UREUMCYCLUS: FASEN, KENMERKEN EN BELANG - BIOLOGIE - 2026

De ureumcyclus is een procedure waarbij het lichaam ammoniak omzet in ureum en het via de urine uit het lichaam verwijdert.

Ammonium is een verbinding die een product is van het stikstofmetabolisme, dat vrijkomt door aminozuren bij de afbraak van eiwitten. Ammonium is vrij giftig en het lichaam heeft een natuurlijk mechanisme om het uit het systeem te verwijderen.

De ureumcyclus wordt ook wel de Krebs-Henseleit-cyclus genoemd, ter ere van de Duitse biochemicus Hans Adolf Krebs, die de fasen en eigenaardigheden van deze cyclus ontdekte en karakteriseerde samen met de biochemicus Kurt Henseleit, ook Duits, die zijn medewerker was. Deze ontdekking werd gedaan in 1932.

Alle levende wezens moeten overtollige stikstof uit hun lichaam verwijderen. Niet iedereen scheidt het echter op dezelfde manier uit. Waterwezens beschikken over deze verbinding in de vorm van ammonium; om deze reden worden ze ammonotheelorganismen genoemd.

Reptielen en de meeste vogels geven stikstof uit het lichaam af in de vorm van urinezuur; gezien deze eigenschap worden ze geclassificeerd onder uricotelische organismen.

In het geval van gewervelde landdieren, verwijderen de meeste van deze overtollige stikstof in de vorm van ureum, daarom worden ze ureotelisch genoemd.

Als ammoniak niet via de ureumcyclus wordt verwijderd, kan het zich in het bloed ophopen, waardoor een syndroom ontstaat dat hyperammoniëmie wordt genoemd, wat tot fatale gevolgen kan leiden.

Om deze reden is het erg belangrijk dat er een vloeibare ureumcyclus is, om toxische reacties in het lichaam te voorkomen.

Fasen van de ureumcyclus

De ureumcyclus vindt plaats in de lever. Het omvat vijf verschillende processen en verschillende enzymen nemen deel aan deze procedures die de nodige omzettingen uitvoeren.

Door deze omzettingen wordt het ammonium dat in het lichaam wordt gegenereerd als gevolg van het stikstofmetabolisme in het lichaam verdreven.

De kenmerken van elk van de vijf fasen van de ureumcyclus worden hieronder beschreven:

Eerste fase

Het proces begint in de mitochondriën, een cellulair orgaan waarvan de functie is om energie te produceren tijdens het proces van cellulaire ademhaling.

Een eerste aminogroep wordt geproduceerd in de mitochondriën en is afgeleid van ammoniak. Mitochondria bevatten bicarbonaat, dat wordt gegenereerd als gevolg van cellulaire ademhaling.

Genoemd bicarbonaat bindt aan ammoniak en, door deelname van het enzym carbamoylfosfaatsynthetase I, dat carbamoylfosfaat genereert.

Tweede podium

In deze fase verschijnt een andere verbinding: een aminozuur genaamd ornithine, waarvan de belangrijkste functie is om te werken bij de ontgifting van het lichaam.

Het carbamoylfosfaat levert de carbamoyl aan de ornithine, en uit deze fusie zal citrulline worden gegenereerd, een ander aminozuur dat onder meer vasodilatatie bevordert. In dit specifieke geval zal citrulline een tussenproduct zijn in de ureumcyclus.

De vorming van citrulline wordt uitgevoerd door de deelname van een enzym genaamd ornithine transcarbamylase dat, naast het genereren van citrulline, ook fosfaat afgeeft.

De citrulline die in deze tweede fase vrijkomt, verplaatst zich naar het cytoplasma van de cel.

Derde fase

Naast ammoniak ontstaat in de mitochondriën een tweede aminogroep afgeleid van aspartaat, een aminozuur dat meerdere functies vervult, waaronder stikstoftransport opvalt.

Aspartaat bindt zich aan citrulline en argininosuccinaat wordt gegenereerd.

Vierde fase

In de vierde fase reageert argininosuccinaat als gevolg van de werking van het enzym argininosuccinaatlyase, dat als resultaat twee verbindingen genereert: vrij arginine, dat onder andere verantwoordelijk is voor het verlagen van de bloeddruk; en fumaraat, ook wel fumaarzuur genoemd.

