Karbamidciklus

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

A karbamidciklus (más néven Krebs–Henseleit-ciklus, ureaciklus, vagy ornitinciklus) kizárólag a májban, a hepatociták (májsejtek) mitokondriumában és citoplazmájában lejátszódó anyagcsere-folyamat, amely elsősorban azt a célt hivatott szolgálni, hogy a szervezetben termelődő mérgező ammóniát nem mérgező karbamid formájában eltávolítsa (ami végeredményben két molekula ammónia eliminációját jelenti). E metabolikus útvonal[* 1] felfedezése 1932-ben Hans Krebs és orvostanhallgató munkatársa Kurt Henseleit nevéhez köthető.[1] A ciklus másrészt az arginin aminosav de novo szintéziséhez szükséges.

Az ammónia toxicitása (mérgezőképessége) nem teljesen tisztázott, magas szintje a vérben hepaticus encephalopathiát[* 2] okoz (aminek eredetét tekintve több különböző formája van). Az ammónia-mérgezés végső állapotában komatózus[* 3] állapot lép fel, amit cerebralis oedema[* 4] és megnövekedett intracranialis nyomás[* 5] kísér. A feltételezések szerint az agy neuronjainak (idegsejtjeinek) ATP kimerülése áll az események hátterében. A magas szintű ammónia megnöveli az asztrocitákban[* 6] a glutamin szintet a glutamát-dehidrogenáz és a glutamin-szintáz közreműködésével (a reakciókat lásd lejjebb), ami egy ozmotikusan aktív anyag, nő a sejten belüli ozmotikus nyomás. Emiatt a sejtek vizet vesznek fel, hogy fenntartsák az ozmotikus egyensúlyukat, aminek következtében a sejtek és így az agy is megduzzadnak, végül fellép a kóma. A glutamát szint csökkenésének lehetnek további hatásai az agyra, mivel a glutamát és származéka a GABA fontos neurotranszmitterek;[* 7] az agy érzékenységét az ammóniára tükrözheti a neurotranszmitterek kimerülése valamint a sejt ozmotikus egyensúlyának változása.[2] Ismeretes még a citoplazmatikus NADH szint emelkedés a malát-aszpartát inga gátlása miatt, és a piruvát-laktát átalakulás aktiválása, ami a citrátkör lassulását idézi elő.[3]

Érdekesség, hogy emberen kívül más szárazföldi gerincesek és a cápák is karbamid formájában választják ki az ammóniát. A legtöbb víziállat ammóniumion formájában közvetlenül, míg a madarak és a hüllők húgysavként.

Bevezetés[szerkesztés]

Az ammónia egyrészt a májban termelődik különböző anyagcsereutak termékeként, vagy extrahepatikus (májon kívüli) szövetekből érkezik a májba. Az ammónia lehetséges forrásai:

  • aminosav lebontás során az aminocsoportból (a fehérjéket főleg a májban és az izmokban bontjuk, de minden szövetben zajlik)
  • purin és pirimidin nukleotidok lebontásából
  • bélbaktériumok ammónia termelése a bélben lévő étrendi, szabad aminosavakból és a veséből odadiffundáló karbamidból (ureáz enzim), ami közvetlenül felszívódik és a v. portaen keresztül a májba jut (az ammónium ion nem tud felszívódni, a széklettel ürül[* 8])
  • a bélhámsejtek (enterocyták) metabolizmusa következtében, melyben glutamint használnak fel energiaforrásul, szintén ammónia (valamint citrullin és alanin) képződik és a portális keringésbe jut
  • a vese (proximális tubulusainak) glutamináz[* 9] aktivitása kis mértékben hozzájárul a ciklus ammónia forrásához, de elsősorban hosszan tartó éhezés során, és a termelődött ammónia nagy része ammóniumsók formájában a vizelettel távozik (a reakcióhoz szükséges glutamin az izmokból származik)
  • a monoamin-oxidázok ammóniát szabadítanak fel monoaminokból (pl.: adrenalinból, szerotoninból, hisztaminból)

