METABOLISMUL PROTEINELOR ASPECTE GENERALE

METABOLISMUL AMONIACULUI ASPECTE GENERALE Amoniacul rezultă în organism prin: - dezaminarea oxidativă a aminoacizilor - din proteinele alimentare sub acţiunea bacteriilor intestinale - din ureea prezentă în lichidele din tractul gastrointestinal Normal amoniemia: 10-20 μg/100 ml Intoxicaţiile cu amoniac se manifestă prin: - greaţă - vărsături - convulsii - coma prin hiperamoniemie (când concentraţia NH3 ≈100 μg/100 ml)

Mecanism: sustragerea α-Kg din ciclul celular şi diminuarea ATP Dovezi: nivelul Glu şi Gln sunt crescute în creier în intoxicaţiile cu amoniac Problemă importantă: transportul NH3 prin sânge în formă netoxică

CICLUL GLUTAMINA-GLUTAMIC La nivelul diverselor ţesuturi (muşchi, creier, glande) are loc sinteza glutaminei în prezenţa glutamin-sintetazei Reacţia este ireversibilă, iar amoniacul – modulator pozitiv Gln – aminoacid propriu organismului (netoxic); concentraţia acestui aminoacid în sânge este de 3-5 ori mai mare decât a altor aminoacizi, ceea ce reflectă importanţa lui

La ficat şi rinichi glutamina suferă acţiunea glutaminazei, care eliberează amoniacul, convertit în uree (la ficat) eliminată prin urină şi în ionul amoniu (la rinichi) eliminat de asemenea prin urină Formarea Gln – calea majoră de îndepărtare a amoniacului din creier Ureogeneza – calea majoră de detoxifiere a întregului organism faţă de amoniac

Se poate vorbi de un adevărat ciclu Glutamină-Glutamic

CICLUL ALANINA-GLUCOZA Alanina şi glucoza contribuie la transportul amoniacului prin sânge Transportul se face muşchi → ficat Se realizează un ciclu:

UREOGENEZA. CICLUL KREBS-HENSELEIT CICLUL ORNITINIC. ASPECTE GENERALE Omul elimină 80-90% din azotul ingerat – uree (ureotelice) Ureogeneza – caracteristici: - are loc în ficat - proces endoenergetic - ciclu de 5 reacţii enzimatice la care participă 5 aminoacizi - reacţiile au loc în mitocondrie şi citosol - are loc în mai multe etape

UREOGENEZA. ASPECTE GENERALE Hepatocitele sunt singurele celule care exprimă gena ornitin-carbamil-transferazei, enzimă a ureogenezei (formarea citrulinei). Azotul utilizat de hepatocite provine din toate celulele organismului sub formă de : Glutamină care transportă amoniacul într-o formă mai puţin toxică Ionii de amoniu, în cantitate mai mică, rezultând din dezaminările intestinale. Carbonul provine din bicarbonat.

UREOGENEZA Enzimele se repartizează în matricea mitocondrială, citoplasmă şi membranele RE. Glutamina transportă azotul până în mitocondriile hepatocitare. Un prim atom de azot este încorporat de carbamil-fosfat în citrulină. Al doilea atom de azot părăseşte mitocondriile sub formă de glutamat pentru a fi transaminat. Aspartatul obţinut este condensat cu citrulina pentru sinteza de arginină. Hidroliza argininei pe membranele RE permite eliberarea ureei direct în cisterne de unde va difuza în venele supra-hepatice. α-cetoglutaratul intră în mitocondrii participând la gluconeogeneză. Poate fi aminat de GDH, ieşind din nou pentru a forma aspartatul. Citrina (transportor membranar al glutamatului) schimbă glutamatul contra unui aspartat care, după transaminare, va participa la GNG. Citrina participă la naveta malat/aspartat

UREOGENEZA

ETAPELE UREOGENEZEI 1. Formarea carbamoilfosfatului Enzima: carbamoilfosfat-sintetaza, enzimă biotinică, modulată pozitiv de N-acetil-glutamic; Carbamil-fosfat sintetaza I, mitocondrială, participă la ureogeneză; diferită de carbamil-fosfat sintetaza II, citoplasmatică (sinteza nucleotidelor pirimidinice).

