El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) incl. Trastornos del ciclo de la urea

29/4/2020
El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) incl. Trastornos del ciclo de la urea
El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) y
los trastornos del ciclo de la urea
Tabla de contenido
Degradación de proteínas
Transporte de nitrógeno en la sangre
Ciclo de la urea en el hígado
Eliminación de urea
Trastornos del ciclo de la urea
Nitritos
Nitrosaminas
Especies reactivas de nitrógeno
Referencias
Degradación de proteínas
https://www.lecturio.com/magazine/urea-cycle/?appview=1
Dar opinion
1/9
29/4/2020
El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) incl. Trastornos del ciclo de la urea
La síntesis y descomposición repetidas de proteínas estructurales en el cuerpo
liberan aminoácidos libres constantemente en el cuerpo, que pueden destruirse o
reciclarse para la síntesis de nuevas proteínas. La división del grupo amino del
aminoácido respectivo ocurre de 2 maneras. El primer y más frecuente proceso es la
transaminación , que implica la transferencia del grupo amino a un α-cetoácido, que
luego se convierte en un aminoácido. El segundo y relativamente raro proceso
conocido como desaminación implica la liberación del grupo amino como amoníaco
(NH ). Cada reacción de transaminación requiere fosfato de piridoxal (PLP) como
3
cofactor (coenzima). Es la forma activa de vitamina B6, que a menudo juega un papel
en el metabolismo de los aminoácidos.
Transporte de nitrógeno en la sangre
Durante la transaminación , los átomos de nitrógeno se unen a los aminoácidos en
forma de grupos amino periféricos, principalmente en las células de la musculatura
esquelética. Los átomos de nitrógeno se envían al torrente sanguíneo y llegan al
hígado, donde los aminoácidos también se sintetizan a partir de intermedios de las
principales rutas metabólicas, como el ciclo del ácido cítrico.
El glutamato es un aminoácido central para el transporte de nitrógeno. Se sintetiza
en las células periféricas del cuerpo mediante la transferencia de un grupo amino a
un α-cetoglutarato. Sirve como sustrato para la transaminación o se une con otro
grupo amino para la entrega al torrente sanguíneo como glutamina . En el cuerpo
humano, la concentración plasmática de glutamina es la más alta y representa
principalmente el transporte de nitrógeno al riñón y al hígado. En el riñón, la
glutamina se descompone para formar amoníaco. El amonio, pero no el amoníaco, se
secreta en el túbulo proximal, donde facilita la neutralización de los ácidos en la
orina.
La alanina es otro aminoácido utilizado para el transporte de nitrógeno. Representa
Dar opinion
el mecanismo de transporte de nitrógeno más importante desde la musculatura
esquelética hasta el hígado. En las células periféricas, la alanina se sintetiza después
de la transferencia del grupo amino del glutamato al piruvato. En las células del
hígado, la alanina se usa para la síntesis de aspartato a partir de oxaloacetato.
https://www.lecturio.com/magazine/urea-cycle/?appview=1
2/9
29/4/2020
El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) incl. Trastornos del ciclo de la urea
Después de la transferencia del grupo amino, queda el piruvato, que luego se
metaboliza en las mitocondrias o se desvía a la gluconeogénesis. El suministro de
glucosa a la musculatura y la oxidación al piruvato completa el ciclo, que también
se conoce como el ciclo de alanina.
La urea es el producto del ciclo de la urea y es
transportada al torrente sanguíneo por el
hígado. Es una sustancia soluble en agua, que
contiene 2 átomos de nitrógeno. Además de la
glutamina, la urea es el compuesto
nitrogenado más importante transportado en
la sangre.
Excreción de nitrógeno
La transaminación de aminoácidos moviliza nitrógeno
La toxicidad del amoníaco sugiere el papel crítico del balance de nitrógeno en el
cuerpo.
Excreción
Amoníaco-excreto de amoníaco-pescado
Uricotelic-excrete uric acid-birds
Ureotelico –excreta urea– la mayoría de los vertebrados, algunos
invertebrados
Ciclo de la urea en el hígado
En el cuerpo humano, el ciclo real de la urea ocurre exclusivamente en el hígado. Por
lo tanto, cuando los átomos de nitrógeno llegan al hígado a través del sistema de
transporte de alanina o glutamato, se unen a un producto nal como urea que se
excreta fácilmente. El ciclo de la urea es extremadamente importante, ya que se
puede evitar la formación de amoníaco (NH ), que es neurotóxico. Las reacciones
3
del ciclo de la urea ocurren en los hepatocitos. Las primeras 2 de estas reacciones
ocurren dentro de la mitocondria y los pasos posteriores en el citosol. El siguiente
diagrama esquemático proporciona una visión general de los pasos de reacción
individuales en el ciclo de la urea.