A v. portaeval érkező ammónia az ureaszintézis kb. 33%-ának, míg a glutamin kb. 6-13%-ának prekurzora. Viszont az izom a legfőbb ammóniaforrás az emberben. Az izomszövetet elhagyó aminosavak kb. 90%-a glutamin és 10%-a alanin.[4]

Extrahepatikus (májon kívüli) szövetekből az ammónia glutamin formájában érkezik a májba. A glutamináz enzim hatására glutamát és szabad ammónium ion keletkezik belőle a mitochondriális mátrixban. A glutamin pedig glutamátból és ammónium ionból szintetizálódik a glutamin-szintetáz enzim közreműködésével, egy ATP γ-helyzetű foszfátcsoportjának lehasítása közben (ATP ADP + Pi).

Az aminosavak lebontása és az α-aminocsoport eltávolítása két lépésben zajlik.

  1. transzamináció: a reverzibilis reakciót[* 10] aminotranszferázok (transzaminázok) végzik, meny során az aminosav aminocsoportja α-ketoglutarátra kerül, amiből glutamát képződik, az aminosavakból pedig α-ketosavak keletkeznek. A Lys és a Thr kivételével minden aminosavnak megvan a saját aminotranszferáz enzime, és minden reakcióhoz koenzimként szükség van a B6-vitamin származékára, a piridoxál-foszfátra (PLP). Több mint 80 aminotranszferáz van, különböző izoenzimekkel a citoszólban és a mitokondriumban. A két leggyakoribb aminotranszferáz az aszpartát-aminotranszferáz (AST/ASAT/GOT), ami aminocsoportot visz át az aszpartátról α-ketoglutarátra, miközben oxálacetát (α-ketosav) és glutamát képződik, és az alanin-aminotranszferáz (ALT/ALAT/GPT), ami reverzibilisen transzaminálja az alanint piruváttá (α-ketosav). A szérum AST és ALT szint diagnosztikus jelentőségű, pl. vírus hepatitis (ALT > AST) és alkoholos hepatitis (AST > ALT) esetén szintjük megemelkedik.[5]
  2. oxidatív de(z)amináció: az első lépésben keletkezett glutamát oxidatív deaminácója során az aminosavakból származó nitrogén (ami a glutamáton van) töltéssel rendelkező ammóniaként szabadul fel, amit a mitochondriális mátrxiban található glutamát-dehidrogenáz reverzibilisen katalizál NAD+ vagy NADP+ és vizet felhasználva, miközben NH4+, NADH + H+ vagy NADPH + H+ (attól függően, hogy az enzim melyik molekulát használta szubsztrátként) és α-ketoglutarát keletkezik. Ez a lépés elsősorban a májban és a vesében zajlik. A glutamát-dehidrogenáz allosztérikus aktivátorai az ADP és a GDP, amik az alacsony energiaszintet jelzik (pl. éhezéskor), és segítik a nitrogénfelszabadulást az aminosavakból, lehetővé téve azok szénvázának felhasználást szőlőcukor szintézishez.[* 11]

Meg kell jegyezni, hogy a szerin és a treonin direkt, nem oxidatív módon deaminálódik dehidratázok által, miközben szabad ammónia keletkezik. A glicin, hisztidin, aszparagin és a cisztein aminosavak lebontása során is szabad ammónia képződik. Az 1. és a 2. reakciót együtt transzdezaminálásnak neveznek.

Az ammónium ion aminosavak, nukleotidok és biológiailag aktív aminok bioszintéziséhez is felhasználódik. A nitrogéneltávolítás (és így közvetve az ammóniaszint csökkentés) módja a kreatinin és húgysav ürítés is.

