدام ناقل أورنيثين سيترولين. في السيتوبلازم في خلايا الكبد ، تصبح المجموعة الأمينية الأسبارتات أيضًا جزءًا من دورة اليوريا. تتفاعل مجموعة كاربونيل من سيترولين مع الأسبارتات. ينتج إنزيم الأرجينين السكسينات المُحفز مادة سكسينات الأرجينين. يتم تقسيم هذا إلى فورامات مجاني وأرجينين حر بواسطة إنزيم محفز آخر ، أرجينينوسوكسيناز.

يتم تجديد فورامات الحرة إلى الأسبارتات. يتم شق الأرجينين بدوره بواسطة إنزيم أرجيناز. هذا يخلق اليوريا والأورنيثين. يتم نقل الأورنيثين مرة أخرى إلى الميتوكوندريون ويعمل كجزيء ناقل لتكوين سيترولين. تفرز اليوريا عن طريق الكلى كجزيء قابل للذوبان في الماء.

بدون دورة اليوريا ، لا يمكن التخلص من الأمونيا السامة في عملية التمثيل الغذائي. تستخدم اليوريا لإزالة السموم من الجسم. إذا كان مضطربًا ، فقد يؤدي إلى أعراض عصبية شديدة.

يعد الكبد السليم مهمًا بشكل خاص لدورة اليوريا الفعالة ، حيث يحدث معظم تكوين اليوريا. يتم إجراء جزء صغير فقط من تكوين اليوريا في الكلى. ومع ذلك ، بما أن الكلى تفرز اليوريا ، فإن محتوى اليوريا في الدم يستخدم لتسجيل ومراقبة تطور القصور الكلوي. يلعب محتوى اليوريا في الدم أيضًا دورًا في مراقبة غسيل الكلى أو في تحديد سبب الغيبوبة.

الامراض والاعتلالات

من المعروف أن ستة اضطرابات في استقلاب اليوريا معروفة. هذه دائمًا نتيجة لاضطراب أحد الإنزيمات المعنية. في حالة اضطرابات استقلاب اليوريا ، عادة ما يكون هناك نقص في مركب فوسفات الكاربامويل ، أو أورنيثين تران كارباميلاز ، أو أرجينينوساكسينات سينثيتاز ، أو أرجينينوساكسينات لياز ، أو أرجيناز أو إنزيم سينثيتيز أسيتيل جلوتامات. يؤدي نقص أحد هذه الإنزيمات دائمًا إلى تراكم مرتفع من الناحية المرضية للأمونيا في الأنسجة والدم.

يسمى ارتفاع مستوى الأمونيا في الدم أيضًا بفرط أمونيا الدم. يمكن أن يحدث فرط أمونيا الدم أيضًا بسبب وظائف الكبد غير الطبيعية. على وجه الخصوص ، تؤدي أمراض الكبد المتقدمة مثل التهاب الكبد المزمن أو تليف الكبد إلى إضعاف دورة اليوريا من خلال تدمير خلايا الكبد.

تتمثل العواقب الرئيسية للاضطراب الشديد في دورة اليوريا في تلف الجهاز العصبي المركزي. يشار إلى هذه الأعراض أيضًا باسم اعتلال الدماغ الكبدي. في حالة اضطراب دورة اليوريا ، يبقى الكثير من الأمونيا السامة في الدم. يهاجم سم الخلية بشكل رئيسي خلايا الجهاز العصبي. هذه تنتفخ بسبب التسمم. هذا يزيد الضغط داخل الجمجمة ويحدث وذمة الدماغ في النهاية.

يمكن تقسيم الأعراض إلى أربعة مستويات. في المرحلة الأولى ، لا توجد سوى تغييرات طفيفة مثل اضطرابات التركيز أو تقلبات المزاج. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، يواجه المتأثرون بالفعل مشاكل لحل المهام الحسابية السهلة في هذه المرحلة. في المرحلة الثانية ، هناك زيادة في النعاس. الاتجاه الزمني محدود. ويتبع ذلك اضطرابات في الكلام والوعي. يعاني المرضى من نعاس غير طبيعي ولكنهم ما زالوا مستجيبين ومستيقظين. إن أشد أشكال الاعتلال الدماغي الكبدي هو الغيبوبة الكبدية ، والتي تُعرف أيضًا بالغيبوبة الكبدية. تتميز هذه المرحلة بفقدان كامل للوعي ونقص تام في ردود الفعل. غالبًا ما تكون الغيبوبة الكبدية قاتلة.

يُفضل ظهور الأعراض في اضطرابات دورة اليوريا بعدة عوامل. يمكن أن تؤدي العدوى إلى زيادة تسوس الخلايا وبالتالي زيادة تراكم الأحماض الأمينية. يمكن أن تؤدي زيادة تناول البروتينات مع الطعام إلى إرباك دورة اليوريا المضطربة بالفعل.

علاج الاضطرابات في دورة اليوريا هو دواء بأسيتات فينيل وبنزوات. كلاهما يتفاعل مع الجلوتامين والجليسين لتشكيل الفيناسيتيل الجلوتامين وحمض الهيبوريك. مثل اليوريا ، يمكن لهذه المواد إزالة النيتروجين وتفرز أيضًا في البول.