Dar opinion
https://www.lecturio.com/magazine/urea-cycle/?appview=1
3/9
29/4/2020
El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) incl. Trastornos del ciclo de la urea
Pasos de reacción del ciclo de la urea
1. Formación de fosfato de carbamoilo (mitocondria)
Catalizada por la enzima carbamoil fosfato sintetasa 1, se forma una molécula única Dar opinion
de carbamoil fosfato en la matriz mitocondrial a partir de amoníaco (NH ) y CO2. Se
3
consumen dos moléculas de ATP durante este paso irreversible del ciclo de la urea.
Por lo tanto, el primer átomo de nitrógeno en la urea se origina en el amoníaco
https://www.lecturio.com/magazine/urea-cycle/?appview=1
4/9
29/4/2020
El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) incl. Trastornos del ciclo de la urea
después de la degradación de aminoácidos o bases de purina. El carbamoil fosfato
resultante es fuertemente polar, lo que evita la difusión a través de la membrana
mitocondrial.
2. Formación de citrulina (mitocondria)
Durante la segunda etapa de reacción, el residuo de carbamoilo del fosfato de
carbamoilo se trans ere al aminoácido ornitina. La ornitina no se usa para la síntesis
de proteínas. La citrulina se forma durante esta reacción, que es catalizada por la
ornitina carbamoiltransferasa . La citrulina tampoco es proteinógena y el residuo de
fosfato se deja como subproducto durante este paso. En el siguiente paso de
reacción, la citrulina se difunde a través de la membrana mitocondrial para alcanzar
el citosol del hepatocito. La difusión se produce a través de un translocador en la
membrana, que intercambia citrulina con ornitina en el antiportador.
3. Formación de argininosuccinato (citosol)
La segunda reacción ocurre en el citosol durante el cual se sintetiza
argininosuccinato a partir de citrulina y aspartato. El aspartato contiene un grupo
amino, que se une a la citrulina. En esta reacción catalizada por la argininosuccinato
sintetasa , el segundo átomo de nitrógeno ingresa al ciclo de la urea. La reacción
requiere energía generada por la hidrólisis de ATP a AMP. Por lo tanto, 2 enlaces que
son ricos en energía se dividen aquí.
4. Escisión de argininosuccinato en arginina y fumarato (citosol)
Catalizado por argininosuccinato liasa , el argininosuccinato se escinde en arginina
y fumarato. El uso adicional del subproducto fumarato se explica más adelante.
5. Hidrólisis de arginina (citosol)
Durante la última reacción del ciclo de la urea, la arginina se hidroliza a través de la
arginasa y se libera todo el grupo de la urea. Durante esta hidrólisis, se forman urea
y ornitina, y la ornitina se transporta de regreso a la matriz mitocondrial a través de la
membrana mitocondrial a cambio de citrulina. En la matriz mitocondrial, nuevamente
está disponible para el segundo paso de reacción, que completa el ciclo. La urea
resultante se entrega al torrente sanguíneo a través de proteínas de transporte
especiales ubicadas en la membrana celular del hepatocito.
Regeneración de fumarato
Durante el curso del ciclo de la urea, se genera fumarato en el citosol del hepatocito
durante la escisión del argininosuccinato. El fumarato se transforma luego en
oxaloacetato a través de las enzimas fumarasa y malato deshidrogenasa, liberando
malato como producto intermedio. Estos pasos ocurren durante el ciclo del ácido
cítrico en el citosol. El oxaloacetato se transamina nuevamente para aspartato para
reiniciar otro ciclo metabólico, denominado ciclo de aspartato . Como el fumarato Dar opinion
también es un producto intermedio del ciclo del ácido cítrico , también se puede
canalizar hacia él.