Karbamid[szerkesztés]

A karbamid szerkezeti képlete

A karbamid (urea), összegképlete CH4N2O, a szénsav diamidja, amely színtelen kristályokat alkot és vízben kitűnően oldódik. E tulajdonsága miatt a szervezet a fehérje-anyagcsere során keletkezett, az ember számára mérgező ammóniát karbamiddá alakítja, ami így - révén vízoldható - a véráramban haladva, a vesék által a vizeletbe kiválasztva ürül. Naponta kb. 25-30g karbamid távozik a vizelettel, a vérszérumban (fibrinogén mentes vérplazma) koncentrációja 3-9 mM (mmol/L).[6] Megjegyzendő, hogy konvencionális egysége még a mg/dL. Megváltozott értéke vese- és májbetegségekre utal.[* 12] A vizelet kellemetlen szagát okozhatják ureázzal rendelkező baktériumok, mivel az enzim hatására karbamidból ammónia keletkezik. Fertőzött vizelet pH-ja emiatt lúgos kémhatású.[* 13]

Az ureáz által katalizált hidrolízis: CO(NH2)2 + H2O CO2 + 2 NH3[6]

A karbamid laboratóriumi vizsgálatok során használt rövidítése: KN, CN, BUN, SUN (karbamid nitrogén, carbamide nitrogen, blood urea nitrogen, serum urea nitrogen).[7][8]

Érdekesség, hogy egyes kozmetikumokban mint hidratáló használják az ureát.[9]

Reakciók[szerkesztés]

Karbamid 5 lépésben keletkezik: az első kettő reakció a sejtek mitokondriumának mátrixában, míg a többi a citoplazmában. Maga a ciklus valójában a 2. és az 5. reakció között van, ezért is nevezhetjük ornitinciklusnak, mivel az 5. reakcióban keletkezett ornitintermék a 2. reakcióban a szubsztrát. Két mitokondriális transzportfolyamat is van: egyrészt a citrullin kijuttatása az organellumból, másrészt az ornitin bejuttatása a membránon keresztül. Minden reakciót enzimek katalizálnak. Két enzim között egy szubsztrát vagy szabadon diffundálhat (mint egy teniszmérkőzés során a labda), vagy az egyik enzim közvetlenül "átadja" a másik enzimnek (mint a váltófutásnál a botot). A ciklus enzimei szorosan, egymással kötött formában fordulnak elő, vagyis az utóbbi folyamatok játszódnak le az enzimek között. A keletkezett karbamid szabadon a sejt plazmájából a vérbe diffundál. Mivel poláris és kis molekula, a diffúzió egyszerű, transzport fehérjét nem igényel.

Bár a teljes ciklus és annak minden eleme csak a májban játszódik le, egyes enzimek más szövetekben, szervekben is megtalálhatóak. Pl.: N-acetil-glutamát-szintáz és ornitin-transzkarbamoiláz a vékonybél hámsejtjeiben citrullin szintézist tesz lehetővé, az argininoszukcinát-szintetáz és argininoszukcináz a vesében arginint készít citrullinból, argináz pedig egyéb sejtekben ornitin szintézist tesz lehetővé, amelyből poliaminok keletkezhetnek. A nitrogén-monoxid főleg endotél sejtekben, makrofágokban és idegsejtekben képződik.[10]

Karbamoil-foszfát-szintetáz I (CPS I)[szerkesztés]

Az első reakció során (ami a ciklus sebességmeghatározó lépése) a keletkezett ammónium ion (ld. Bevezetés), bikarbonát (hidrogén-karbonát ion) és 2 mol ATP jelenlétében karbamoil-foszfáttá alakul, ami a karbamidsav foszforsavval alkotott vegyes anhidridjének tekinthető (nagy energiájú kötés alakul ki a karbamoilcsoport és a foszfátcsoport között, ami biztosítja a további reakció energiaigényét). Termékként van jelen 2 mol ADP és egy inorganikus foszfát. A reakciót a karbamoil-foszfát-szintetáz I nevű enzim katalizálja, gyakran használt rövidítése a CPS I.[* 14] A másik foszfátcsoport a karbamoil-foszfáton van. A reakció valójában három lépésből áll (ezek az ábrán nincsenek feltüntetve):

  1. a bikarbonát reagál egy ATP gamma-helyzetű (amelyik a legtávolabb van a központi cukormolekulától) foszfátcsoportjával, miközben ADP és karboxifoszfát keletkezik
  2. a karboxifoszfát az ammónium ionnal reagál, és inorganikus foszfát kilépése mellett karbamát keletkezik (a karbamidsav anionos formája)
  3. a karbamát a 2. ATP γ-foszfátcsoportjával kapcsolódva karbamoil-foszfátot képez, ADP kilépéssel

Ez az egyetlen reakció, ami allosztérikus szabályozás alatt áll (ld. Szabályozás).