Vijfde fase

In de laatste fase van de ureumcyclus reageert arginine op de werking van het enzym arginase, wat resulteert in het verschijnen van ureum en ornithine.

Ornithine kan teruggaan naar de mitochondriën om de cyclus vanaf de eerste fase te starten, en ureum is klaar om uit het lichaam te worden verdreven.

Belang van de ureumcyclus

Zoals reeds gezien, wordt ammoniak omgezet in ureum door middel van de hierboven beschreven cyclus. Ammoniak is zeer giftig voor het lichaam, dus het moet uit het lichaam worden verdreven.

Dankzij de werking van enzymen in de ureumcyclus kan het lichaam ammoniak afvoeren en de in veel gevallen fatale moeilijkheden vermijden die verband houden met de ophoping van dit zeer giftige element voor het lichaam.

Stoornissen in de ureumcyclus

Het kan gebeuren dat de ammoniumafbrekende enzymen niet goed werken. Als dit gebeurt, heeft het lichaam moeite om ammoniak kwijt te raken en hoopt het dit zowel in het bloed als in de hersenen op.

Dit fenomeen staat bekend als hyperammoniëmie en verwijst naar hoge niveaus van ammoniak in het lichaam.

Storingen in de synthese van sommige enzymen zijn erfelijk en kunnen daarom aangeboren afwijkingen op metabolisch gebied veroorzaken. Het is mogelijk dat een kind wordt geboren met ureumcyclusstoornissen als gevolg van misleidende genetische informatie.

Als dit gebeurt, zal het kind moeite hebben om de ammoniak kwijt te raken, het hoopt zich op en kan ermee bedwelmd raken.

De symptomen die u zult vertonen, kunnen mild zijn, zoals braken of voedsel weigeren, maar ze kunnen ook ernstiger zijn en zelfs een coma veroorzaken.

Behandeling

Om fatale scenario's te voorkomen bij kinderen die stoornissen in de ureumcyclus vertonen, is het noodzakelijk om de situatie zo vroeg mogelijk te identificeren en ammoniumvergiftiging te voorkomen door zorgvuldig het dieet te kiezen dat voor hen het meest geschikt is.

In dit dieet moeten natuurlijke eiwitten worden beperkt, want wanneer het kind ze binnenkrijgt, komen hun eigen aminozuren vrij, die ammoniak vrijgeven en niet op natuurlijke wijze door het lichaam kunnen worden gesynthetiseerd, waardoor hyperammoniëmie ontstaat.

Mensen met ureumcyclussyndromen kunnen een redelijk normaal leven leiden, alleen met dieetbeperkingen.

Referenties

1. Vásquez-Contreras, E. "Urea Cycle" (19 september 2003) in de afdeling Biochemie UNAM. Opgehaald op 12 september 2017 van het UNAM Department of Biochemistry: bq.facmed.unam.mx
2. "Ureumcyclus" in de Catalaanse Vereniging van Erfelijke Metabole Stoornissen. Opgehaald op 12 september 2017 van de Catalan Association of Hereditary Metabolic Disorders: pkuatm.org
3. "Het lot van de aminogroep 2. Ureumcyclus: reacties en regulering" (2006) aan de Universiteit van Alcalá. Opgehaald op 12 september 2017 van de Universiteit van Alcalá: uah.es
4. "Wat is een ureumcyclusstoornis?" bij de National Urea Cycle Disorders Foundation. Opgehaald op 12 september 2017 van de National Urea Cycle Disorders Foundation: nucdf.org
5. Siegel, G., Agranoff, B. en Albers, R. “Fundamentele neurochemie: moleculaire, cellulaire en medische aspecten. 6e editie ”(1999) in National Center of Biotechnology Information. Opgehaald op 12 september 2017 van het National Center of Biotechnology Information: ncbi.nlm.nih.gov
6. "Citrulline: functies en contra-indicaties" (28 november 2016) bij IAF Store. Opgehaald op 12 september 2017 vanuit IAF Store: blog.iafstore.com
7. "Ornithine" in aminozuur. Opgehaald op 12 september 2017 van Aminoacido: aminoacido.eu
8. "Aspartaat" (20 april 2017) in NaturSanix. Opgehaald op 12 september 2017 van NaturSanix: natursanix.com
9. "Arginine" in aminozuur. Opgehaald op 12 september 2017 van Aminoacido: aminoacido.eu.