Reacţia are loc în două etape: - activarea CO2 prin legare de biotină (consum de ATP) - CO2-biotinil-enzimă reacţionează cu NH3 (consum de ATP) Enzima – localizată în mitocondrie Enzima mitocondrială – enzimă alosterică modulată pozitiv de N-acetil-glutamic

2. Formarea citrulinei Enzima: ornitin-carbamoil-transferază (OCT) numită şi ornitin-transcarbamoilază Reacţia are loc tot intramitocondrial Carenţa OCT stă la originea unor sindroame de amoniemie, acumularea Gln în sânge şi hiperglutaminurie

ornitin-carbamoil-transferaza OCT este o enzimă mitocondrială hepatocitară. Ornitina este un α aminoacid, omologul inferior al lizinei, care nu participă la sinteza proteinelor. Intermediar al numeroaselor căi metabolice, prezentă în matricea mitocondrială. OCT catalizează condensarea carbamil- fosfatului cu ornitina, pentru sinteza citrulinei. Energia necesară sintezei este furnizată prin hidroliza legăturii bogată în energie a carbamil-fosfatului. Gena OCT este reprimată în toate celulele înafara hepatocitelor, singurele celule capabile să catalizeze această reacţie indispensabilă a ciclului ureogenetic.

3. Formarea acidului argininosuccinic Enzima: argininosuccinat-sintetaza Reacţia – citosol Reacţia necesită ATP

4. Formarea argininei Enzima: argininosuccinază Reacţia – citosol

5. Formarea ureei Enzima: arginaza Necesită Ca2+, Mn2+ şi are specificitate absolută Reacţia – citosol

UREOGENEZA - MECANISME Mecanismul de acţiune al carbamoilfosfat-sintetazei Mecanism de acţiune al argininosuccinat sintetazei

SINTEZA ŞI ROLUL N-ACETIL-GLUTAMATULUI

UREOGENEZA – CONCLUZII Realizează detoxifierea organismului faţă de amoniac Amoniacul – toxic mai ales pentru SNC Cale consumatoare de energie (4 legături ~ pentru o moleculă de uree) Ureea – eliminată prin urină (15-30 g/24 h)

UREOGENEZA – DEFICITE ENZIMATICE 1. Deficitul de carbamoilfosfat-sintetază (ereditar) cauzează hiperamoniemia de tip I Consecinţe: - NH3 se acumulează în sânge şi ţesuturi - ţesuturile consumă cantităţi mari de α-Kg - ciclul Krebs şi producerea de ATP – diminuate - creierul resimte primul deficitul de ATP - frecventă întârzierea dezvoltării mentale 2. Lipsa enzimei transcarbamoilază este legată de cromozomul X şi generează hiperamoniemia de tip II Consecinţe: - hiperamoniemie - intoleranţă la proteine - în sânge şi urină sunt cantităţi mari de Gln, iar în ţesuturi cantităţi mari de NH3

UREOGENEZA – DEFICITE ENZIMATICE 3. Lipsa argininosuccinat-sintetazei conduce la citrulinemie Consecinţe: - în sânge şi lichidul cerebrospinal se găsesc cantităţi mari de citrulină - citrulina se elimină masiv prin urină 4. Lipsa argininosuccinazei – eliminare crescută de acid argininosuccinic prin urină 5. Absenţa arginazei – hiperargininemie; creşte nivelul Arg în sânge şi lichidul cerebrospinal

RELAŢIA CICLUL UREOGENETIC – CICLUL KREBS Se realizează la mai multe niveluri: 1. La nivelul acidului fumaric, un intermediar al ciclului citric. Intrând în ciclul citric fumaricul generează OAA, acesta prin transaminare Asp, care permite continuarea ureogenezei 2. Pe de altă parte: Consumat în ciclul citric şi implicit deplasarea echilibrului spre dreapta Consecinţe: - ciclul citric se intensifică şi generează ATP - NH3 în exces şi ATP activează carbamoilfosfat-sintetaza şi implicit ureogeneza