Megjegyzés, hogy az enzim valójában szabad NH3-t használ szubsztrátként, ezért a rekació egy proton leadással kezdődik.[11]

A karbamoil-foszfát-szintetáz I által katalizált reakció

Ornitin-transzkarbamoiláz (OTC)[szerkesztés]

A ciklus 2. reakciójában, ami még a mitokondriumban zajlik, ornitin reagál a karbamoil-foszfáttal, miközben citrullin és Pi keletkezik. A reakciót az ornitin-transzkarbamoiláz katalizálja.

Az ornitin-transzkarbamoiláz által katalizált reakció

Argininoszukcinát-szintetáz (ASS)[szerkesztés]

A sejtplazmába jutott citrullin a 3. reakcióban az argininoszukcinát-szintetáz által aszpartáttal reagálva ATP jelenlétében argininoszukcináttá alakul. A reakció első lépésében az ATP α-helyzetű (vagyis a pentózhoz legközelebb lévő) foszfátcsoportjával reagál a citrullin, így egy citrullin-AMP köztitermék (citrullil-AMP) keletkezik. A második lépésben ez az intermedier az aminosav aminocsoportjával reagál, létrehozva az argininoszukcinátot és a szabad AMP-t. Az inorganikus pirofoszfát a citoplazmában lévő pirofoszfatáz enzim áldozatául esik, és két Pi-tá hasad. Az aszpartát szolgáltatja második ammóniát (az α-aminocsoportján keresztül) a karbamidnak.

Az argininoszukcinát-szintetáz által katalizált reakció

Argininoszukcináz (ASL)[szerkesztés]

A következő reakcióban az argininoszukcináz (vagy argininoszukcinát-liáz) a szubsztrátot argininné és és fumaráttá hasítja. Az arginin nem feltétlen alakul át ornitinné a következő reakcióban, hanem felhasználódhat más folyamatokhoz is. Itt fontos megjegyezni, hogy miért szemiesszenciális aminosav az arginin. A szemiesszenciális ebben az esetben azt jelenti, hogy a szervezet elő tudja állítani ebben a reakcióban az arginint (vagyis nem esszenciális, mint más aminosavak, amiket kizárólag táplálékkal veszünk fel), de bizonyos körülmények között táplálékkal kell biztosítani a megfelelő mennyiségét. Ezek a körülmények a növekedés és a terhesség, mely esetekben gyors fehérjeszintézis folyik, vagyis a ciklus az aminosav szintézisére használódik (nem ureaszintézisre). Ilyenkor ornitint kell de novo szintetizálni glutamátból, ami lassú folyamat, és csak akkor elégséges az argininszükséglet fedezésére, ha nem folyik gyors fehérjeszintézis.[12] Másik lehetséges sorsa az argininnek egy parakrin hormon (nitrogén-monoxid) képződése.[* 15] A fumarát révén ez a reakció kapcsolatban áll a citromsavciklussal. A fumarát először maláttá, a malát oxálacetáttá alakul,[* 16] aminek három lehetséges sorsa lehet:

  1. a mitochondrialis matrixban részt vesz a citromsavciklus folyamatában (citrát-szintáz reakció)
  2. glükoneogenezisben a foszfoenolpiruvát(PEP)-karboxikináz reakcióban
  3. az aszpartát-aminotranszferáz enzim által katalizált, glutamáttal történő transzaminálása során aszpartát keletkezik, ami a ciklus kulcseleme
Az argininoszukcináz által katalizált reakció

Argináz[szerkesztés]

Ebben a hidrolitikus reakcióban az arginin ornitinné és karbamiddá bomlik. Az ornitin a mitochondrialis matrixba transzportálódik, míg az urea kijut a májsejtekből a vérbe, végül a keringés a vesékhez szállítja és a vizeletbe kiválasztódik (exkréció), kis mértékben a verejtékben is megjelenik. Az urea egy része a bélbe kerül, ahol ureázzal rendelkező baktériumok elbontják és a keletkező ammónia felszívódhat az enterális keringésbe, majd a vena portaen keresztül újra a májba jut. Az argináz egy mangán tartalmú enzim.