https://www.lecturio.com/magazine/urea-cycle/?appview=1
5/9
29/4/2020
El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) incl. Trastornos del ciclo de la urea
Balance de energía en el ciclo de la urea
La síntesis de urea es un proceso comparablemente intensivo en energía, que el
cuerpo utiliza para eliminar el nitrógeno de manera segura y mantener los niveles
plasmáticos de amoníaco lo más bajo posible. Los 2 pasos de reacción en el ciclo de
la urea que requieren enlaces ricos en energía son catalizados por 2 enzimas
diferentes. La carbamoil fosfato sintetasa 1 en la mitocondria requiere 2 moléculas
de ATP, que se hidrolizan a ADP. En el citosol, la argininosuccinato sintetasa solo
requiere una sola molécula de ATP, que, sin embargo, se hidroliza dos veces a AMP y
pirofosfato. El pirofosfato en el citosol se convierte rápidamente en 2 moléculas de
fosfato. En general, el ciclo de la urea requiere tres moléculas de ATP y la división de
4 enlaces ricos en energía.
Regulación del ciclo de la urea
El paso limitante en la síntesis de urea es la primera reacción del ciclo de la urea, que
es catalizada por la carbamoil fosfato sintetasa 1 . La unión alostérica de Nacetilglutamato activa la enzima. La concentración de N-acetilglutamato aumenta
proporcionalmente a las concentraciones de glutamato y acetil-CoA. Las altas
concentraciones de glutamato re ejan un alto volumen de sustrato, y los niveles de
acetil-CoA re ejan cantidades adecuadas de sustancias ricas en energía. Si se
cumplen ambos requisitos, la síntesis de urea en el hígado aumenta posteriormente.
Eliminación de urea
Aprox. Se generan 30 g de urea en el hígado a través del ciclo de la urea y se
entregan al torrente sanguíneo todos los días. Dependiendo de la cantidad de
proteína en el alimento, este valor puede ser signi cativamente mayor o menor ya
que el cuerpo solo descompone el exceso de aminoácidos. La urea es soluble en
agua y se transporta a los riñones donde se excreta en la orina. La urea constituye la
mayor proporción de compuestos que contienen nitrógeno en la orina.
Debido a que la urea se ltra a través de los capilares glomerulares y se reabsorbe
parcialmente, es un parámetro de laboratorio utilizado para controlar la función renal.
La concentración de urea en la sangre aumenta en la insu ciencia renal. Un nivel
anormalmente elevado de urea, junto con una variedad de síntomas clínicos, también
se conoce como uremia . Sin embargo, se deben considerar los cambios en la
ingesta diaria de proteínas, ya que pueden hacer que este parámetro no sea
con able.
Trastornos del ciclo de la urea
Cuando el ciclo de la urea en el hígado está deteriorado, el amoníaco se acumula en
Dar opinion
la sangre. El aumento de la concentración plasmática de amoníaco (> 250 µg / dl) o
de amonio, que es la forma ionizada de amoníaco, se denomina hiperamonemia .
Dependiendo de la gravedad y la edad en la manifestación, los efectos neurotóxicos
del amoníaco desencadenan daño cerebral. Las manifestaciones consecuentes de
https://www.lecturio.com/magazine/urea-cycle/?appview=1
6/9
29/4/2020
El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) incl. Trastornos del ciclo de la urea
síntomas neurológicos resultan en daño cerebral irreversible y muerte. La
siopatología implica la hinchazón de los astrocitos debido al aumento de los
niveles de glutamina que resulta en edema cerebral. La etiología se basa
principalmente en el deterioro hereditario o adquirido de la función hepática.
Defectos del ciclo de la urea
El ciclo anormal de la urea se atribuye a un defecto que involucra 1 de las siguientes
6 enzimas.
Enzima afectada
Defecto enzimático
Carbamoil fosfato sintetasa 1
De ciencia de CPS
N-acetilglutamato sintetasa
De ciencia de NAGS
Ornitina transcarbamilasa
De ciencia de OTC
Argininosuccinato sintetasa
De ciencia de ASS (citrulinemia tipo I)
Argininosuccinato liasa
De ciencia de ASL (aciduria
argininosuccínica)
De ciencia de arginasa-1
Hiperargininemia
Todas estas enfermedades metabólicas se heredan como rasgos autosómicos
recesivos, con la excepción de la de ciencia de OTC, que se hereda como una forma
recesiva cromosómica ligada al cromosoma X. En los Estados Unidos, la tasa de
incidencia es de aprox. 1: 8,000. La edad de manifestación varía y puede ocurrir en
cualquier fase de la vida. En los recién nacidos, especialmente el curso agudo es
extremadamente mortal. Los síntomas neurológicos difusos como dolor de cabeza,
falta de concentración, temblor de aleteo de las manos, vómitos y letargo se
producen al nal de la adolescencia y en los adultos. Sin tratamiento, estos defectos
enzimáticos pueden provocar retraso mental y la muerte.
