Wat is de ureumcyclus?

Bij mensen en zoogdieren wordt bijna 80% van de stikstof uitgescheiden in de vorm van ureum, dat wordt geproduceerd door een reeks reacties die plaatsvinden in het cytosol en de mitochondriale matrix van levercellen. Deze reacties worden gezamenlijk de ureumcyclus of de Krebs-Henseleit-cyclus genoemd.

Ammoniak is een giftig product van de stikstofstofstofstofwisseling dat uit ons lichaam moet worden verwijderd. De ureumcyclus of ornithinecyclus zet overtollig ammoniak om in ureum in de mitochondriën van levercellen. Het gevormde ureum komt vervolgens in de bloedstroom terecht, wordt door de nieren gefilterd en uiteindelijk in de urine uitgescheiden.

De totale reactie voor de vorming van ureum uit ammoniak is als volgt:

2 Ammoniak + CO2 + 3ATP —> ureum + water + 3 ADP

Stappen in de ureumcyclus

De ureumcyclus is een reeks van vijf reacties die door verschillende belangrijke enzymen worden gekatalyseerd. De eerste twee stappen in de cyclus vinden plaats in de mitochondriale matrix en de rest van de stappen in het cytosol. De ureumcyclus omspant dus twee cellulaire compartimenten van de levercel.

• In de eerste stap van de Krebs-Henseleit-cyclus wordt de in de mitochondriën geproduceerde ammoniak omgezet in carbamoylfosfaat door een enzym dat carbamoylfosfaatsynthetase I wordt genoemd. De reactie kan als volgt worden weergegeven:

NH3 + CO2 + 2ATP → carbamoylfosfaat + 2ADP + Pi

• De tweede stap bestaat uit de overdracht van een carbamoylgroep van carbamoylfosfaat naar ornithine om citrulline te vormen. Deze stap wordt gekatalyseerd door het enzym ornithine transcarbamoylase (OTC) . De reactie verloopt als volgt:

Carbamoylfosfaat + ornithine → citrulline + Pi

Het aldus gevormde citrulline wordt in het cytosol vrijgemaakt voor gebruik in de rest van de stappen van de cyclus.

• De derde stap wordt gekatalyseerd door een enzym, argininosuccinaat-synthetase genaamd, dat citrulline en ATP gebruikt om een tussenproduct citrullyl-AMP te vormen, dat reageert met een aminogroep uit aspartaat om argininosuccinaat te produceren. Deze reactie kan als volgt worden weergegeven:

Citrulline + ATP + aspartaat → argininosuccinaat + AMP + PPi

• De vierde stap bestaat uit de splitsing van argininosuccinaat om fumaraat en arginine te vormen. Argininosuccinaat lyase is het enzym dat deze reactie katalyseert, die als volgt kan worden weergegeven:

Argininosuccinaat → arginine + fumaraat

• In de vijfde en laatste stap van de ureumcyclus wordt arginine gehydrolyseerd om ureum en ornithine te vormen. Dit wordt gekatalyseerd door arginase en kan als volgt worden weergegeven:

Arginine → ureum + ornithine

De totale reactie kan als volgt worden weergegeven:

2NH3 + CO2 + 3ATP g ureum + 2ADP + AMP + PPi + 2Pi

Belang van de ureumcyclus

Het belangrijkste doel van de ureumcyclus is het verwijderen van giftig ammoniak uit het lichaam. Ongeveer 10 tot 20 g ammoniak wordt verwijderd uit het lichaam van een gezonde volwassene per dag. Een disfunctionele ureumcyclus betekent een te grote hoeveelheid ammoniak in het lichaam, wat kan leiden tot hyperammonemie en daarmee samenhangende ziekten. Een tekort aan een of meer van de belangrijkste enzymen die verschillende reacties in de ureumcyclus katalyseren, kan stoornissen in verband met de cyclus veroorzaken. Defecten in de ureumcyclus kunnen braken, coma en stuiptrekkingen bij pasgeboren baby’s veroorzaken. Dit wordt vaak verkeerd gediagnosticeerd als septikemie en tevergeefs behandeld met antibiotica. Zelfs 1 mm teveel ammoniak kan ernstige en onomkeerbare schade veroorzaken.

Diagnose van stoornissen in de ureumcyclus

Een bloedaminogram wordt routinematig gebruikt bij de diagnose van stoornissen in de ureumcyclus. De concentratie van de stikstofdragende aminozuren, glutamine en alanine, in plasma is verhoogd in het geval van OTC-deficiëntie. Bij baby’s kan een verhoogd gehalte aan orootzuur in de urine een aanwijzing zijn voor OTC-deficiëntie. Verhoogde gehaltes citrulline en argininosuccinaat in het bloed worden ook gezien in gevallen van citrullinemie.

Bij oudere kinderen kunnen deze stoornissen zich presenteren in de vorm van groeiachterstand, psychomotorische retardatie en gedragsafwijkingen. Daarom zijn monitoring en kwantificering van ammoniak in het bloed en orootzuur in de urine van cruciaal belang bij patiënten met onverklaarde neurologische symptomen.

Verder Lezen

• Alle Ureum Cyclus Inhoud
• Behandelingen voor Ureum Cyclus Stoornissen
• Wat zijn Ureum Cyclus Stoornissen?
• Symptomen van Ureum Cyclus Stoornissen
• Onderzoek naar Ureum Cyclus Stoornissen