Az argináz által katalizált reakció

Összefoglalás[szerkesztés]

A karbamidciklus nettó egyenlete a második nitrogént szolgáltató aminosav feltüntetésével:

NH4+ + HCO3- + 3 ATP + 2 H2O + Asp urea + fumarát + 2 ADP + AMP + 4 Pi

A karbamidciklus nettó egyenlete az aminosav feltüntetése nélkül:

2 NH4+ + HCO3- + 3 ATP + 2 H2O urea + 2 ADP + AMP + 4 Pi

A karbamidciklus reakciói táblázatban összefoglalva
Reakció Szubsztrátok Enzim Enzimtípus Szabályozás Termékek Lokalizáció
1 NH4+, HCO3-, 2 ATP karbamoil-foszfát-szintetáz I ligáz N-acetil-glutamát karbamoil-foszfát, 2 ADP, Pi mitokondrium
2 ornitin, karbamoil-foszfát ornitin-transzkarbamoiláz transzferáz - citrullin, Pi mitokondrium
3 citrullin, aszpartát, ATP argininoszukcinát-szintetáz ligáz - argininoszukcinát, AMP, PPi citoplazma
4 argininoszukcinát argininoszukcináz liáz urea[* 17] arginin, fumarát citoplazma
5 arginin, H2O argináz hidroláz - ornitin, karbamid citoplazma
A karbamidciklus reakciói. N.B.: a mitokondrium kettős membránnal rendelkező sejtorganellum! A képen csak a belső membrán van feltüntetve

Energiamérleg[szerkesztés]

Az ATP (adenozin-trifoszfát) szerkezeti képlete. Zöld négyzetben a nagyenergiájú (makroerg) foszfátkötés van jelölve.

A ciklus során 4 makroerg kötés hasad fel. Az első reakcióban (CPS I) kettő, amikor két ATP-ből lesz egy ADP és egy inorgankus foszfát ion, a 3. reakcióban egy, amikor az ATP AMP-re és PPi-ra bomlik. Az inorganikus pirofoszfát is tartalmaz egy makroerg kötést. Mivel a citoszólikus malát-dehidrogenáz reakcióban egy NADH + H+ is keletkezik, a karbamidciklus energiaigénye így jelentősen csökken, mert a koenzim által szállított protonok a légzési láncban 2,5 mol ATP-t szolgáltatnak.

3 ATP4- 2 ADP3- + AMP2- + 4 Pi2- + 4 H+

Szabályozás[szerkesztés]

N-acetil-glutamát (NAG)[szerkesztés]

A ciklus leglassúbb lépése a CPS I reakció, vagyis ez a ciklus sebességmeghatározó lépése. Az N-acetil-glutamát glutamátból és acetil-CoA-ból keletkezik, a reakciót a mitokondriális N-acetil-glutamát-szintáz (NAGS) katalizálja, és a CPS I reakcióban mint aktivátor szerepel, vagyis a reakció sebességét gyorsítja. Az enzim maximálisan aktív, ha 1 mol enzimhez 1 mol aktivátor kötődik.[13] Tehát az 1. reakció aktivitását befolyásoló tényezők szabályozhatják az ureaciklust és így a karbamidképződést. Az N-acetil-glutamát a glutamináz aktivátora is egyben. A szintáz allosztérikus aktivátora pedig az arginin. Már 10 μmol/L argininkoncetráció mellett az enzim maximálisan működik. [13] Mennyisége a diétás fehérjebevitellel párhuzamosan váltzozik.[14]

Glu + Ac-CoA N-acetil-glutamát + HS-CoA

Táplálkozás[szerkesztés]