El diagnóstico se basa en el aumento de los niveles plasmáticos de amoníaco
determinados mediante exámenes de laboratorio y validados por pruebas genéticas.
El tratamiento agudo a menudo consiste en diuresis, pero a largo plazo, el paciente
debe cumplir con una dieta baja en proteínas y nitrógeno. El trasplante de hígado es
la única opción curativa disponible.
Cirrosis hepática
Dar opinion
La cirrosis hepática es otra causa frecuente de pérdida progresiva de la función
hepática. La falta de desintoxicación hepática conduce a un aumento de los niveles
de amoníaco. Si se acompaña de síntomas neurológicos, se denomina encefalopatía
https://www.lecturio.com/magazine/urea-cycle/?appview=1
7/9
29/4/2020
El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) incl. Trastornos del ciclo de la urea
hepática. Dependiendo del grado de gravedad clínica, la cirrosis hepática se divide
en 4 etapas, donde la etapa 4 corresponde al coma (coma hepático). La
concentración de amoníaco en la sangre se puede disminuir por varios métodos; sin
embargo, en casos de cirrosis hepática progresiva, un trasplante de hígado es la
única opción curativa.
Nitritos
El nitrito se forma mediante la ionización del ácido nitroso (HNO ) o la reducción
2
de nitratos.
El nitrito se usa para curar carnes y prevenir el botulismo.
El nitrito se reduce a óxido nítrico en condiciones hipóxicas.
En la dieta humana, el 80-90% de los nitritos se generan a través de la reducción
de nitratos en las verduras.
Los nitratos en las verduras se derivan de fertilizantes o estrés de las plantas.
El nitrito forma fácilmente nitrosaminas cancerígenas en el ácido del estómago.
Los nitritos oxidan el hierro en la hemoglobina del estado ferroso (II) al férrico (III),
que no puede transportar oxígeno, con graves consecuencias.
Nitrosaminas
Las nitrosaminas se producen por la reacción de nitritos y aminas secundarias,
como la prolina.
Los ácidos fuertes (en el estómago) o las altas temperaturas durante la fritura
favorecen la síntesis de nitrosamina.
Las nitrosaminas se encuentran en carnes procesadas, cerveza, humo de
cigarrillos y tabaco de mascar.
La formación de nitrosamina es inhibida por la vitamina C.
Las nitrosaminas forman aductos de ADN y causan cáncer en muchas especies
animales.
Es probable que sean carcinógenos en humanos.
Las nitrosaminas aumentan el riesgo de cáncer gástrico y esofágico.
Las nitrosaminas en el tabaco se forman a partir de la nicotina.
NNK es derivado de nicotina e importante en la carcinogénesis.
NNK ocurre en el tabaco y los cigarrillos electrónicos.
NNK es activado por cascadas de señalización inducidas por P-450 y crecimiento
descontrolado.
Dar opinion
Especies reactivas de nitrógeno
https://www.lecturio.com/magazine/urea-cycle/?appview=1
8/9
29/4/2020
El ciclo de la urea (ciclo de la ornitina) incl. Trastornos del ciclo de la urea
Las especies reactivas de nitrógeno se generan a partir de cualquiera de las
moléculas descritas aquí.
Peroxinitrito es la especie de nitrógeno reactivo más potente.
El peroxinitrito se forma a partir de óxido nítrico y superóxido.
Peroxinitrito reacciona fácilmente con el ADN y las proteínas, causando daños.
Las cadenas laterales de cisteína se oxidan más fácilmente.
Las cadenas laterales de proteínas de tirosina están nitrosiladas
Los metales de transición, como la hemoglobina, la mioglobina y los citocromos,
se oxidan.
Cali ca este artículo
Nota legal: A menos que se indique lo contrario, todos los derechos reservados por
Lecturio GmbH. Para más regulaciones legales, consulte nuestra página de información
legal.
Dar opinion
https://www.lecturio.com/magazine/urea-cycle/?appview=1
9/9