Hosszabb éhezés (vagy akár diabetes mellitus) következtében az izomfehérjék bontása szükséges a szervezet energiájának biztosításához. Az aminosavak bontása során keletkező szénváz a citrátkörben energiát szolgáltat, míg az aminocsoport a karbamidciklusban eliminálódik. A megnövekedett igénybevétel miatt megnő a ciklus sebessége, mivel a résztvevő enzimek koncentrációja megnő (több enzim is transzkripciós szabályozás alatt áll). Ez igaz akkor is, ha fehérjében gazdag táplálékot fogyasztunk (a fehérjebevitel növelésével a ciklus enzimeinek aktivitása háromszorosára nőhet[14]). Jól táplált állapotban vagy döntően szénhidrátfogyasztás esetén a ciklus enzimeinek szintje alacsonyabb.

Kapcsolódó anyagcsere-betegségek[szerkesztés]

A ciklus mind az 5 reakciója és a mitokondriális membrántranszport is forrása lehet örökletes betegségeknek, génmutációnak. Az enzimopátiáknak[* 18] - az argináz hiány kivételével - közös következményük, hogy a vér ammóniakoncentrációja (normál tartomány: 16-60 µmol/L[15]) toxikus szintre emelkedik (hyperammonæmia)[* 19] és az arginin esszenciális aminosavvá válik. A CPS I, OTS, ASS, ASL deficienciák klinikai megjelenési formái hasonlóak, de nagyfokú lehet a változékonysága ugyanazon enzim hiányára visszavezethető betegségnek. A tünetek már újszülött kórban is jelentkezhetnek, aminek következményei végzetesek lehetnek, de későbbi életkorban is kezdődhetnek változékony lefolyással. A klinikai kép újszülöttkori súlyosságát tekintve (önkényesen) különbséget kell tenni neonatális és később jelentkező betegségformák között.

A hyperammonæmia tünetei: hányás, görcsök, letargia, hypothermia, tremor, légzési problémák, mentális retardáció, ingerlékenység, végül kóma. A szerzett hyperammonæmia elsősorban alkoholos májzsugorban és Reye-szindrómában fordul elő.

Az útvonal betegségeinek kezelésében alapvető szerepet játszik, hogy megfelelő táplálkozást biztosítsanak, amely elégséges fehérje- és argininbevitelt nyújt, de a betegségekhez társuló metabolikus zavarokat megelőzi. A terápia célja plazma glutaminszint normál vagy közel normál szinten tartása, és olyan, az ureaszintézis lépéseit helyettesítő mechanizmusok aktiválása, amelyek a nitrogént eltávolítják. AZ ASS és ASL betegségeknél a nitrogéngazdag intermedierek a vizelettel kiválasztódnak, így csökkentik a vérammónia-szintet. A CPS I és OTC deficienciákban benzoesav vagy fenilacetát adásával csökkenthető az urea nitrogénkiválasztása, melyet a vizeletben megjelenő hippursav és fenil-acetil-glutamin végtermékek jeleznek. A benzoát glicint, míg a fenilacetát glutamint köt meg, ezáltal ammóniát vonunk ki a sejtekből, mivel a felhasznált aminosavakt pótolni kell ammónia felhasználásával. Az alternatív utak mellett fontos a diétás kezelés is. Az elfogadott étrendi protokollok 0,7 g/kg/nap táplálékfehérjét és ugyanennyi esszenciális aminosav-keveréket írnak elő, kiegészítve citrullinnal.[16] ASS-hiányos betegek kivételével a hyperammonæmia gyógykezelését ki kell egészíteni hæmodialízissel, amivel néhány órán belül csökkenthető a plazma ammónia szintje. CPS I, OTC, ASS és ASL deficienciákban iv. arginin adás is szükséges. Gyógyszeres kezelés része lehet még laktulóz és neomicin adása is per os. A laktulóz hidrogén ionokat szolgáltat az ammónia molekula ionná alakulásához, a neomicin pedig antibiotikum, ami megöli a bélbaktériumokat, amik ammóniát szabadítanak fel.

A benzoát, a fenilbutirát, a fenilacetát, a hippurát és a fenil-acetil-glutamin szerkezeti képlete. Zöld négyzetekben a glicin (balra) és a glutamin (jobbra) aminosavak vannak jelölve a molekulákon belül

CPS I deficiencia[szerkesztés]

Autoszómális recesszív öröklődésű kórkép. Tünetei a hyperammonæmia tüneteivel megegyeznek. Kezelése már az előzőekben ismertetve volt.

OTC hiány[szerkesztés]

X-kromoszómához kötött recesszív betegség. CPS I és OTC hiány esetén is újszülöttben 24 óra elteltével sem tudnak a vérből citrullint kimutatni (mivel ez a 2 enzim kell az ornitin képződéséhez). A differenciáldiagnózis az orotsav vizelet szintjén alapul, mivel OTC defektusban a mitokondriális karbamoil-foszfát a citoszólban pirimidin nukleotidok szintézisében használódik fel és ennek az anyagcsere útnak a túlműködése miatt magas a vizelet orotsav tartalma.

Ornitin-transzlokáz deificincia[szerkesztés]

Autoszomális recesszív módon öröklődő hiánybetegség. Az enzim felel az ornitin mitokondriumból a citoszólba történő transzportjáért a mitokondriális membránon keresztül. A betegséget hívják még HHH-szindrómának, vagyis hyperammonæmia-hyperornitinæmia-homocitrullinæmia-szindrómának is. Laboratóriumi leletek: a vérben az ammónia, ornitin, homocitrullin magas koncentrációja mérhető. A klinikai tüneteket a hyperammonæmia okozza.[17]

Citrullinæmia I[szerkesztés]

Az ASS enzim deficiencia egy autoszómális recesszív öröklődésű betegség. Kórjelző a magas plazma citrullin-szint: 1000-5000 μM (a normális intervallum: 10-20 μM).[18] Az enzim hiánya miatt a citrullin a kiválasztódó nitrogén-bomlástermék, aminek hátránya, hogy csak 1 molekula ammónia eliminációját teszi lehetővé. Az étrendet argininnel kell kiegészíteni, hogy stimuláljuk a citriullin szintézisét és kiválasztását. A terápia része, hogy fenilacetátot vagy fenilbutirátot (ami fenilacetáttá alakul) adnak a betegnek, hogy a nitrogénkiválasztás elősegítsék. (Létezik citrullinæmia(en) II típus is).

Argininoszukcinát aciduria[szerkesztés]

Az ASL hiánya szintén autoszómális recesszív betegség, melyet a magas plazma adeniloszukcinát vagy argininoszukcinát anhidrid-koncentráció jelez. Ezek normál körülmények között nem találhatóak meg a vérben. A plazma citrullin mérsékelten emelkedett (100-300 μM). Kezelése: exogén-arginin bevitel.

(hyper)Argininæmia[szerkesztés]

Autoszómális recesszív öröklődésű betegség. Az argináz hiányának klinikai tünetei nagymértékben különböznek a többi enzim hiánybetegségekben tapasztalhatóaktól. Főbb tünetek: spasztikus tetraplégia (görcsös négy végtagot érintő bénulás), hyperaktivitás, pszichomotoros retardáció. A plazma ammónia szint ritkán magasabb, mint a normál szint 3-4 szerese.[16] Laborleleteken hyperarginæmia, hyperammonæmia, diaminoaciduria és orotsavuria látszik. A plazma glutaminszint lehet emelkedett. Jótékony hatása van a diétás fehérjebevitel megszorításának és a fenilacetát adásának. Az argininmentes diéta hatékonyságát csökkenti, hogy az arginin nem esszenciális aminosav.

NAG-szintáz hiány[szerkesztés]

Autoszómális recesszív öröklődésű betegség. Változó erősségű hyperammonæmia mellé néha hypoglykæmia és a normálishoz közeli plazma arginin- és citrullinszint társul. Terápiás lehetőség, hogy karbamoil-glutamátot (kargluminsav), egy NAG analóg vegyületet adnak a betegnek, így növelve a CPS I aktivitását.[19]

Uræmia[szerkesztés]

A húgyvérűség közvetlenül nem kapcsolódik a karbamidciklus anyagcsere-betegségeihez, de megemlítendő, mert veseelégtelenségben az urea vérszinje megnő, és a klinikumban rutinszerűen alkalmazzák ennek az anyagnak szérumkoncetráció-emelkedését a betegség súlyosságának megállapításához. A betegséghez kapcsolódóan az urea toxicitása nem bizonyított egyértelműen.[20]

Megjegyzések[szerkesztés]

  1. Az anyagcsere és metabolikus folyamat/út/útvonal szinonima. Az anyagcsere latinul metabolismus.
  2. Magyarul (májhoz kapcsolódó) agyvelőbántalom.
  3. A kóma (latinul coma) mély kábultsági állapot, eszméletlenség.
  4. Magyarul agyvizenyő.
  5. Magyarul koponyaűri nyomás, amit gyakran az angol intracranial pressure rövidítéseként (ICP) jelölnek.
  6. Csillag alakú sejtek: a gliasejtek egy típusa.
  7. Ingerületátvivő anyagok. A glutamát és a GABA, vagyis gamma-amino-vajsav (γ-aminobutyric acid) is ilyen anyagok.
  8. Fiziológiás pH-n NH4+ képződik, alkalózis esetén (magasabb pH) viszont NH3 képződik, mivel kevesebb proton érhető el.
  9. Gln + H2O Glu + NH4+
  10. Mivel a reakció reverzibilis, az aminosavak szintetizálására is szolgálnak.
  11. A magas energiaszintet jelző ATP és GTP gátolják az enzimet.
  12. Májkárosodás esetén vérszintje csökken, míg vesebetegség esetén nő.
  13. Az ammónia, mivel (gyenge) bázis, protont/hidrogén iont vesz a fel a víztől: NH3 + H2O NH4+ + OH-
  14. Létezik karbamoil-foszfát-szintetáz II nevű enzim (CPS II) is, ami a sejtplazmában lokalizálódik, ezért pontatlan csak karbamoil-foszfát-szintetázt említeni. A két enzim egymásnak nem izoenzimei, mert nem pontosan ugyan azt a reakciót katalizálják.
  15. A NO-szintáz katalizálja a reakciót két lépésben: arginin + 1½ NADPH + 2 O2 citrullin + NO• + 2 H2O + 1½ NADP+
  16. Fumaráz: fumarát + H2O L-malát. Malát-dehidrogenáz: L-malát + NAD+ oxálacetát + NADH + H+
  17.  Uræmiában a magas urea koncetráció gátolja az enzimet allosztérikusan Orvosi biokémia 243. o.
  18. Az enzymopathia olyan kórkép, amikor valamelyik enzim hiánya vagy hibás működése okozza a betegséget.
  19. Az -æmia szóvégződés vérűséget jelent, a vér kórós állapotára utal. A végződés előtt álló anyag normálisnál magasabb vérszintjét is jelenti.

Hivatkozások[szerkesztés]

Források[szerkesztés]

  • Szerves és bioorganikus kémia: Gergely Pál, Penke Botond, Tóth Gyula: Szerves és bioorganikus kémia. Budapest, Alliter Kiadói és Oktatásfejlesztő Alapítvány, 2006. ISBN 963-87040-4-7
  • Orvosi biokémia: Ádám Veronika (szerk.): Orvosi biokémia. Budapest, Medicina Könyvkiadó Zrt., 2006. ISBN 963-242-902-8
  • Biokémia - Gyors segítség a sikeres vizsgához: Edward F. Goljan (szerk.): Biokémia - Gyors segítség a sikeres vizsgához. Budapest, Medicina Könyvkiadó Zrt., 2009. ISBN 978-963-226-254-3
  • Lehninger Principles of Biochemistry: David L. Nelson, Michael M. Cox: Lehninger Principles of Biochemistry. New York, W.H. Freeman and Company, 2008. 5th ISBN 978-0-7167-7108-1
  • Orvosi patobiokémia: Mandl József, Machovich Raymund: Orvosi patobiokémia. Budapest, Medicina Könyvkiadó Zrt., 2007. ISBN 978-963-226-063-1

További információk[szerkesztés]

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés]